KR100581716B1 - 가변형 샌드위치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차, 선박, 항공, 전자제품, 기타 제품에 고기능성 경량 재료로 사용이 가능한 샌드위치 패널에 관한 것으로서, 본 발명의 가변형 샌드위치 패널(200)은 내부공간을 갖는 돌출부(210, 220)가 상하부에 다수개씩 각각 형성된 내측판(230)과, 내측판의 상하면에 각각 접합되어 내부에 3차원 공간구조를 갖도록 하는 한 쌍의 외측판(240, 250)으로 구성된다. 본 발명의 샌드위치 패널은 두께방향으로 서로 다른 크기의 돌출부를 갖는 내측판이 중간층을 구성하도록 양 표면에 외측판을 접합하여 구성함으로 경량성과 우수한 기계적 성질을 만족하면서도 일반 금속판과 같이 가변성을 갖는다.

Description

가변형 샌드위치 패널 및 그 제조방법{Variable sandwich panel and manufacturing method thereof}

도 1은 종래기술에 따른 샌드위치 패널의 중간층을 구성하는 내측판의 형태를 도시한 평면도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 가변형 샌드위치 패널의 구성관계를 도시한 분해 사시도이며,

도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 샌드위치 패널의 중간층을 구성하는 내측판의 형태를 도시한 일부 절취 사시도 및 평면도이고,

도 5는 도 2에 도시된 샌드위치 패널의 제조과정을 도시한 개략도이며,

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 가변형 샌드위치 패널의 다양한 형태를 도시한 단면도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

200 : 샌드위치 패널 210, 220 : 돌출부

230 : 내측판 240, 250 : 외측판

260, 270 : 홈

본 발명은 샌드위치 패널에 관한 것이며, 특히, 돌출부를 갖는 내측판이 중간층을 구성하도록 양 표면에 외측판을 접합하여 구성한 가변형 샌드위치 패널에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 가변형 샌드위치 패널의 제조방법에 관한 것이기도 하다.

종래의 샌드위치 패널은 합성수지 복합재료, 폼 또는 금속, 비금속을 이용하여 3차원 형상의 내부구조를 갖도록 구성된다. 이러한 샌드위치 패널은 수 센티미터 정도의 비교적 두꺼운 형태로 제작되어 가변이 불필요한 구조재나 건축물의 외벽 등에 사용되고 있다.

그러나, 종래의 샌드위치 패널은 비강성, 흡음성, 내충격성 등의 기계적 성질이 매우 우수함에도 불구하고, 프레스 가공 등과 같은 기계적 성형이 불가능하기 때문에 정해진 목적의 특수한 형상에 대한 제작만이 가능하다. 따라서, 종래의 샌드위치 패널은 일반 목적의 패널로서의 대량생산이 불가능하고 고가이며 활용도가 떨어지는 단점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2002-0040802호에는 샌드위치 패널 및 차체부품의 제조방법에 대해 기술되어 있다. 도 1은 상기 공개특허공보에 공개된 샌드위치 패널의 중간층을 구성하는 내측판의 형태를 도시한 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 샌드위치 패널은 동일 형태의 홈(110)이 한 방향으로만 다수개 형성된 내측판(120)을 내부에 배치하여 구성한 것이다. 즉, 종래의 샌드위치 패널은 한 방향으로만 홈(110)이 형성된 내측판(120)을 이용하기 때문에 두께 방향으로의 물성이 일정하지 못하여 그 사용이 제한적이다. 또한, 상기 공개특허공보에는 상기와 같이 동일 형태의 홈(110)이 한 방향으로만 형성된 2개의 내측판(120)을 상하로 접합함으로써 상하 대칭형상을 갖는 샌드위치 패널에 대해서도 기재되어 있다.

