진공흡입에프,알,피(F,R,P)성형틀의제조방법및그성형물(FORMING METHOD FOR FRP MOLDING MOULD)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 특허공보(B1)
(51)Int. Cl.6
B29C 69/00
B29C 51/10
B29C 67/14
B29C 33/00
(45) 공고일자 1996년05월30일
(11) 공고번호 특1996-0007308
(24) 등록일자 1996년05월30일
(21) 출원번호 특1993-0007679 (65) 공개번호 특1994-0025752
(22) 출원일자 1993년05월04일 (43) 공개일자 1994년12월08일
(71) 출원인 김관회
서울특별시 영등포구 여의도동 50번지(시범아파트 9동 56호)
(72) 발명자 김관회
서울특별시 영등포구 여의도동 50번지(시범아파트 9동 56호)
(74) 대리인 연규철
심사관 : 정낙승 (책자공보 제4491호)
(54) 진공흡입 에프,알,피(F.R.P)성형틀의 제조방법 및 그 성형물
요약
내용 없음.
대표도
도1
명세서
[발명의 명칭]
진공흡입 에프, 알, 피(F.R.P)성형들의 제조방법 및 그 성형물
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 제조공정에 따른 볼록다이아그램.
제2도는 본 발명의 제조공정도.
제3도는 본 발명의 의해 제조된 성형물의 단면 발췌도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 하부성형틀 20 : 상부성형틀
50 : 성형물
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 통상의 섬유강화프라스틱(Fiber Reinforced Plastics : F.R.P)로 제조되는 기차차량용 내,외장
재를 성형하기 위한 진공흡입 에프,알,피(F.R.P)성형틀의 제조방법 및 그 성형제품에 관한 것이다.
일반적으로 F.R.P성형물은 기차, 자동차 또는 다른 공업제품에 있어서 미적인 면과 고강도를 필요로 하는
제품들에 널리 사용된다.
이러한 F.R.P 성형제품을 생산함에 있어서 일반적으로 핸드레이업(Handlayup)공법, 알.티.엠(R.T.M :
Resin Transfer Molding)공법, 에스.엠.시(S.M.C : Sheet Molding Compound)공법이 적용되고 있다.
핸드레이업 공법은 별도의 성형모울드형제작이 필요치 않아 비용이 적게 든다는 잇점은 있으나 이는 수작
업이고 이에 따른 극히 많은 노동력이 필요하며 목형에서 성형물의 균일한 두께로 성형하기가 어려운 난
점 및 인건비의 상승으로 현재에는 퇴조되어가는 공법이다.
S.M.C 공법은 제조되는 F.R.P성형제품이 대형일 경우, 또는 소량의 제품을 제조할 경우에는 적용이 불가
하다.
이러한 이유는 성형제품이 대형일 경우에는 비록 최종성형제품의 비용은 가장낮게 될 수 있지만 최초의
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금형제작에 따른 비용이 막대하고 소량으로 사용되는 대형의 제품을 생산하기 위하여 막대한 금형제작비
를 들여서 제작할 수 없기 때문이다.
따라서, 상기한 S.M.C 공법은 대량생산이 요구되는 주로 소형의 제품 즉, 자동차 내,외장재등의 제품성형
에 적합한 공법으로 볼수 있다.
이러한 이유로 소량으로 소모되고 제품의 크기가 대형일 경우에는 주로 R.T.M 공법이 적용되어 오고
있다.
상기한 R.T.M 공법은 상기 S.M.C 공법에 비하여 최종성형제품의 비용이 높다는 단점은 있지만 장치실 비
비가 5-10배정도 낮은 잇점과 상기한 핸드레이업 공업에 비하여 최종성형제품의 비용이 낮다는 잇점으로
소량으로 소모되는 대형의 F.R.P성형물 제조에 적용되어 오고 있는 실정이다.
이러한 잇점을 갖는 R.T.M 공법은 비교적 단순하다. 즉, 투피스매치도 캐비티(Two Piece Matched Cavit
y)몰드에는 하나 이상의 인젝션 주입구와 배출구를 설치하고 미리재단한 강화유리로 몰드캐비티(Cavity)
를 덮은후 몰드를 클램프로 조인다음 자동봉합 인젝션 주입구에 수지를 펌핑주입하여 F.R.P 성형물을 제
조해 왔다.
