KR100497727B1 - Surface sheet and sandwich structure using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스테인리스 스틸 판재를 사용하는 구조용 표면재로서, 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판DM로 이루어지는 제1표면재와 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 제2표면재로 구성하여 상기 제2표면재가 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창계수를 가지고 금속과 유사한 기계적 특성으로 인하여 박리내력이 우수한 구조용 표면재를 제공함과 동시에 제2표면재에 의한 구조용 표면재의 무게감량을 실현하고 내식성, 내마모성, 미려함 등의 스테인리스 스틸 고유특성을 유지하는 구조용 표면재를 제공한다.The present invention relates to a structural surface material using a stainless steel sheet, comprising: a first surface member consisting of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, a tin coated steel sheet, and a galvanized steel sheet DM and a fiber reinforced polymer composite material. The second surface material has the same thermal expansion coefficient as that of stainless steel and provides a structural surface material with excellent peeling strength due to the mechanical properties similar to that of metal, and at the same time realizes the weight loss of the structural surface material by the second surface material and provides corrosion resistance and abrasion resistance. It provides a structural surface material that maintains the unique characteristics of stainless steel, such as beauty.
또한 본 발명은 상기 제1표면재와 제2표면재로 이루어진 구조용 표면재를 심재에 의하여 상호 결합되는 샌드위치 시트의 표면재 및 샌드위치 구조체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a sandwich sheet surface material and a sandwich structure in which the structural surface material consisting of the first surface material and the second surface material are mutually coupled by a core material.
또한 본 발명은 상기 표면재 및 샌드위치 구조체를 건축물 외장재, 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품으로 제공한다.In another aspect, the present invention provides the surface material and the sandwich structure as a product such as building exterior materials, railway vehicles, containers, cabins, partitions, flooring, outdoor structures.
Description
본 발명은 스테인레스 스틸 판재를 사용하는 구조용 표면재, 샌드위치 시트의 표면재 및 그를 이용한 샌드위치 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a structural surface material using a stainless steel sheet, a surface material of a sandwich sheet, and a sandwich structure using the same.
이에 따른 본 발명은, 구조용 또는 샌드위치 시트의 표면재로서, 스테인레스 스틸, 또는 상기 스테인레스 스틸과 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판 또는 아연도 강판 중 어느 하나로 이루어지는 1표면재와; 상기 제1표면재의 배면에 접착되며, 상기 스테인레스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 갖고 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어진 제2표면재로 구성되어, 상기 제1표면재가 미려함, 수명연장, 내식성, 내마모성등의 고유 표면특성 기능을 담당하고, 상기 제2표면재가 무게 감량과 함께 구조적 기능을 담당한다.Accordingly, the present invention provides a surface material of a structural or sandwich sheet, comprising: one surface material made of stainless steel or a polymer coated steel sheet having a coefficient of thermal expansion similar to that of the stainless steel, a tin coated steel sheet, or a galvanized steel sheet; Bonded to the back surface of the first surface material, the second surface material made of a fiber-reinforced polymer composite material having the same thermal expansion shrinkage behavior as that of the stainless steel and mechanical properties similar to metal, the first surface material is beautiful, long life It is in charge of intrinsic surface characteristics such as corrosion resistance, abrasion resistance, and the second surface material is responsible for the structural function with weight loss.
또한 본 발명은 상기 제1표면재와 제2표면재로 구성된 구조용 표면재를 사용하여 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 샌드위치 시트의 표면재 및 샌드위치 구조체에 관한 것이다.The present invention also relates to a sandwich sheet surface material and a sandwich structure which are mutually bonded by a core material (CORE) using a structural surface material composed of the first surface material and the second surface material.
상기 샌드위치 구조체는 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 것으로서, 상기 표면재중 적어도 어느 하나가 제1표면재와 제2표면재로 구성된 표면재로 이루어진다.The sandwich structure is composed of two surface materials bonded to each other by a core material (CORE), at least one of the surface material is composed of a surface material consisting of a first surface material and a second surface material.
또한 본 발명은 상기 제1표면재와 제2표면재로 구성된 표면재 및 이 표면재를 사용한 샌드위치 구조체를 건축물 외장재, 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품으로 제공된다.The present invention also provides a surface material composed of the first surface material and the second surface material and a sandwich structure using the surface material as a product such as a building exterior material, a railway vehicle, a container, a cabin, a partition, a floor material, and an outdoor structure.
일반적으로 스테인리스 스틸은 다른 금속에 비하여 미학적으로 좋고, 수명연장, 내식성, 내마모성 등의 표면 특성이 우수하여 이를 표면재로 한 샌드위치 구조체에 대한 개발이 시도되고 있다.In general, stainless steel is aesthetically good compared to other metals, and excellent surface properties such as life extension, corrosion resistance, and abrasion resistance have been attempted to develop a sandwich structure using the surface material.
도 6은 스테인리스 스틸을 표면재로 한 종래 샌드위치 구조체의 단면도를 도시한 것이다.6 shows a cross-sectional view of a conventional sandwich structure using stainless steel as a surface material.
