KR101626664B1 - 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 인퓨전 공법에 의한 성형시 진공 압착을 용이하게 하며 제품 내부의 소재가 처지는 것을 방지하여 균일한 강도와 표면을 갖는 제품을 성형하게 되는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법에 관한 것이다. 본 발명은, 성형면을 구비한 일체형 단일 몰드에 대하여 만곡부를 구비한 인서트 코어를 탈부착 가능하게 위치시키는 단계와, 몰드와 인서트 코어를 진공용 멤브레인으로 실링하는 단계와, 몰드의 성형면과 인서트 코어 사이에 성형 소재를 주입하고 진공 압착하여 제품을 성형하는 단계와, 진공용 멤브레인과 인서트 코어를 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함하여 이루어지는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법을 제공한다. 본 발명은 균일한 강도와 표면을 갖는 일체형의 단일 몰드를 적용함으로써 정밀하고 강도가 높은 섬유강화플라스틱 제품을 성형할 수 있게 되며, 섬유강화플라스틱 제품 등의 성형 작업에 적용이 됨으로써 생산성과 제품 품질을 크게 향상시키게 되는 효과가 기대된다.

Description

섬유강화플라스틱 제품의 성형방법{Method of molding fiber-reinforced plastic product}

본 발명은 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법에 관한 것으로서, 특히 진공 인퓨전 공법에 의한 성형시 진공 압착을 용이하게 하며 제품 내부의 소재가 처지는 것을 방지하여 균일한 강도와 표면을 갖는 제품을 성형하게 되는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법에 관한 것이다.

섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastic : FRP)은 매트릭스인 플라스틱에 유리섬유나 탄소섬유 등의 보강재를 혼합하여 기계적 강도와 내열성을 향상시킨 것으로서, 건축자재나 요트·소형선박의 선체, 자동차 부품 등에 두루 쓰이고 있다. 특히, 매트릭스로는 폴리에스테르와 같은 열경화성 수지가 많이 사용되고, 보강재로 유리섬유를 적용하면 높은 장력강도와 내충격성을 갖게 된다.

이러한 섬유강화플라스틱을 이용하여 제품을 성형하기 위한 방법의 하나로서 핸드 레이업 공법(Hand Lay-up : 수적층제작공법)이 소개되어 있는데, 이 방법은 제품의 외형 형상의 반쪽 형틀 위에 드라이 촙 스트랜드 매트를 한 장씩 놓고, 그 위에 액체로 된 수지를 부은 후 롤러를 이용하여 섬유매트에 수지를 함침시킨 후 경화시켜 성형하는 방법으로, 주로 수작업으로 이루어진다. 그러나, 핸드 레이업법은 수작업으로 이루어짐으로 인해 제품의 내구성 불량이나 표면 불량과 같은 품질 문제를 일으킬 수 있으며, 대량 생산의 어려움으로 인한 부품단가 상승문제를 유발한다. 또한 작업자의 숙련도에 따라 제품의 질이 좌우되므로, 균일한 품질의 확보가 어렵고, 생산량에 한계가 있다는 문제가 있다.

이와 같은 핸드 레이업 공법의 문제점을 개선하기 위해 수지 침투 몰딩법 또는 수지 이송 성형법(Resin Transfer Molding : RTM)이라고도 하는 방법이 개발되었는데, 이 방법은 제품의 외부 형상을 지닌 성형틀 사이의 공간 내에 강화섬유로 된 제품 형상의 예비 성형체를 위치시킨 후, 상하 성형틀을 닫고 수지 주입기를 이용하여 고압으로 수지를 주입함으로써, 예비 성형체에 액체 수지가 주입된 상태로 경화시켜 원하는 형상의 섬유강화 플라스틱을 제조하는 방법이다. 하기 선행기술문헌의 특허문헌에는 수지 이송 성형법의 개선된 공정이 설명되어 있다.

한편, 수지 침투 몰딩법 또는 수지 이송 성형법(RTM)의 변형된 형태로서 진공 인퓨전 몰딩 공법(Vacuum Infusion Molding Process : VIMP)이 개발되어 있는데, 이것은 진공상태에서 진공압을 이용해 액상수지를 원재료에 채워 필요한 성질의 섬유강화플라스틱 제품을 만들게 된다. 이 공법은 RTM이 소형(1∼2m) 제품에 적합한 반면 수십 미터 크기의 대형 제품의 성형이 가능하다는 장점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1144008호(2012년 5월 9일 공고)

섬유강화플라스틱을 이용하여 제품을 성형하기 위한 종래의 진공 인퓨전 몰딩 공법은 진공 압착되는 부위의 몰드를 상형과 하형으로 나누어 클램프를 이용하여 고정하게 된다. 그런데, 상형과 하형 간에 비어있는 접합 부위가 생겨 제품 내부의 소재가 처짐으로써 제품의 강도가 균일해지지 않으며, 표면에 대한 충격에 취약하고, 표면이 고르지 않아 후처리 작업을 해야하는 문제가 있다. 또한, 이에 따라 제품의 생산 공정 소요 시간이 증가하게 되고, 제품 제조 비용이 증가하게 되는 문제가 뒤따른다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 성형 제품 내부의 소재가 처지는 것을 방지함으로써 성형 제품의 강도가 균일해지고 표면이 매끄럽게 형성되도록 하는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 성형면을 구비한 일체형 단일 몰드에 대하여 만곡부를 구비한 인서트 코어를 탈부착 가능하게 위치시키는 단계와, 몰드와 인서트 코어를 진공용 멤브레인으로 실링하는 단계와, 몰드의 성형면과 인서트 코어 사이에 성형 소재를 주입하고 진공 압착하여 제품을 성형하는 단계와, 진공용 멤브레인과 인서트 코어를 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함하여 이루어지는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법을 제공한다.

