KR100861448B1 - 제진성, 흡음성 및 가공성이 우수한 접합강판 - Google Patents

제진성, 흡음성 및 가공성이 우수한 접합강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제진성, 흡음성 및 가공성이 우수한 접합강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면판재와 그 표면판재를 지지하는 지지판재를 소정의 점성도를 가져 흡음성과 제진성이 우수한 접착 수지를 이용하여 접합시켜 제조함으로써, 소재 자체로부터 탁월한 제진성과 흡음성을 얻을 수 있고, 제조 원가를 대폭 절감시킬 수 있어 종래 고가의 강재를 대체할 수 있는 효과가 있고, 나아가 성형 가공성이 우수하여 종래의 모든 성형 가공 방법을 적용하여 제품을 생산할 수 있는 접합강판에 관한 것이다.
본 발명은, 제진성, 흡음성, 단열성 및 가공성이 우수한 접합강판에 있어서, 표면판재; 상기 표면판재와 대향하게 배치되어, 상기 표면판재를 지지하는 지지판재; 및 상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어, 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키는 접착 수지층;으로 이루어지고, 상기 접착 수지층은 0.02∼0.1mm 의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 접합강판을 개시한다.
접합강판, 접착수지, 흡음, 점성도

Description

제진성, 흡음성 및 가공성이 우수한 접합강판 {BONDED STEEL PLATE HAVING EXCELLENT SOUND-ABOSRBING, VIRBRATION-DAMPING AND PROCESSABILITY}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접합강판의 구조를 나타내기 위한 부분 투시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 절삭된 수직 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 접합강판의 시료로부터 얻은 주파수 응답함수 곡선이다.
도 9는 접합강판을 침지 시험하여 전자현미경으로 촬영한 사진 이미지이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11: 표면판재
12: 지지판재
13: 접착수지
본 발명은 제진성, 흡음성 및 가공성이 우수한 접합강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면판재와 그 표면판재를 지지하는 지지판재를 소정의 점성도를 가져 흡음성과 제진성이 우수한 접착 수지를 이용하여 접합시켜 제조함으로써, 소재 자체로부터 탁월한 제진성과 흡음성을 얻을 수 있고, 제조 원가를 대폭 절감시킬 수 있어 종래 고가의 강재를 대체할 수 있는 효과가 있고, 나아가 성형 가공성이 우수하여 종래의 모든 성형 가공 방법을 적용하여 제품을 생산할 수 있는 접합강판에 관한 것이다.
일반적으로, 단일 강판 그 자체는 차음, 흡음, 제진, 단열 특성이 매우 열등하여 특히 소음, 진동, 온도 변화 등에 노출되는 제품에 널리 활용하는데는 많은 한계가 있었다. 이에, 종래에는 두 장의 강판 사이에 흡음재 및 제진성이 우수한 재료(예컨대, 제진씨트, 제진도료, 제진테이프 등)를 끼워 그 특성을 보완하여 왔다.
그러나, 상기와 같이 별도의 제진 또는 흡음 재료를 이용할 경우, 시공시 별도의 재료를 설치해야하는 번거러움이 있을 뿐만 아니라, 특히 가공성 측면에서 강판 가공과 별도로 제진 또는 흡음 재료도 강판의 형상에 맞게 별도로 가공해야만 하는 문제점이 있었다.
특히, 단일 강판(예컨대, 스테인리스 등)을 이용하여 제품을 제조함에 있어서도 강판 자체가 강도가 강하기 때문에 금이 가거나 깨지지 않는 장점이 있는 반면, 금속재가 제품에 부딪혀 귀에 거슬리는 소음을 유발함은 물론, 충격시 강판을 따라 전파되는 진동을 야기시키는 문제점이 있었다. 한편, 단일 강판의 경우, 금속재의 특성상 흡음 효과가 낮아 외부로부터 발생되는 소음을 제대로 차단시키지 못하는 한계를 가지고 있어, 내부에 흡음재를 별도로 부가시켜 사용하는 경우가 일반적이다.