도시된 바와 같이 알루미늄 하니컴을 심재(110)로 하고, 양 표면재(120)를 스테인리스 스틸로 하여 샌드위치 구조체(100)를 구성한 것이다.As illustrated, the sandwich structure 100 is configured by using the aluminum honeycomb as the core material 110 and both surface materials 120 as stainless steel.
상기 표면재(120)인 스테인리스 스틸의 표면(120a) 부동태(PASSIVITY)는 취약한 크롬산화물 형태를 가지므로 치밀한 구조의 크롬산화물을 인위적으로 처리하여 크로메이트층(130)을 형성한 후 이 크로메이트층(130)으로의 수분과 공기의 침투를 차단하고 표면손상 방지를 위하여 고분자 프라이머층(140)을 형성한다.Since the surface 120a of the stainless steel that is the surface material 120 has a weak form of chromium oxide, the chromate layer 130 is formed by artificially treating the chromium oxide having a dense structure to form the chromate layer 130. The polymer primer layer 140 is formed to block the penetration of moisture and air to the surface and to prevent surface damage.
상기 고분자 프라이머층(140)은 심재(110)와의 접합될 계면을 이루게 되며 이 고분자 프라이머층(140)과 심재(110) 사이에 고분자 접착제(150)를 개재시켜 심재(110)와 스테인리스 스틸로 이루어진 표면재(120)가 서로 접착을 이루게 되는 것이다.The polymer primer layer 140 forms an interface to be bonded to the core material 110 and is formed of the core material 110 and stainless steel by interposing a polymer adhesive 150 between the polymer primer layer 140 and the core material 110. Surface material 120 is to be bonded to each other.
상기에서 심재(110)와 계면을 이루는 고분자 프라이머층(140)의 두께는 대단히 얇으므로 전단(SHEAR)응력에 의한 영향은 작으나, 고분자 프라이머 재료의 기계적 특성에 의한 필(PEEL)응력과 평방향 텐션(FLATWISE TENSION)에는 직접적으로 영향을 미친다.Since the thickness of the polymer primer layer 140 forming the interface with the core material 110 is very thin, the effect of the shear stress is small, but the PEEL stress and the lateral tension due to the mechanical properties of the polymer primer material are small. (FLATWISE TENSION) directly affects.
한편 하절기에 표면재(120)인 스테인리스 스틸의 표면온도가 80℃ 이상으로 승온되는 경우가 있으므로 상기 고분자 프라이머층(140)은 적어도 100℃ 이상의 유리전이 온도를 가져야 하며 기계적 강도가 높은 특성을 가져야 하므로 가열 경화용 에폭시 수지 계통으로 처리된다.Meanwhile, since the surface temperature of the stainless steel, which is the surface material 120, may be elevated to 80 ° C. or higher in the summer, the polymer primer layer 140 should have a glass transition temperature of at least 100 ° C. or higher, and thus have high mechanical strength. Treated with a curing epoxy resin system.
또한 상기 고분자 프라이머층(140)의 표면 거칠기는 무광처리되어 넓은 표면적이 유지되도록 재료의 특성과 코팅장치의 조정이 요구된다.In addition, the surface roughness of the polymer primer layer 140 is matte is required to adjust the characteristics of the material and the coating apparatus to maintain a large surface area.
그러나, 상기에서 표면재(120)인 스테인리스 스틸을 알루미늄 심재(110)와의 접착시 가장 큰 문제점은, 표면재(120)인 스테인리스 스틸과 심재(110)인 알루미늄 및 고분자 접착제(150)의 열팽창계수가 상이하여 기온의 변화에 따른 열응력과 전단응력을 견디지 못하여 시간이 경과함에 따라 표면재(120)와 심재(110) 사이에서 박리현상이 일어나게 되고, 이와 함께 표면재(120)인 스테인리스 스틸의 표면(120a) 부동태층에 수분과 공기가 침투 확산되어 산화현상이 발생되게 되고, 또한 고분자 프라이머층(140)의 분자간 공극은 통기성을 차폐하기에 충분하지 않고 두께 또한 얇게 되어 그 결과 표면재(120)의 계면 파괴에 의한 표면박리가 일어나게 되어 샌드위치 구조체(100)의 내구성을 크게 저하시키게 된다.However, the biggest problem in bonding the stainless steel as the surface material 120 to the aluminum core 110 is that the thermal expansion coefficients of the stainless steel as the surface material 120 and the aluminum and the polymer adhesive 150 as the core material 110 are different. As a result, the peeling phenomenon occurs between the surface material 120 and the core material 110 as time passes due to the thermal stress and the shear stress due to the change in temperature, and the surface of the stainless steel 120a as the surface material 120. Moisture and air penetrate and diffuse into the passivation layer to cause oxidation, and the intermolecular pores of the polymer primer layer 140 are not enough to shield air permeability and become thinner, resulting in an interface breakdown of the surface material 120. Due to the surface peeling occurs, the durability of the sandwich structure 100 is greatly reduced.