이 때, 샌드위치 패널을 구성하는 내측판(120)과 외측판간의 접합은 접착제에 의해 이루어진다. 따라서, 종래의 특허기술은 대량생산과 생산비 측면에서 적합하지 못할 뿐만 아니라, 접착제의 화학적 특성상 시간적 내구성을 보장하지 못하는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 돌출부를 갖는 내측판이 중간층을 구성하도록 양 표면에 외측판을 접합하여 구성함으로써 경량성과 우수한 기계적 성질을 만족하면서도 일반 금속판과 같이 가변 가능한 샌드위치 패널 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변형 샌드위치 패널은 내부공간을 갖는 돌출부가 상하부에 다수개씩 각각 형성된 내측판과, 상기 내측판의 상하면에 각각 접합되어 내부에 3차원 공간구조를 갖도록 하는 한 쌍의 외측판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제조방법은 외측면에 다수의 돌기를 갖는 상하 롤 금형의 사이에 박판을 투입하여 내부공간을 갖는 돌출부가 상하부에 다수개씩 각각 형성된 내측판을 제조하여 이송하는 단계와, 상기 이송되는 내측판의 상하부면에 각각 위치하도록 한 쌍의 외측판을 각각 이송하는 단계, 및 상기 내측판과 상기 한 쌍의 외측판을 서로 접합하여 내부에 3차원 공간구조를 갖는 패널을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 가변형 샌드위치 패널 및 그 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 가변형 샌드위치 패널의 구성관계를 도시한 분해 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 샌드위치 패널의 중간층을 구성하는 내측판의 형태를 도시한 일부 절취 사시도 및 평면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가변형 샌드위치 패널(200)은 두께 방향으로 상하부에 다수개의 제1, 제2 돌출부(210, 220)를 갖는 내측판(230)과, 이 내측판(230)의 상하면에 접합되는 한 쌍의 외측판(240, 250)으로 구성된다.

본 발명의 내측판(230)은 적절한 두께를 갖는 박판의 상하면에 일정 크기를 가지며 내부 공간을 갖는 돌출부(210, 220)가 일정 형태로 배열 구성된다. 이 때, 돌출부(210, 220)는 적절한 두께를 갖는 박판을 롤 금형 또는 프레스 금형을 통해 손쉽게 성형된다. 따라서, 돌출부(210, 220)는 롤 금형 또는 프레스 금형의 형상에 따라 반구형, 반타원형 또는 상부 절단 원추형 등 여러 가지 형태를 갖는다. 또한, 본 발명의 내측판(230)에는 롤 금형 또는 프레스 금형에 의해 성형되는 돌출부(210, 220)에 대응하는 내부공간을 제공하는 홈(260, 270)이 각각 형성된다. 이 때, 홈(260, 270)은 돌출부(210, 220)와 동일한 형상을 갖는다.

그리고, 내측판(230)의 돌출부(210, 220)는 규칙적으로 반복하여 형성된다. 즉, 제1 돌출부(210)는 도면을 기준으로 내측판(230)의 상부면에 형성되는 것으로서, 서로 간에 일정 간격을 두고 다수의 열과 행으로 배열된다. 또한, 제1 돌출부(210)는 내측판(230)의 상부면에 모두 돌출하여 형성된다. 제2 돌출부(220)는 도면을 기준으로 내측판(230)의 하부면에 형성되는 것으로서, 서로 간에 일정 간격을 두고 다수의 열과 행으로 배열된다. 또한, 제2 돌출부(220)는 내측판(230)의 하부면에 모두 돌출하여 형성된다. 이 때, 제2 돌출부(220)는 제1 돌출부(210) 보다 큰 크기로 제1 돌출부(210)들 사이에 각각 배열된다.

따라서, 본 발명의 내측판(230)은 상부방향으로 돌출되는 작은 크기의 제1 돌출부(210)와 하부방향으로 돌출되는 큰 크기의 제2 돌출부(220)가 교대로 상하 배열되는 형태를 갖게 된다. 이렇듯 본 발명의 내측판(230)은 정규성(regularity)이라 정의되는 제1, 제2 돌출부(210, 220)의 규칙적인 반복성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 샌드위치 패널(200)은 상기와 같은 내측판(230)을 이용하여 제작함으로 적절한 등방성을 갖는다. 또한, 본 발명의 샌드위치 패널(200)은 제1, 제2 돌출부(210, 220)가 상하방향으로 돌출되어 교차되기 때문에 두께방향의 등방성도 확보된다. 또한, 본 발명의 내측판(230)은 크기가 다른 제1, 제2 돌출부(210, 220)를 서로 엇갈리게 배열함으로써 돌출부 구조의 반복에 의해 발생하는 골을 제거하여 골을 따라 쉽게 접히는 현상을 막아 강성을 크게 증가시킨다.

그리고, 내측판(230)은 제1, 제2 돌출부(210, 220)에 의해 일정 크기의 내부 공간을 가지는데, 샌드위치 판재(200) 내부의 전체 공간 대비 내측판(230)이 차지하는 공간의 비를 공간점유율이라 정의하면, 본 발명의 샌드위치 판재(200)는 수%에서 수십%까지의 공간점유율을 가지므로 동일 두께 대비 판재와 비교하여 그 무게를 크게 줄일 수 있는 경량 재료이다. 또한, 내측판(230)은 제1, 제2 돌출부(210, 220)가 수축하였다가 원위치하는 등 외력에 의한 가변성을 갖는다.