그러나 이와같은 R.T.M 공법은 수지를 강제주입에 의한 몰드캐비티내에서 성형제품은 경화시켜서 제조해
왔기 때문에 어느정도의 두께를 갖지 않고서는 성형할 수 없어 재료의 손실과 표면부 무광처리가 불가한
단점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래기술에서 지적된 문제점을 해소하고자 창출된 것으로 F.R.P 성형물을 제
조함에 있어서 진공흡입에 의한 표면부가 무광으로 처리되어 외적미려함이 제공되고 비교적 얇은 두께로
균일한 F.R.P 성형물을 제조할 수 있는 진공흡입 F.R.P 성형틀 제조방법 및 그 성형제품을 제공하는데 목
적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 사용목적에 부합되는 목형을 제작하여 표면처리한 후 이 표면부에 미세한
요철부를 갖는 필름지를 부착하는 공정, 상기 필름지에 이형처리, 왁스처리하는 공정, 왁스처리된 표면부
에 겔코트 도포, 경화시키는 공정, 상기 경화된 겔코트 표면부에 불포화수지가 함침된 유리섬유(Glass
Fiber)를 적층, 경화시키는 공정을 거쳐 탈형하여 하부성형틀을 준비하고, 상기 하부성형틀의 몰드캐비터
표면부에 이형제를 도포하여 경화시키는 공정, 상기 이형처리된 몰드캐비티에 성형물이 요구되는 두께로
쉬트왁스(Sheet Wax)를 충진하고 몰드캐비티의 테두리부에는 실리콘 라버재의 반구형 밀폐링을 복수열로
부착하는 공정, 상기 쉬트왁스 표면부에 흡입로 형성판과 흡입관(Suction Pipe) 설치형성구를 부착하고
몰드캐비티외의 테두리부에 부착된 반구형 밀폐링사이에는 흡입관(Suction Pipe)설치형성구와 흡입로 설
치관, 이의 상면에 다수의 고무링설치판을 부착한 다음 이형처리한 후 불포화수지가 함유된 유리섬유
(Glass Fiber)로 일정두께로 적층, 경화시켜서 상부성형틀 제조하는 방법을 특징으로 하는 이 성형틀에
의하여 표면부가 무광처리된 F.R.P 성형물을 제공하는데 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면 제 1 도 및 제 2 도를 참조하여 본 발명의 제조방법을 제조공정별로 상세히 살펴보기
로 한다.
먼저 사용목적에 부합되는 목형(1)을 제작하여 표면부를 다듬고 폴리에스테르(Rolyester) : 98중량%에 경
화제 2중량%가 혼합된 혼합물(2)을 표면에 도포하여 2시간-2시간 30분정도 경화시키는 제 1 공정을 취한
다.(제 2 도(가)참조)
이와같이 혼합물(2)이 경화된 상태에서 ㅍ면부를 재연마하여 정교하게 처리한 표면에 몰드캐비티형성부
(201)에 미세한 요철표면부(3-1)를 갖는 필름지(3)의 이면을 접착하는 제 2 공정에 취한다.(제 2 도
(나)참조)
이와같은 상태에서 필름지(3)의 요철표면부(3-1)에 폴리비닐알콜(Polyvinyl alchol : P.V.A)(4)를 도포하
여 완전건조시킨 다음 왁스(Wax)를 발라서 깨끗이 닦아주는 제 3 공정을 취한다.(제 2 도(다) 참조)
이와같은 왁스처리된 폴리비닐알콜(P.V.A : 4)의 표면에 불포화 폴리에스테르(Polyester)에 색상안료가
혼합된 99-98중량%에 경화제 1-2중량%에 혼합된 혼합물(5)을 통상의 스프레이(6)에 의하여 0.25-0.3mm의
두께로 겔코트(Gel Coat)도포하고 85-90% 경화시키는 제 4 공정을 취한다.(제 2 도 (라)참조)
이와같이 겔코트 도장된 혼합물(5)이 85%-90% 덜경화된 상태에서 표면부에 유리섬유(Glass Fiber)98중량%