도 1은 본 발명의 구조용 표면재의 실시 예를 타나낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a structural surface material of the present invention.
도 2는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 1실시 예를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the sandwich structure of the present invention.
도 3은 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 2실시 예를 나타낸 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the sandwich structure of the present invention.
도 4는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 3실시 예를 나타낸 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the sandwich structure of the present invention.
도 5는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 4실시 예를 나타낸 단면도.5 is a sectional view showing a fourth embodiment of the sandwich structure of the present invention.
도 6은 종래 샌드위치 구조체의 단면도.6 is a cross-sectional view of a conventional sandwich structure.
본 발명은 스테인리스 스틸 판재를 사용하는 구조용 표면재로서 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판으로 이루어지는 제1표면재와 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 제2표면재로 구성하여 상기 제2표면재가 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창계수를 가지고 금속과 유사한 기계적 특성으로 인하여 박리내력이 우수한 구조용 표면재를 제공함과 동시에 제2표면재에 의한 구조용 표면재의 무게감량을 실현하고 내식성, 내마모성, 미려함 등의 스테인리스 스틸 고유특성을 유지하는 구조용 표면재를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a structural surface material using a stainless steel plate as a second surface material consisting of a first surface material consisting of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, a tin coated steel sheet, a galvanized steel sheet and a fiber-reinforced polymer composite material. The second surface material has the same thermal expansion coefficient as that of stainless steel and provides structural surface material with excellent peel strength due to mechanical properties similar to metals, and at the same time realizes weight loss of the structural surface material by the second surface material, and provides corrosion resistance, wear resistance and beauty. It is an object of the present invention to provide a structural surface material that maintains stainless steel intrinsic properties.
본 발명의 다른 목적은 상기 제1표면재와 제2표면재로 이루어진 구조용 표면재를 심재에 의하여 상호 결합되는 샌드위치 시트의 표면재 및 샌드위치 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a sandwich sheet surface material and a sandwich structure in which the structural surface material consisting of the first surface material and the second surface material are mutually coupled by a core material.
또한 본 발명은 상기 표면재 및 샌드위치 구조체를 건축물 외장재, 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품으로 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide the surface material and the sandwich structure as a product of a building exterior material, a railway vehicle, a container, a cabin, a partition, a flooring material, an outdoor structure, and the like.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 구조용 표면재로서, 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판으로 이루어지는 제1표면재와, 상기 제1표면재의 배면에 접착되어 제1표면재의 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 제2표면재로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a structural surface material, the first surface material consisting of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, tin steel sheet, galvanized steel sheet and the back surface of the first surface material It is characterized in that it is bonded to the second surface material having the same thermal expansion shrinkage behavior as the stainless steel of the first surface material and mechanical properties similar to the metal.
또한 본 발명은 하니컴 코어 또는 발포체 코어를 심재로 하는 샌드위치 시트의 표면재로서, 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판으로 이루어진 제1표면재와, 상기 제1표면재와 심재 사이에 배치되고, 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며, 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 제2표면재를 포함하고; 이로 인해, 상기 제2표면재가 심재와 제1표면재 사이의 박리내력을 보강하는 기능을 수행하고 동시에 제1표면재의 기계적 특성을 보완하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a surface material of a sandwich sheet having a honeycomb core or a foam core as a core material, comprising: a first surface material made of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, a tinned steel sheet, and a galvanized steel sheet; A second surface material disposed between the surface material and the core material, the second surface material having the same thermal expansion shrinkage behavior as that of stainless steel, and having mechanical properties similar to metals; Thus, the second surface material may perform a function of reinforcing the peeling strength between the core material and the first surface material, and at the same time, a function of complementing the mechanical properties of the first surface material.
또한 본 발명은 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 샌드위치 시트(SHEET)에 있어서, 상기 표면재중 적어도 어느 하나가 상기 제1,2표면재로 구성된 표면재로 구성되는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is a sandwich sheet (SHEET) consisting of two surface materials bonded to each other by a core material (CORE), characterized in that at least one of the surface material is composed of a surface material consisting of the first and second surface material .
또한 본 발명은 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 샌드위치 시트(SHEET)에 있어서, 상기 표면재중 적어도 어느 하나가 상기 제1,2표면재로 구성된 표면재로 구성되되, 상기 제2표면재가 심재와 섬유실로 스티칭(STITCHING) 직조되어 3차원의 입체적 구조체로 구성된 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is a sandwich sheet (SHEET) consisting of two surface material bonded to each other by a core material (CORE), wherein at least one of the surface material is composed of a surface material consisting of the first and second surface material, the second Surface material is stitched with a core material and a fiber yarn (STITCHING) weave is characterized in that consisting of a three-dimensional three-dimensional structure.
상기 제1표면재를 이루는 스테인레스 스틸이 100 ℃ 이하의 범위에서 10 ~ 18 ×10-6 [cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖고, 상기 제2표면재는 8 ~ 25 ×10-6 [cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는 섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 한다.The stainless steel constituting the first surface material has a coefficient of thermal expansion of about 10 to 18 × 10 −6 [cm / cm / ° C.] in a range of 100 ° C. or less, and the second surface material is 8 to 25 × 10 −6 [cm / Cm / ℃] is a fiber-reinforced polymer composite material having a coefficient of thermal expansion.