본 발명의 샌드위치 패널(200)은 공간점유율과 무게에 따라 그 물리적, 기계적 특성이 변화한다. 따라서, 설계자는 그 사용목적에 따라 제1, 제2 돌출부(210, 220)의 크기를 조절하여 원하는 특성을 갖는 샌드위치 패널을 만들 수 있다.

본 발명의 내측판(230)의 재료로는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 구리 등을 이용할 수 있는데, 용접성 등을 고려하여 외측판(240, 250)과 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하지만, 접합성을 해치지 않는 한 특수목적의 재료나 이종재료를 사용하여도 무방하다.

본 발명의 샌드위치 패널(200)은 내측판(230)의 상하면에 한 쌍의 외측판(240, 250)을 접합함으로써 완성된다. 여기서, 외측판(240, 250)은 내측판(230)에 대응하는 크기를 가지며 일정 두께를 갖는 평판으로서, 내측판(230)과 동일한 동일재료 또는 필요에 따라 이종재료가 사용된다. 상기 내측판(230)과 외측판(240, 250)간의 접합부위는 제1, 제2 돌출부(210, 220)의 끝단에 해당하여 외측판(240, 250)과 작은 면적으로 면접촉하기 때문에 롤을 이용한 프로젝션 용접을 이용하여 용접 접합하는 것이 바람직하다. 그러나, 재료의 두께와 사용되는 강도의 정도에 따라 롤 프로젝션 용접, 경납땜, 브레이징 또는 접착제 등으로 접착하 여도 무방하다.

도 5는 도 2에 도시된 샌드위치 패널의 제조과정을 도시한 개략도이다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 외측면에 다수의 돌기를 갖는 상하 롤 금형(310, 320)의 사이에 금속 박판(330)을 투입한다. 이 때, 상하 롤 금형(310, 320)의 돌기는 크기가 다르도록 구성하는 것이 바람직하다. 그러면, 상하 롤 금형(310, 320)에 의해 크기가 다른 제1, 제2 돌출부(210, 220)를 갖는 내측판(230)이 연속적으로 생산된다. 이렇게 생산된 내측판(230)은 이송장치(340)를 통해 연속적으로 이송된다. 이 때, 금속박판 롤(350, 360)은 내측판(230)의 생산시에 한 쌍의 외측판(240, 250)을 연속적으로 각각 공급한다. 이 때, 한 쌍의 외측판(240, 250)은 내측판(230)의 이송속도와 동일한 속도로 이송장치(370)를 통해 내측판(230)의 상부면에 각각 위치하도록 이송된다. 이렇게 이송된 내측판(230)과 한 쌍의 외측판(240, 250)은 롤 형태의 프로젝션 용접장치(380)에 의해 서로 접합되고, 접합된 패널은 표면처리장치와 같은 후처리장치(390)를 통해 최종 완성된다. 이런 과정을 통해 본 발명의 가변형 샌드위치 패널(200)이 완성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 샌드위치 패널(200)은 두께방향으로 크기가 다른 제1, 제2 돌출부(210, 220)를 갖는 내측판(230)을 그 중간층으로 구성함으로써, 중간층이 갖는 3차원 공간구조로 인해 재료의 무게를 줄일 수 있어 경량화가 가능하다. 또한, 본 발명의 샌드위치 패널(200)은 내측판(230)의 상하부에 교차 배열되는 제1, 제2 돌출부(210, 220)가 갖는 강성으로 인해 강한 비강성을 갖는다.

또한, 본 발명의 샌드위치 패널(200)은 두께방향으로 크기가 다른 제1, 제2 돌출부(210, 220)를 갖는 내측판(230)을 내부 구조재로 사용함으로, 프레스 등에 의해 변형이 될 경우 외측판(240, 250)의 변화에 따라 내부의 내측판(230)의 제1, 제2 돌출부(210, 220)가 수축 또는 확장하는 형태로 변형 가능하므로 충분한 가변성을 갖는다.