에 불포화 폴리에스테르(Ployester) 2중량%를 함침한 혼합물(7)을 래미네이팅(laminating)을 취한후 온풍
기(8)로 60℃-70℃을 유지하여 3시간-4시간정도 경화시킨후 탈형하여 몰드캐비티(9)에 요철표면부(4-2)가
표출된 하성형틀(10)를 준비하는 제 5 공정을 취한다.(제 2 (마)(바)참조)
이와같이 준비된 하부성형틀(10)에 폴리비닐알콜(11)를 도포하여 이형처리한 후 몰드캐비티(Cavity)(9)의
표면에 성형물이 요구되는 두께로 쉬트왁스(Sheet Wax : 12)를 충진하고 상기 몰드캐비티(9)외의 태두리
부(9-1)에 실리콘 라버재의 반구형밀폐링(13)를 복수열로 부착하되, 상기 쉬트왁스(12)표면에 흡입로 형
성판(14)와 이에 연결된 흡입관 설치 형성구915)를 부착하고 상기 테두리부(9-1)에 부착된 반구형 밀페링
(13) 사이의 공강부에 상단에 고무링설치판(16)를 갖는 흡입로 형성판(17)과 이에 연결된 흡입관 설치형
성구(18)을 부착하여 이들의 표면을 이형처리하는 제 6 공정을 취한다.(제 2 도 (사)(아)참조)
이와같은 상태에서 색상얀료(흑색)가 혼합된 불포화 폴리에스테르 99-98중량%에 경화제 1-2중량%로 혼합
된 혼합물(5)을 통상의 스프레이(6)에 의하여 0.25-0.3mm두께로 겔코트(Gel Cout)도포하고 85-90%경화시
킨 다음 유리섬유(Glass Fiber) 98중량%에 불포화 폴리에스테르(Polyester)2줄량%로 함침한 혼합물(7)을
래미네이팅(laminating)을 취한 후 60℃-70℃을 유지하여 3시간-4시간 정도, 경화시켜서 탈형하여 몰드캐
비티(20-1)을 형성한 상부성형틀(20)을 준비하는 제 7 공정을 취한다.(제 2 도(자)참조)
이와같은 상태에서 상기 하부성형틀(10)에서 분리되는 흡입로 형성판(14,17)에 의해서 상기 상부성형틀
(20)에 흡입로(21)를 형성하고 반구형 밀폐링(13), 흡입관 설치구(15, 18), 고무링 설치판(16)에 의해서
형성된 상기 상부성형틀(20)의 각 성형홈(22)(23)(24)에 흡입관(25) 및 원형 밀폐링(26), 고무링(27)을
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각각 부착하되, 상기 고무링(27)이 위치하는 상,하부성형틀(10)(20)에는 클램핑공(28)을 천공하여 이루어
지는 F.R.P진공흡입성형틀을 완성하는 제 8 공정을 취한다.(제 2 도(차)(카)참조)
이러한 본 발명에 있어서 상기한 제 4 공정에서 경화제양이 2중량% 이상으로 많이 투입되어 급경화가 이
루어지면 크랙(Crack)현상 및 기포현상이 발생되는 무제점이 있고 또한 상기한 제 4 공정 및 제 7 공정에
서 혼합물(5)의 경화는 85%-90%정도로 경화된 상태에서 다음 공정이 이루어져야만 바람직한 접착력이 제
공되어진다.
이러한 본 발명의 방법에 의한 하부성형틀(10)의 몰드캐비티(9)내에 원하는 색상이 혼합된 불포화 폴리에
스테르 99-98중량%에 경화제 1-2중량%로 혼합된 혼합물(30)을 겔코트 도장하여 1시간-1시간 30분 경화시
키고 이의 표면에 유리섬유 25중량%에 불포화폴리에스테르 75중량%을 함침한 혼합물(40)을 적층하여 상부
성형틀(20)을 덮어서 클램핑공(28)을 통하여 통상의 볼트, 너트로 클램핑하고 상기 상부성형틀(20)의 흡
입관(25)에 통상의 흡입펌프(31)를 연결하여 30-40분 흡입에 의한 진공성형을 하여서 표면부에 미세한
요철표면부(30-1)을 갖는 완제품인 무광택의 성형물(50)를 성형한다.