상기 제2표면재의 섬유강화 고분자 복합재료가 유리장섬유 강화 고분자 복합재료, 유리단섬유 강화 고분자 복합재료, 합성섬유 강화 고분자 복합재료, 천연섬유 강화 고분자 복합재료 및 상기 재료의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The fiber-reinforced polymer composite material of the second surface material is composed of a group consisting of a glass filament-reinforced polymer composite material, a glass short fiber-reinforced polymer composite material, a synthetic fiber-reinforced polymer composite material, a natural fiber-reinforced polymer composite material, and a mixture of the above materials. It is characterized in that any one selected.
상기 제2표면재가 1.7 ~ 2.0의 비중, 0.1 ~ 0.3 %의 흡수율, 200 ~ 600 MPa 의 인장강도, 20 ~ 30 GPa의 인장탄성율, 0.14 ~ 0.33 W/m/°K, 8 ~ 25 ×10-6 [cm/cm/℃]의 열팽창계수를 갖는 유리섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 한다.The second surface material has a specific gravity of 1.7 to 2.0, an absorption rate of 0.1 to 0.3%, a tensile strength of 200 to 600 MPa, a tensile modulus of 20 to 30 GPa, 0.14 to 0.33 W / m / ° K, 8 to 25 × 10 − It is characterized in that the glass fiber reinforced polymer composite material having a thermal expansion coefficient of 6 [cm / cm / ℃].
상기 제2표면재와 접촉하는 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판의 표면에는 크로메이트층과 고분자 프라이머층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.A chromate layer and a polymer primer layer are formed on the surfaces of the stainless steel sheet or the polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, tin-plated steel sheet, and galvanized steel sheet in contact with the second surface material.
상기 제2표면재의 두께가 제1표면재의 두께에 비해 상대적으로 큰 것을 특징으로 한다.The thickness of the second surface material is relatively larger than the thickness of the first surface material.
상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 알루미늄 표면재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Any one of the two surface materials is characterized by consisting of an aluminum surface material.
상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.One of the two surface materials is characterized in that made of a fiber-reinforced polymer composite material.
상기 심재가 알루미늄 하니컴, 아라미드 펄프 하니컴, 유리섬유 하니컴, 종이 하니컴 및 합성수지 하니컴으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다. 상기 심재가 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼과 같은 발포체 폼인 것을 특징으로 한다.The core material is any one selected from the group consisting of aluminum honeycomb, aramid pulp honeycomb, glass fiber honeycomb, paper honeycomb, and synthetic honeycomb. The core material is characterized in that the foam foam, such as polyurethane foam, phenolic resin foam, PVC foam, PE or EVA foam.
상기 표면재중 어느 하나를 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물에 활용한 제품을 특징으로 한다.Any one of the surface material is characterized in that the product utilized in railway vehicles, containers, cabins, building exterior materials, partitions, flooring, outdoor structures.
상기 샌드위치 구조체중 어느 하나를 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물에 활용한 제품을 특징으로 한다.Any one of the sandwich structure is characterized in that the product utilized in railway vehicles, containers, cabins, building exterior materials, partitions, flooring, outdoor structures.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 구조용 표면재의 단면도를 도시한 것이다. 도면부호 10은 본 발명의 구조용 표면재 전체를 도시한 것이다. 상기 구조용 표면재(10)는, 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판으로 이루어지는 제1표면재(12)와 이 제1표면재(12)의 배면에 접착되어 상기 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)로 구성된다.1 shows a cross-sectional view of a structural surface material of the present invention. Reference numeral 10 shows the entire structural surface material of the present invention. The structural surface material 10 is bonded to a first surface member 12 made of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, a tin coated steel sheet, and a galvanized steel sheet and a rear surface of the first surface member 12. The second surface material 14 is a fiber-reinforced polymer composite material having the same thermal expansion shrinkage behavior as that of the stainless steel and having mechanical properties similar to those of metal.
상기 제1표면재(12)의 내측 표면(12a)에는 그 표면 부동태가 취약한 크롬산화물 형태를 가지므로 치밀한 구조의 크롬산화물을 인위적으로 처리하기 위한 크로메이트층(16)을 형성한 후 이 크로메이트층(16)으로의 수분과 공기의 침투를 차단하고 표면손상 방지를 위하여 고분자 프라이머층(18)을 형성하고, 이 고분자 프라이머층(18)의 표면을 통하여 이 고분자 프라이머와 동일한 재질특성을 이루는 고분자 물질인 제2표면재(14)가 접착된다.Since the inner surface 12a of the first surface material 12 has a form of chromium oxide having a weak surface passivity, a chromate layer 16 for artificially treating the chromium oxide having a dense structure is formed and then the chromate layer 16 is formed. The polymer primer layer 18 is formed to block the penetration of moisture and air into the c) and to prevent surface damage, and is formed of a polymer material having the same material properties as the polymer primer through the surface of the polymer primer layer 18. The two surface members 14 are bonded.