또한, 본 발명의 샌드위치 패널(200)은 프레스 성형과 같은 기계적 가공을 통해 성형 가능하므로 일반 금속판재를 사용하는 자동차, 선박, 항공, 전자제품, 기타 제품에 고기능성 경량 재료로 사용이 가능하다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 가변형 샌드위치 패널의 다양한 형태를 도시한 단면도이다. 도 6a는 가장 일반적인 샌드위치 패널의 형태를 나타낸 것으로서, 샌드위치 패널의 전체 두께가 3mm 이하 또는 1mm 이하가 되도록 제작된다. 이 때, 외측판의 두께는 제작될 샌드위치 패널의 용도에 따라 조절될 수 있으며 일반적으로 적절한 비강성과 가변성을 고려하여 내측판 두께의 40% 정도로 하는 것이 적절하다.

샌드위치 패널은 성형 판재를 대체할 목적으로 발명되었기 때문에 기본적으로 3mm 이내의 두께를 갖는다. 따라서, 수cm의 두께를 요구하는 건설 또는 기타 패널의 경우에는 도 6b 내지 도 6e와 같은 다양한 형태로 중첩하여 사용하면 된다. 도 6b 및 도 6c는 2중 또는 3중으로 중첩된 샌드위치 패널을 나타낸 것이고, 도 6d 및 도 6e는 한 쪽의 외측판을 두꺼운 판으로 구성한 샌드위치 패널을 나타낸 것이다. 도 6d 및 도 6e의 샌드위치 패널은 그 양면에 적용되는 환경이나 하중형태가 서로 다를 때 적용하기에 적합한 형상이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 샌드위치 패널은 두께방향으로 서로 다른 크기의 돌출부를 갖는 내측판이 중간층을 구성하도록 양 표면에 외측판을 접합하여 구성함으로 경량성과 우수한 기계적 성질을 만족하면서도 일반 금속판과 같이 가변성을 갖는다.

또한, 본 발명은 돌출부를 갖는 내측판을 일반적인 롤 금형 또는 프레스 금형 등을 이용하여 연속적으로 대량생산이 가능함으로 매우 저렴한 가격경쟁력을 갖는다.

또한, 본 발명은 롤을 이용한 프로젝션 용접 또는 자동화된 접합공정을 통해 내측판과 외측판을 서로 접합함으로 대량생산이 가능하다.

이상에서 본 발명의 가변형 샌드위치 패널 및 그 제조방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (13)

1. 내부공간을 갖는 돌출부를 상하부에 다수개씩 각각 구비하되 동일 방향의 돌출부는 동일 크기를 갖는 내측판과, 상기 내측판의 상하면에 각각 접합되어 내부에 3차원 공간구조를 갖도록 하는 한 쌍의 외측판을 포함하는 가변형 샌드위치 패널에 있어서,

   상기 돌출부는 서로 다른 크기를 갖는 상부 돌출부 및 하부 돌출부로 구성되고,

   상기 상부 돌출부와 상기 하부 돌출부는 다수의 열과 행으로 교대로 배열되되 서로 엇갈리게 배열되는 것을 특징으로 하는 가변형 샌드위치 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 반구형, 반타원형 또는 상부 절단 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 샌드위치 패널.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 내측판과 상기 한 쌍의 외측판은 프로젝션 용접, 경납땜, 브레이징 또는 접착제에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 가변형 샌드위치 패널.
9. 제1항에 있어서, 상기 내측판과 상기 한 쌍의 외측판은 다층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변형 샌드위치 패널.
10. 제9항에 있어서, 상기 한 쌍의 외측판 중 어느 한 쪽의 외측판은 크기가 다른 것을 특징으로 하는 가변형 샌드위치 패널.
11. 외측면에 다수의 돌기를 갖되 서로 다른 크기의 돌기를 각각 갖는 상하 롤 금형의 사이에 박판을 투입함으로써 형성된 서로 다른 크기의 내부공간을 갖는 상부 돌출부 및 하부 돌출부가 다수의 열과 행으로 교대로 배열되되 서로 엇갈리게 배열된 형태를 갖는 내측판을 제조하여 이송하는 단계와,

    상기 이송되는 내측판의 상하부면에 각각 위치하도록 한 쌍의 외측판을 각각 이송하는 단계, 및

    상기 내측판과 상기 한 쌍의 외측판을 서로 접합하여 내부에 3차원 공간구조를 갖는 패널을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 샌드위치 패널의 제조방법.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서, 상기 내측판과 상기 한 쌍의 외측판은 롤 형태의 프로젝션 용접장치에 의해 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 가변형 샌드위치 패널의 제조방법.

Images