이러한 성형과정에서 상부성형틀(20)의 몰드캐비티(20-1)내의 흡입로(21)에 의하여 흡입이 이루어짐과 동
시에 테두리부(10-2)에 복수열로 부착된 밀페링(26)에 의하여 외부로 부터의 공기흡입이 차단된 상태에서
흡입에 의한 단시간내에 성형이 이루어질 수 있는 것이다.
이와같은 본 발명에 의하여 표면부가 무광으로 표출되는 미세한 요철표면부로 이루어지는 기차차량용의
천정재, 내,외장재를 진공흡입에 의한 단시간 내의 성형을 제공할 수 있는 등의 효과가 구득되는 발명임
이 명백한 것이다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
통상의 F.R.P 성형물을 목적하는 모양에 따른 목적물을 성형하는 진공흡입 F.R.P 성형을 제조하는 것에
있어서, 미리 준비된 목형의 표면부를 다듬고 폴리에스테르(Polyester)98중량%에 경화제 2중량%의 혼합물
을 도포하여 경화시키는 제 1 공정과, 상기 경화된 혼합물의 표면을 매끄럽게 처리한 후 성형부분에 미세
한 요철부를 갖는 필름지를 부착하는 제 2 공정과, 상기 필름지의 요철표면부에 폴리비닐알콜(P.V.A)를
도포건조하여 왁스처리하는 제 3 공정과, 상기 왁스처리된 폴리비닐알콜(P.V.A)의 표면에 색상안료가 혼
합된 불포화 폴리에스테르(Polyester) 99-98중량%에 경화제 1-2중량%로 혼합된 혼합물을 0.25-0.3mm두께
로 겔코트(Gel Coat)도포하고 85%-90%경화시키는 제 4 공정과, 상기 겔코트 도장한 혼합물 표면에 유리섬
유(Gel Fiber)98중량%에 불포화 폴리에스테르 2중량%를 함침한 혼합물을 통상의 래미네이팅을 취한후 60
℃-70℃를 유지하면서 경화탈형하여서 미세한 요철표면부로 이루어지는 몰드캐비티(Cavity)가 형성된 하
부성형틀을 준비하는 제 5 공정과, 상기 하부성형틀의 몰드캐비티표면을 폴리비닐을 도포하여 이형처리한
후 목적하는 성형물 두께로 쉬트왁스(Sheet Wax)를 충진하고 상기 몰드캐비티외의 테두리부에 복수열로
반구형 밀폐링을 배열하되 상기 쉬트왁스표면에 흡입로 형성판과 이에 연결되는 흡입관설치형성구를 상기
반구형 밀폐링 사이의 공간부에 고무링 설치판을 갖는 흡임로 형성판과 흡입관 설치형성구를 부착하여 이
형처리하는 제 6 공정과, 상기 제 6 공정에 취해진 표면부에 제 4 공정, 제 5 공정을 거쳐 탈형하여서 몰
드캐비티를 갖는 상부성형틀을 준비하는 제 7 공정과, 상기 하부성형틀에서 분리되는 반구형밀폐링, 흡입
관 설치형성구 고무링 설치판에 의해 상기 상부성형틀에 형성된 각 성형홈에 흡입관, 원형밀폐링, 고무
링을 부착하고 상기 고무링이 위치하는 상,하부성형틀에 클램핑공을 천공하여 형성하는 마무리 공정으로
이루어지는 것을 특징으로 하는 진공흡입 F.R.P 성형틀의 제조방법.
청구항 2
제 1 항의 방법에 의한 하부성형틀(10)의 몰드캐비티(9)에 원하는 색상이 혼합된 불포화 폴리에스테르
99-98%에 경화제 1-2중량%로 혼합된 혼합물(30)을 겔코트도포하여 1시간-1시간 30분 경화시킨 후 유리섬
유 25중량%에 불포화 폴리에스테르 75중량%을 함침한 혼합물(40)을 적층하여 상부 성형틀(20)에 의한 진
공흡입으로 30-40분 경화시켜 성형물(50)의 표면부에 미세한 요철표면부(30-1)가 표출되어 무광으로 처리
되는 것을 특징으로 하는 F.R.P 성형물.
도면
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도면1
도면2a
도면2b
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도면2c
도면2d
도면2e
도면2f
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도면2h
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