상기에서 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸의 표면(12a)을 크로메이트로 처리한 직후 고분자 프라이머를 도포하여 크로메이트층(16)에 수분이나 공기의 흡착을 최소화시키는 것이 바람직하다.It is preferable to minimize the adsorption of moisture or air to the chromate layer 16 by applying a polymer primer immediately after the surface 12a of stainless steel, which is the first surface material 12, is treated with chromate.
상기 제2표면재(14)의 접착제로는, 경화시킨 제2표면재(14)를 별도의 에폭시계열 접착제를 사용하여 접착하거나 또는 미경화된 제2표면재(14)에 포함되어 있는 고분자 물질에 접착기능을 부여하여 제2표면재(14)의 경화 공정중 동시에 제1표면재(12)와 접합할 수 있다.As the adhesive agent of the second surface material 14, the cured second surface material 14 is bonded using a separate epoxy-based adhesive or adhered to a polymer material included in the uncured second surface material 14. May be attached to the first surface material 12 at the same time during the curing process of the second surface material 14.
상기 제1표면재(12)를 구성하는 스테인리스 스틸은 합금의 종류(예로, SUS 304, 316, 446 등)에 따라 100℃ 이하의 범위에서 10 ~ 18 ×10-6 [cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는다.Stainless steel constituting the first surface material 12 is about 10 ~ 18 × 10 -6 [cm / cm / ℃] in the range of 100 ℃ or less according to the type of alloy (for example, SUS 304, 316, 446, etc.) It has a coefficient of thermal expansion of.
상기 제2표면재(14)는, 유리장섬유 강화 고분자 복합재료, 유리단섬유 강화 고분자 복합재료, 합성섬유 강화 고분자 복합재료, 천연섬유 강화 고분자 복합재료, 탄소섬유 강화 고분자 복합재료, 아라미드섬유 강화 고분자 복합재료 및 상기 재료의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 구성될 수 있다. The second surface material 14 is glass filament reinforced polymer composite material, glass short fiber reinforced polymer composite material, synthetic fiber reinforced polymer composite material, natural fiber reinforced polymer composite material, carbon fiber reinforced polymer composite material, aramid fiber reinforced polymer It may consist of any one selected from the group consisting of composites and mixtures of the above materials.
상기 복합재료들의 경우에 섬유의 종류와 고분자 물질의 종류 및 이들이 혼합되어 있는 정도와 상태에 따라 열팽창계수가 달라진다. 스테인리스 스틸의 열팽창계수와 유사한 성질을 갖는 섬유강화 고분자 복합재료의 대표적인 것으로는 유리장섬유 강화 에폭시수지 복합재료를 들 수 있다.In the case of the composite materials, the coefficient of thermal expansion varies depending on the type of fiber, the type of the polymeric material, and the degree and condition in which they are mixed. Glass fiber-reinforced epoxy resin composites are typical of fiber-reinforced polymer composites having properties similar to those of stainless steel.
따라서, 섬유의 직물형태와 고분자의 종류 및 각각의 구성비에 따라 표면재인 스테인리스 스틸 합금의 특성에 맞도록 열팽창계수를 조정하므로서 용도에 맞는 제2표면재(14)를 제조할 수 있게 되는 것이다.Accordingly, the second surface material 14 can be manufactured according to the application by adjusting the coefficient of thermal expansion according to the characteristics of the stainless steel alloy as the surface material according to the fabric type of the fiber, the type of the polymer, and the composition ratio of each.
유리섬유 강화 고분자 복합재료의 전형적인 제반 성질은 다음과 같다. 1.7 ~ 2.0의 비중, 0.1 ~ 0.3 %의 흡수율, 200 ~ 600 MPa 의 인장강도, 20 ~ 30 GPa의 인장탄성율, 0.14 ~ 0.33 W/m/°K, 8 ~ 25 ×10-6 [cm/cm/℃]의 열팽창계수를 갖는다.Typical properties of glass fiber reinforced polymer composites are as follows. Specific gravity of 1.7 to 2.0, absorption of 0.1 to 0.3%, tensile strength of 200 to 600 MPa, tensile modulus of 20 to 30 GPa, 0.14 to 0.33 W / m / ° K, 8 to 25 × 10 -6 [cm / cm / ° C.].
상기와 같이 구성된 구조용 표면재(10)는, 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축의 거동을 갖고 금속과 유사한 기계적 특성을 갖는 제2표면재(14)로 구성됨으로서, 온도 변화에 따라 스테인리스 스틸이 열팽창계수에 따라 팽창 및 수축 거동이 일어날 때 이 스테인리스 스틸의 열팽창계수와 거의 유사한 제2표면재(14)도 스테인리스 스틸의 팽창 및 수축에 함께 거동하여 그 결과 열응력에 따른 스테인리스 스틸의 전단현상이 제2표면재(14)의 표면으로 전이되어 스테인리스 스틸의 박리내력을 현저히 증가시키게 된다.The structural surface member 10 configured as described above is composed of the second surface member 14 having the same thermal expansion shrinkage behavior as that of the stainless steel which is the first surface member 12 and having mechanical properties similar to that of the metal. When the steel expands and contracts according to the coefficient of thermal expansion, the second surface 14, which is almost similar to the coefficient of thermal expansion of this stainless steel, also behaves together with the expansion and contraction of the stainless steel, resulting in shearing of the stainless steel due to thermal stress. Transition to the surface of the second surface material 14 significantly increases the peel strength of the stainless steel.