이에, 본 발명자는 저렴한 원가이면서도 우수한 외장성을 가짐과 동시에, 우수한 흡음성과 제진성을 가진 접착수지를 이용하여 이종 또는 동종의 금속재를 상호 접합함으로써, 탁월한 흡음성과 제진성을 확보함과 동시에, 소정의 점성도를 가진 접착수지에 의해 우수한 성형 가공성까지도 확보할 수 있어, 성형 가공을 요하는 다양한 제품에 응용 내지 적용하여 제조할 수 있는 접합강판을 개발하기에 이르른 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은 표면판재와 지지판재를 접착수지로 접합시켜 접합강판을 제조함으로써, 접합강판의 접착수지층에 의해 흡음기능을 가지도록 함은 물론, 제조 원가를 대폭 절감하고, 종래 고가의 재료와 동일한 수준의 외장성을 확보할 수 있고, 나아가 소음차단, 제진의 효과가 탁월한 접합강판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 접합강판의 접착수지가 소정의 점성도를 유지하도록 함으로써, 접합강판을 성형 가공함에 있어서 접착수지층 자체가 깨지지 않음은 물론, 점성도를 가진 접착수지층이 제진성 및 흡음성을 증대시킬 수 있는 접합강판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 종래 상대적으로 값비싼 스테인리스, 동, 알루미늄 등과 같은 단 일 강판을 사용할 경우, 제조원가가 대폭 상승하는 문제점을 해결하기 위하여, 외부로 노출되는 표면판재를 우수한 미장성과 가공성을 가진 강판으로 얇게 형성함과 동시에, 내부에서 표면판재를 지지하는 지지판재는 상대적으로 저렴한 강판으로 두껍게 형성하고, 제진성과 흡음성이 우수한 접착수지를 이용하여 표면판재와 지지판재를 접합시킴으로써, 제조 원가를 대폭 절감시킬 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제진성, 흡음성, 단열성 및 가공성이 우수한 접합강판에 있어서, 표면판재; 상기 표면판재와 대향하게 배치되어, 상기 표면판재를 지지하는 지지판재; 및 상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어, 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키는 접착 수지층;으로 이루어지고, 상기 접착 수지층은 0.02∼0.1mm 의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 접합강판을 개시한다.
바람직하게는, 상기 접착수지는 2500∼4500 cps의 점성도를 가진다.
보다 바람직하게는, 상기 표면판재와 지지판재는 10.5∼16.5 Nm의 굽힘 강성을 가진다.
가장 바람직하게는, 상기 표면판재는 0.1∼0.5mm의 두께이고, 상기 지지판재는 0.5∼1.9mm의 두께를 가진다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 접착수지층은 에틸 아세테이트 44 내지 46 중량%, 비닐 아세테이이트/아크릴 코폴리머 40 내지 42 중량%, 이소프로필 알코올 8 내지 10 중량%, 톨루엔 1 내지 3 중량%, 비닐 아세테이트 3 중량% 이하, 아세트알데히드 0.1 중량% 이하로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 표면판재는 표면처리 및 표면가공성이 우수한 스테인리스, 알루미늄, 동 중 선택된 어느 하나이고, 상기 지지판재는 아연도금강판, 스테인리스, 알루미늄, 칼라강판, 냉연강판 및 산세강판 중 선택된 어느 하나이다.
보다 바람직하게는, 상기 지지판재의 하측면에 부식방지코팅층이 더 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 접합강판을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접합강판의 구조를 도시하는 부분 투시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절삭된 수직 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 접합강판(10)은 표면판재(11), 상기 표면판재를 지지하는 지지판재(12) 및 상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어, 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키는 접착 수지(13)로 이루어진다.
