아래에서 본 발명은 실시 예를 기초로 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시 예로서 동시경화된 차체의 전체 외관을 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 일체형 복합소재 차체는 전두부(1), 후두부(2), 지붕(3) 및 측면부(4)가 이음매 없이 동시경화(Co-Cure)방식에 의해 일체형 구조를 가지므로 강성, 단열, 소음에 효과적인 구조체이다.

도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 차체의 단면도이다.

도 2에서 일체형 복합소재 차체(10)는 하니콤이나 폼을 심재(11)로 한 샌드위치 구조이며 세부적으로는 외피재(13), 금속판재(14), 심재(11) 및 내피재(12)가 밖에서 안으로 차례로 적층된 구성으로 되어 있다.

도 3은 도 2의 B영역을 확대한 단면도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이 외피재(13), 내피재(12)는 복합소재로써 합성수지를 보강섬유에 함침시켜 경화를 반정도 진행시킨 프리프레그를 사용하며, 요구되는 강도와 두께를 고려하여 1층 또는 다층으로 적층하여 사용한다.

본 발명에 적용되는 프리프레그에 함침되는 합성수지는 에폭시 수지, 페놀수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스터 수지, 멜라민 수지, 요소 수지 등이 사용되고, 보강섬유로는 탄소섬유, 유리섬유, 케블라 섬유, 보론 섬유 등으로 직조된 일방향 또는 양방향 직물이 사용된다.

샌드위치 구조체인 일체형 복합소재 차체에 적용된 심재(11)는 경량, 단열, 방음 및 구조체의 강성을 위하여 우레탄 폼, PE 폼, PVC 폼과 같은 폼류와, 알루미늄 하니콤, 노멕스 하니콤과 같은 하니콤류, 발포알루미늄 등이 사용된다.

종래의 기술은 동시성형을 하게 되면 심재를 이루는 폼에 형성된 구멍 또는 하니콤 구조의 구멍의 영향으로 외피재가 심재의 구멍으로 함몰되어 불균일한 표면을 형성하기 때문에 다음 공정인 도장 공정에서 시간과 인건비가 많이 필요로 한다.

본 발명에서 고안된 금속판재(14)는 외피재(13)과 심재(11) 사이 또는 도 4와 같이 외피재(13)을 구성하는 제1,2외피재(13a)(13b) 사이에 포함되어 심재(11)와 가까이 존재하게 된다. 견고한 표면을 가지는 금속판재(14)는 프리프레그가 경량성을 위해 사용된 구멍을 가지는 심재(11)에 함몰되는 것을 막아 표면이 매끄럽지 못한 문제를 해결한다.

금속판재(14)는 10㎛ ~ 10㎜ 두께를 가지며 재질로서는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 함석판 등을 사용한다.

도 4는 본 발명에 따른 동시경화된 차체 구조의 다른 실시 예를 나타내는 확대단면도이다.

도 4에서 금속판재(14)가 제1,2외피재(13a)(13b) 사이에 포함되어 사용된 실시 예를 나타내며, 이때 금속판재(14)는 심재(11)에 가깝게 적층하는 구조로 외피재(13)를 구성하는 제1외피재(13a)보다 제2외피재(13b)가 작은 두께를 가지는 것이 바람직하다.

복합소재로 구성된 외피재(13)와 금속판재(14)는 하이브리드 구조로 사용된다. 내피재(11)는 일체형 복합소재 차체의 내부에 위치하며 경량성을 위해 금속판재(14)를 사용하지 않는 것이 유리하다.

도 5는 본 발명에 따른 복합소재의 적층구조에 대한 또 다른 실시 예를 나타내는 사시도이다.

도 5에 나타낸 것처럼 금속판재(14)로 다수개의 구멍(14a)이 천공된 금속판재(14)를 사용한다. 금속판재(14)의 구멍(14a)의 역할은 경화 반응시 온도 상승에 따라 발생되는 수지의 흐름성을 자유롭게 해서 기포를 제거한다.

본 발명에 따른 일체형 복합소재 차체의 제조방법은 일정한 온도와 압력을 유지하거나 일정한 간격으로 온도와 압력의 변화가 조절되는 오토클레이브 장치를 사용한다.

먼저 차제 모양의 몰드에 금속판재를 포함하는 외피재를 적층하고 진공상태에서 압력을 걸어서 압착을 해주는 것이 바람직하다. 압착을 해제하고 그 외피재 내면에 심재와 내피재를 차례로 적층한 후 백으로 싸서 다시 압착을 걸어서 오토클레이브로 동시경화방식으로 성형하게 되면 표면상태가 양호한 일체형 복합소재 차체를 제조할 수 있다.

구체적으로 일 실시 예에 따르면 먼저 차체를 구성하는 전두부, 후두부, 지붕, 측면부가 일체로 제작될 수 있도록 차체와 동일한 형상 및 크기로 몰드를 제작한다.

다음으로 상기 몰드 내면에 보강섬유에 합성수지를 함침하여 반경화시킨 프리프레그로 이루어진 외피재를 적층한다.

다음으로 상기 외피재 내면에 금속판재 또는 다수개의 구멍이 천공된 금속판재를 적층한다.

다음으로 상기 금속판재 내면에 심재를 적층한다.

다음으로 상기 심재 내면에 보강섬유에 합성수지를 함침하여 반경화시킨 프리프레그로 이루어진 내피재를 적층한다.

마지막으로 상기 단계들을 통해 적층된 적층체를 오토클레이브에서 성형하면 된다.

이렇게 본 발명에서는 몰드의 내측 방향으로 순차적으로 외피재, 금속판재, 심재, 내피재를 적층한 후 성형하게 된다.

다른 실시 예로는 상기한 실시 예에서 금속판재를 외피재 사이에 위치하도록 적층하고 차례로 심재와 내피재를 적층한 후 성형하면 된다.

위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.