따라서, 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸을 박판(약 0.03∼1.0㎜)으로 하고, 제2표면재(14)인 섬유강화 고분자 복합재료를 제1표면재(12)에 비하여 상대적으로 두껍게(약 0.1∼5.0㎜)하여 상기 제1표면재(12)가 미려함, 내식성, 내마모성, 수명연장 등의 고유 기능특성을 담당하고 제2표면재(14)가 구조적 기능특성을 담당하게 하며, 상기 제2표면재(14)의 경량으로 인하여 구조용 표면재(10)의 전체 무게를 감량시키는 효과는 얻는다.Therefore, the stainless steel, which is the first surface material 12, is made into a thin plate (about 0.03 to 1.0 mm), and the fiber-reinforced polymer composite material, which is the second surface material 14, is relatively thicker (about 0.1) than the first surface material 12. To 5.0 mm) so that the first surface material 12 is in charge of intrinsic functional characteristics such as beauty, corrosion resistance, abrasion resistance, and life extension, and the second surface material 14 is responsible for structural functional properties, and the second surface material 14 Due to the light weight of)) the effect of reducing the overall weight of the structural surface material 10 is obtained.
한편 상기 제2표면재(14)는 약 0.1∼5.0㎜ 정도의 두께를 가지므로 고분자 프라이머층(18)을 통한 크로메이트층(16)으로의 대기중 수분 및 공기 침투를 최소화시키게 된다.On the other hand, since the second surface material 14 has a thickness of about 0.1 to 5.0 mm, the penetration of moisture and air into the chromate layer 16 through the polymer primer layer 18 is minimized.
도 2는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 1실시 예를 단면도로 도시한 것이다.Figure 2 shows a first embodiment of the sandwich structure of the present invention in a cross-sectional view.
도면부호 30은 본 발명의 샌드위치 구조체 전체를 나타낸다.Reference numeral 30 denotes the whole sandwich structure of the present invention.
상기 샌드위치 구조체(30)는, 하니컴 코어 또는 발포체 코어로 형성되는 심재(32)에 고분자 접착제(34)로서 상기 도 1에 도시된 표면재(10)를 접합하여 구성한 것이다.The sandwich structure 30 is formed by joining the surface material 10 shown in FIG. 1 as a polymer adhesive 34 to a core material 32 formed of a honeycomb core or a foam core.
즉, 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판으로 이루어진 제1표면재(12)의 내측 표면(12a)에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층(18)을 처리한 다음 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 접착하고, 이 제2표면재(14)와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착하여 구성한 것이다.That is, the chromate layer 16 and the polymer primer layer 18 are formed on the inner surface 12a of the first surface member 12 made of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, tin coated steel sheet, and galvanized steel sheet. After the treatment, the second surface material 14, which is a fiber-reinforced polymer composite material, is bonded, and the second surface material 14 and the core material 32 are bonded by a polymer adhesive 34.
이와 같이 상기 심재(32)와 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸 사이에 개재되는 제2표면재(14)가 상기 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축의 거동을 가지고, 금속과 유사한 기계적 특성에 의한 스테인리스 스틸과 제2표면재(14) 사이의 열응력에 의한 전단응력의 발생을 최소화시키게 된다.As such, the second surface member 14 interposed between the core member 32 and the stainless steel which is the first surface member 12 has the same thermal expansion shrinkage behavior as that of the stainless steel, and The occurrence of shear stress due to thermal stress between the second surface material 14 is minimized.
상기 제2표면재(14)와 심재(32)는 고분자 접착제(34)에 의하여 대단히 견고하게 접착되므로 상기 표면재(10)으로부터 박리되는 것을 억지할 수 있다.Since the second surface material 14 and the core material 32 are very firmly bonded by the polymer adhesive 34, the second surface material 14 and the core material 32 may be prevented from being peeled off from the surface material 10.
상기 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판과 제2표면재(14)인 섬유강화 고분자 복합재료에 특징 및 성능에 대한 설명은 도 1의 설명과 같으므로 생략한다.The characteristics and performance of the first surface material 12, the stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, tin-plated steel sheet, galvanized steel sheet and the second surface material 14, fiber reinforced polymer composite material Since it is the same as that of FIG. 1, it abbreviate | omits.