상기 표면판재(11)와 지지판재(12)는 각각 모든 종류의 금속재를 선택하여 접착 수지(13)로 상호 접합시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 표면판재(11)는 가공성과 내식성이 우수한 스테인리스이고, 상기 지지판재(12)는 아연도금강판, 스테인리스, 알루미늄, 칼라강판, 냉연강판 및 산세강판 중 하나를 선택한 것이다. 보다 바람직하게는, 상기 표면판재로는 특히 가공성과 내식성이 탁월한 SUS300계열(가장 바람직하게는 SUS304)을 사용한다. 상기 표면판재는 접합강판 가공시 외부로 노출되는 부분이기에, 내식성 및 외관성이 우수한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 상기 지지판재(12)는 접합강판 전체의 성형 가공성을 확보하기 위하여 마찬가지로 가공성이 우수하여야 함은 물론이고, 상기 표면판재를 충분히 지지할 수 있는 강도를 가진 강종을 선택한다. 즉, 지지판재로는 아연도금강판(Galvanized-Steel), 스테인리스(Stainless), 알루미늄(Aluminium), 칼라강판(Polyester Painted Steel Sheets), 냉연강판(Cold Rolled Steel Sheets) 및 산세강판(Pickled and Oiled Steel Sheets)을 사용할 수 있다. 여기서, 아연도금강판은 용융아연도금강판(Galvanized Steel Sheets), 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Steel Sheets), 합금화 용융아연도금강판(Galvannealed Steel Sheets), 용융알루미늄도금강판(Aluminum Coated Steel Sheets), 갈바륨강판(Zinc Aluminum Alloy Coated Steel Sheets) 등을 포함하는 광의의 개념으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 상기 표면판재와 지지판재는 접합강판을 이용하여 다양한 형상을 가진 물품으로 성형 가공하기 위하여 우수한 성형 가공성을 가져야 하는데, 이러한 성형 가공성을 충족시키기 위하여 10.5∼16.5 Nm의 굽힘 강성(bending rigidity)를 가지는 재료를 선택 사용하는 것이 바람직하다.
상기 굽힘 강성은 하기 수학식 1로 표기되는 RKU(Ross Kerwin Ungar)방법을 사용하여 계산된다.
Figure 112007063480912-pat00001
여기서, Bc는 굽힘 강성이고, υ는 푸와송비(Poisson's ratio)이고, tc는 전체 두께이다.
특히, 굽힘 강성이 10.5 Nm 미만일 경우에는 적은 힘으로도 굽혀져 성형후 외부의 충격에 취약할 수 있는 문제점이 있고, 굽힘 강성이 16.5 Nm 초과할 경우에는 성형 가공성이 저하되어 접합강판을 씽크볼, 방화문, 저수조 등과 같이 소정의 굴곡을 가진 제품 형상을 제대로 성형할 수 없으며, 전단력을 가할 경우 표면판재 또는 지지판재가 박리되는 문제점이 있다.
상기 접착수지(13)는 표면판재(11)와 지지판재(12) 사이에 배치되어, 표면판재와 지지판재를 상호 접합시키는 기능을 하는 것으로서, 바람직하게는 그 두께가 0.02∼0.1mm가 되도록 형성한다. 접착수지는 표면판재와 지지판재 사이에 배치되어 제진, 흡음 및 단열 기능을 하기에, 전체 접합강판이 우수한 제진 내지 흡음 효과, 단열 효과를 가질 수 있도록 해 준다. 즉, 접착수지층은 표면판재와 지지판재를 접착시킴과 동시에, 외부로부터 가해지는 진동 및 소음을 감쇄시키는 역활을 하며, 나아가 단열재 역할도 하기에, 접합강판을 가공하여 제조한 제품 자체가 그 사용된 소재에 기인하여 우수한 제진성, 흡음성, 단열성을 가지게 되는 이점이 있다.
본 발명의 접합강판에 사용되는 접착 수지(13)는 에틸 아세테이트 44 내지 46 중량%, 아크릴 코폴리머 40 내지 42 중량%, 이소프로필 알코올 8 내지 10 중량%, 톨루엔 1 내지 3 중량%, 비닐 아세테이트 3 중량% 이하, 아세트알데히드 0.1 중량% 이하로 이루어진다. 상기와 같은 조성성분과 함량은 본 발명자가 오랜기간동안의 반복 실험에 의해 흡음성과 접합성을 가짐과 동시에, 소정의 점성도를 유지할 수 있고, 나아가 발화시 유독가스의 배출도 적은 접착 조성물을 개발하기에 이르른 것이다.
바람직하게는, 본 발명에 사용되는 접착수지는 2500∼4500 cps의 점성도를 가진다. 이는 점성도가 2500 cps 미만일 경우에는 점성도가 너무 작아 접합시킨 표면판재가 지지판재에 견고하게 접착되지 않아 박리가 발생하고, 특히 절곡 등과 같은 성형 가공시 표면판재가 접착된 지지판재로 이격되어 단차를 야기시키는 문제점이 있고, 점성도가 4500 cps 초과할 경우에는 점성도가 너무 커서 특히 접합강판을 성형 가공할 경우 일부 경화된 접착수지층이 깨지거나 표면판재가 휘는 등의 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명의 접합강판에 사용되는 접착수지는 소정의 점성도를 유지하여야만 성형 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 그와 같은 점성도를 유지하기에 제진, 흡음, 단열 효과를 보다 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
하기 표1에는 접착수지의 점성도에 따라 접합강판의 성형가공성, 박리 유무, 차음 효과를 측정한 측정치를 나타내었다.