상기 구성에 있어서, 상기 진공용 멤브레인을 실링하는 단계에서는 인서트 코어의 만곡부에 대하여 진공용 멤브레인이 흡착 고정되도록 하는 것이 바람직하다.

위와 같이 구성된 본 발명은, 기존의 몰드가 고르지 못한 표면을 가지면서 상형과 하형으로 나뉘어짐으로 인해 발생하는 틈에 의해 표면 균일도와 제품 강도의 균일도가 저하되는 데 비해, 균일한 강도와 표면을 갖는 일체형의 단일 몰드(10)를 적용하게 됨으로써 정밀하고 강도가 높은 섬유강화플라스틱 제품을 성형할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 섬유강화플라스틱 제품 등의 성형 작업에 적용이 됨으로써 생산성과 제품 품질을 크게 향상시키게 되는 효과가 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 성형방법이 적용되는 성형수단을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 성형방법의 실시예에 대한 공정 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 성형방법이 적용되는 성형수단을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 성형방법의 실시예에 대한 공정 순서도이다.

상기 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법은 다음과 같은 실시예로 이루어진다.

먼저, 본 발명에서 적용되는 몰드(10)는 상형과 하형으로 구분되지 않고 일체형의 단일 몰드로 제작이 된다. 이 몰드(10)에는 성형하고자 하는 제품의 형상을 따른 성형면(11)을 구비하고 있으며, 상형과 하형으로 구분되지 않으므로 종래의 몰드와 달리 상형과 하형 사이에 발생하는 틈을 배제할 수가 있다.

몰드(10)의 예로서 도 1에는 수회에 걸쳐 절곡된 단부가 형성된 몰드가 나타나 있다. 예시된 몰드(10)에는 세 개의 수평부가 형성되어 있는데, 이 중에 중앙부에 위치한 수평부에 성형 제품의 성형면(11)이 구비되어 있다.

이러한 몰드(10)에 대하여 탈부착이 가능한 인서트 코어(20)를 위치시킨다(S1). 인서트 코어(20)는 몰드(10)에 대해 탈부착이 가능하므로 제품 성형 이후에 탈형이 용이하게 이루어지게 된다. 인서트 코어(20)에는 성형면(11)의 반대쪽 부근에 만곡부(21)를 구비하고 있다.

다음 단계로, 몰드(10)와 인서트 코어(20)를 진공용 멤브레인(30)으로 실링한다(S2). 진공용 멤브레인(30)은 실리콘 시트 또는 플라스틱 비닐 필름 소재로 이루어지며, 몰드(10)와 인서트 코어(20) 사이로 성형 소재(M)인 섬유강화플라스틱이 주입되었을 때 성형 소재가 누출되지 않도록 실링하게 된다. 이러한 진공용 멤브레인(30)은 몰드(10)와 인서트 코어(20) 및 성형 소재의 외측을 충분히 감싸면서 실링할 수 있는 길이로 이루어지는 것이 바람직하며, 실링이 이루어진 다음에는 몰드(10)와 인서트 코어(20) 측에 진공 압착이 된다.

다음 단계로, 몰드(10)의 성형면(11)과 인서트 코어(20) 사이에 성형 소재(M)를 주입하고 진공 압착을 함으로써 제품을 성형한다(S3). 이때, 인서트 코어(20)의 만곡부(21)와 접하는 부분에서는 진공용 멤브레인(30)이 진공압에 의해 완전히 밀착되면서 압착됨으로써 몰드(10)와 인서트 코어(20) 사이에 주입된 성형 소재(M)가 중력에 의해 처지는 현상을 방지하게 된다. 이렇게 제품의 성형이 이루어질 때, 기존의 인퓨전 몰드와 달리 상형과 하형으로 몰드가 구분되지 않으므로 상형과 하형 사이에 발생하는 틈이 배제되어, 성형되는 제품의 강도와 표면이 매우 균일하게 된다. 또한, 성형시 사용된 진공용 멤브레인이 인서트 코어(20)의 만곡부(21) 측으로 밀착되어 고정이 되므로 성형 제품이 보다 매끄럽게 형성되며 강도가 균일해진다.

마지막으로, 인공용 멤브레인(30)과 인서트 코어(20)를 몰드(10)로부터 탈형함으로써 공정을 마친다(S4).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법은, 기존의 몰드가 고르지 못한 표면을 가지면서 상형과 하형으로 나뉘어짐으로 인해 발생하는 틈에 의해 표면 균일도와 제품 강도의 균일도가 저하되는 데 비해, 균일한 강도와 표면을 갖는 일체형의 단일 몰드(10)를 적용하게 됨으로써 정밀하고 강도가 높은 섬유강화플라스틱 제품을 성형할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10 : 몰드 11 : 성형면
20 : 인서트 코어 21 : 만곡부
30 : 진공용 멤브레인 M : 성형 소재

Claims (2)

1. 성형면을 구비한 일체형 단일 몰드에 대하여 만곡부를 구비한 인서트 코어를 탈부착 가능하게 위치시키는 단계;
   상기 몰드와 상기 인서트 코어를 진공용 멤브레인으로 실링하는 단계;
   상기 몰드의 성형면과 상기 인서트 코어 사이에 성형 소재를 주입하고 진공 압착하여 제품을 성형하는 단계;
   상기 진공용 멤브레인과 상기 인서트 코어를 상기 몰드로부터 탈형하는 단계를 포함하여 이루어지는 섬유강화플라스틱 제품의 성형방법.
   
2. 삭제

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