상기 심재(32)는 하니컴 형태로서, 알루미늄 하니컴, 아라미드 펄프 하니컴, 유리섬유 하니컴, 종이 하니컴 및 합성수지 하니컴을 사용할 수 있다.The core 32 is in the form of a honeycomb, and may use aluminum honeycomb, aramid pulp honeycomb, glass fiber honeycomb, paper honeycomb, and synthetic honeycomb.
또한, 발포체 형태로서, 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼을 사용할 수도 있다.In addition, as the foam form, it is also possible to use polyurethane foam, phenol resin foam, PVC foam, PE or EVA foam.
상기와 같이 구성된 본 발명의 샌드위치 구조체(30)는, 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸(12)과 동일한 열팽창 수축의 거동을 갖고 금속과 유사한 기계적 특성을 갖는 제2표면재(14)가 스테인리스 스틸(12)과 심재(32) 사이에 개재되어 있으므로 온도 변화에 따라 스테인리스 스틸이 열팽창계수에 따라 팽창 및 수축거동이 일어날 때 이 스테인리스 스틸의 열팽창계수와 거의 유사한 제2표면재(14)도 스테인리스 스틸의 팽창 및 수축에 함께 거동하여 그 결과 열응력에 따른 스테인리스 스틸의 전단현상이 제2표면재(14)의 표면으로 전이되어 스테인리스 스틸의 박리내력을 현저히 증가시키게 된다.In the sandwich structure 30 of the present invention configured as described above, the second surface material 14 having the same thermal expansion shrinkage behavior as that of the stainless steel 12 that is the first surface material 12 and having mechanical properties similar to that of the metal is made of stainless steel. Since the interposed between (12) and the core 32, the second surface material 14, which is almost similar to the thermal expansion coefficient of this stainless steel when the stainless steel expands and contracts according to the thermal expansion coefficient due to temperature change, As a result of the expansion and contraction, the shear phenomena of stainless steel due to thermal stress are transferred to the surface of the second surface material 14 to significantly increase the peel strength of the stainless steel.
즉, 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판의 열팽창 및 수축시 제2표면재(14)가 열팽창 수축 거동을 같이 함으로서 스테인리스 스틸에서 발생되는 열응력이 제2표면재(14)로 전이됨으로서 스테인리스 스틸과 제2표면재(14) 사이의 열응력에 대한 전단응력의 발생을 최소화시키게 된다.That is, the second surface material 14 undergoes thermal expansion and contraction behavior during the thermal expansion and contraction of the stainless steel sheet, which is the first surface material 12, or the polymer coated steel sheet, tinned steel sheet, and galvanized steel sheet having a similar thermal expansion coefficient. The thermal stress generated at is transferred to the second surface material 14 to minimize the generation of shear stress for the thermal stress between the stainless steel and the second surface material (14).
이와 함께 제2표면재(14)가 고분자 접착제(34)에 의하여 심재(32)와 견고하게 접착되어 있으므로 박리억지와 함께 제2표면재(14)가 갖고 있는 자체 두께(약 0.1∼5.0㎜)에 의하여 고분자 프라이머층(18)을 보호하게 되어 그 결과 크로메이트층(16)의 대기중의 수분과 공기침투를 최소화시켜 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸의 표면 부동태에 산화를 억지시켜 박리를 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.In addition, since the second surface member 14 is firmly adhered to the core member 32 by the polymer adhesive 34, the second surface member 14 is separated from each other by the thickness (about 0.1 to 5.0 mm) of the second surface member 14 together with peeling inhibition. As a result, the polymer primer layer 18 is protected, thereby minimizing moisture and air permeation of the chromate layer 16 in the atmosphere, thereby inhibiting oxidation on the surface passivation of the stainless steel, which is the first surface material 12, to minimize peeling. Will be.
도 3은 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 2실시 예를 단면도로 도시한 것이다.3 is a cross-sectional view of a second embodiment of a sandwich structure of the present invention.
이는 심재(32)에 의해서 상호 결합되는 표면재중 어느 하나를 알루미늄 표면재(36)로 구성한 것이다.This is composed of the aluminum surface material 36 of any one of the surface material bonded to each other by the core material (32).
이 경우에 표면재(36)와 심재(32)의 사이에는 제2표면재(14)를 생략할 수 있다.In this case, the second surface material 14 can be omitted between the surface material 36 and the core material 32.
즉, 심재(32)의 양면중 한쪽면에는 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판으로 이루어진 제1표면재(12)의 내측 표면에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층(18)을 처리한 다음 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 접착하고, 이 제2표면재(14)와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착하고, 심재(32)의 양면중 반대면에는 알루미늄으로 이루어진 표면재(36)의 내측 표면에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층(18)을 처리한 다음 이 표면재(36)와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착하여 구성한 것이다.That is, the chromate layer 16 is formed on the inner surface of the first surface member 12 made of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, a tin coated steel sheet, and a galvanized steel sheet on one side of both surfaces of the core 32. And the polymer primer layer 18 are treated, and then the second surface material 14, which is a fiber-reinforced polymer composite material, is bonded, and the second surface material 14 and the core material 32 are bonded with the polymer adhesive 34, and the core material is On the opposite side of both surfaces of the 32, the chromate layer 16 and the polymer primer layer 18 are treated on the inner surface of the surface material 36 made of aluminum, and then the surface material 36 and the core material 32 are treated with a polymer adhesive ( It is made by bonding with 34).
도 4는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 3실시 예를 단면도로 도시한 것이다.4 is a sectional view showing a third embodiment of the sandwich structure of the present invention.
이는 심재(32)에 의해서 상호 결합되는 표면재중 어느 하나를 섬유강화 고분자 복합재료 표면재(38)로 구성한 것이다.This is composed of the fiber-reinforced polymer composite material surface material 38 of any one of the surface material bonded to each other by the core material (32).
이 경우에 표면재(38)인 섬유강화 고분자 복합재료와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착되게 되어 그 사이에 제2표면재(14)는 생략된다.In this case, the fiber-reinforced polymer composite material and the core material 32, which are the surface material 38, are bonded with the polymer adhesive 34, and the second surface material 14 is omitted therebetween.
즉, 심재(32)의 양면중 한쪽면에는 스테인리스 스틸 판재 또는 이와 유사한 열팽창계수를 갖는 고분자 도막 강판, 주석도 강판, 아연도 강판으로 이루어진 제1표면재(12)의 내측 표면에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층(18)을 처리한 다음 유리섬유 강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 접착하고, 이 제2표면재(14)와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착하고, 심재(32)의 양면중 반대면에는 섬유강화 고분자 복합재로 이루어진 표면재(38)를 고분자 접착제(34)로 심재(32)와 접착하여 구성한 것이다.That is, the chromate layer 16 is formed on the inner surface of the first surface member 12 made of a stainless steel sheet or a polymer coated steel sheet having a similar coefficient of thermal expansion, a tin coated steel sheet, and a galvanized steel sheet on one side of both surfaces of the core 32. And the polymer primer layer 18 is treated, and then the second surface material 14, which is a glass fiber reinforced polymer composite material, is bonded, and the second surface material 14 and the core material 32 are bonded with the polymer adhesive 34, On the opposite side of both sides of the core material 32, the surface material 38 made of a fiber-reinforced polymer composite material is bonded to the core material 32 by a polymer adhesive 34.
도 5는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 4실시 예를 단면도로 도시한 것이다.Figure 5 shows a fourth embodiment of the sandwich structure of the present invention in a cross-sectional view.
이는 심재(32)의 양면에 접합되는 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 섬유실(40)로 스티칭(STITCHING) 직조하여 제2표면재(14)와 심재(32)를 3차원의 입체적 구조체를 이루도록 하여 샌드위치 구조체(30)의 심재부분 강성을 보다 강화시킨 것에 특징이 있다.This is a stitched weaving of the second surface material 14, which is a fiber reinforced polymer composite material bonded to both surfaces of the core material 32, with the fiber chamber 40, thereby forming the second surface material 14 and the core material 32 in three dimensions. By forming a three-dimensional structure is characterized in that the core portion stiffness of the sandwich structure 30 is further strengthened.
상기에서 사용되는 심재(32)로서는 스티칭에 적합한 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼과 같은 발포체 폼이 적합하다.As the core 32 used above, a foam foam such as polyurethane foam, phenol resin foam, PVC foam, PE or EVA foam suitable for stitching is suitable.
상기의 샌드위치 구조체(30) 표면재는 도 3의 실시 예와 유사하다.The sandwich structure 30 surface material is similar to the embodiment of FIG.
상기 도 1 및 도 5의 도면에서는 표면재(10) 및 샌드위치 구조체(30)가 평판인 것을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 제2표면재가 유연성을 갖고 있기 때문에 제1표면재가 평판을 포함한 요철판, 곡면판, 앵글형태의 판재에서도 적용이 가능하다.1 and 5 illustrate that the surface material 10 and the sandwich structure 30 are flat plates, but the present invention is not limited thereto, and since the second surface material has flexibility, the first surface material includes an uneven plate. It is also applicable to curved plate and angle plate.
상기 도 1 및 도 5에 도시된 표면재(10) 및 샌드위치 구조체(30)는 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품에 활용되는 것이다.The surface material 10 and the sandwich structure 30 shown in FIG. 1 and FIG. 5 are used in products such as railway vehicles, containers, cabins, building exterior materials, partitions, flooring materials, and outdoor structures.
예를 들어, 상기 샌드위치 구조체(30)를 건축물 외장재로 사용할 경우에 스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재(12) 외관부분을 형성하게 되어 제품의 미려함과 함께 내식성, 내마모성, 수명연장 등의 특성을 갖게 된다.For example, when the sandwich structure 30 is used as a building exterior material, the outer surface portion of the first surface material 12 made of stainless steel is formed to have characteristics such as corrosion resistance, wear resistance, life extension, etc. with the beauty of the product. .
본 발명은 본 명세서에 표시, 설명된 특정 상세 및 대표적 구조에 한정되지 않는다. 상술한 실시 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.The invention is not limited to the specific details and representative structures shown and described herein. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are made by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention. Of course this is possible.
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