Figure 112007063480912-pat00002
※ 성형가공성에서 X는 절곡, 프레스 가공 및 드로잉 등과 같은 성형 가공시 접착수지가 접합강판 끝단면을 통해 누설되거나 접합된 강판이 상호 이격되어 단차가 발생하거나 또는 접착수지가 깨져서 제대로 접착력을 가지지 못하는 경우를 나타낸 것이고, △는 일부 발견될 경우를, ○는 전혀 발견할 수 없는 경우를 표기한 것이다.
※박리 유무에서 X는 박리가 전혀 발생하지 않는 경우를, △는 일부 발견될 경우를, O는 전혀 발견할 수 없는 경우를 나타낸 것이다.
※단일 강판의 소음을 1로 했을 경우, 접합강판에 의해 차음되는 성능을 비교하여 차음효를 나타내었다.
표1에서 알 수 있는 바와 같이, 접착수지의 점성도가 2500~4500 cps일 경우, 성형가공성이 우수하며, 박리가 발생하지 않으며, 차음 효과 또한 단일 강판과 대비하여 탁월함을 알 수 있었다.
바람직하게는, 상기 표면판재는 0.1∼0.4mm, 상기 지지판재는 0.4∼1.2mm, 표면판재와 지지판재를 접합시키는 접착 수지는 0.02∼0.1mm의 두께를 가지도록 형성한다. 본 발명은 종래 상대적으로 값비싼 스테인리스 등과 같은 단일 강판을 사용할 경우, 제조원가가 대폭 상승하는 문제점을 해결하기 위하여, 외부에 노출되므로 우수한 내식성과 가공성을 요하는 표면판재는 얇게 형성함과 동시에, 내부에서 표면판재를 지지하는 지지판재는 상대적으로 저렴한 강판으로 두껍게 형성하고, 흡음성, 제진성, 단열성이 우수한 접착수지를 이용하여 표면판재와 지지판재를 접합시킨 것에 그 기술적 특징이 있다. 바람직하게는, 상기 표면판재는 0.1∼0.4mm 두께로 제조하는데, 0.1mm 미만일 경우에는 너무 얇아 외부로부터 가해지는 충격에 표면판재 자체가 휘거나 찢어지는 문제점이 있고, 0.4mm 초과할 경우에는 제조원가의 절감 효과가 상대적으로 적어지는 단점이 있다. 한편, 상기 접착 수지는 0.02∼0.1mm 두께로 형성하는데, 0.02 mm 미만일 경우에는 흡음성, 제진성, 단열성이 저하되는 문제점이 있고, 0.1 mm 초과할 경우에는 접착수지층이 두께 방향으로 균일한 점성도를 유지할 수 없어 성형 가공시 단차가 야기되는 문제점이 있다.
보다 바람직하게는, 상기 지지판재의 하측면에 부식방지코팅층을 더 형성할 수 있다. 표면판재와 달리 지지판재는 상대적으로 저렴한 일반 강판을 사용하므로, 장기간 사용시 내부 부식이 발생할 수 있기에 지지판재의 하측면에 부식방지코팅층을 더 형성한 것이다.
[실시예]
1. 제진성 시험
본 발명자는 접합강판의 진동감쇠 특성을 시험하기 위하여 접합강판 시료를 매달고 충격가진망치로 시류에 가진하여 도3 내지 도8에 도시된 주파수 응답함수 곡선을 구하였고, 그러한 주파수 응답함수 곡선으로부터 1, 2 또는 3차 고유진동수와 각각의 고유진동수에서의 손실계수를 반치폭법으로 구하였다. 시험시 측정 오차를 줄이기 위하여 각각의 시료에 대하여 3번의 시험을 통하여 측정치를 구하였다. 사용된 시료는 단일 STS 강판(도3 참조), STS 접합강판(도4 참조), 단일 Cu 강판(도5 참조), Cu 접합강판(도6 참조), 단일 Al 강판(도7 참조), Al 접합강판(도8 참조)이고, 모든 시료의 두께는 0.8mm로 하였다. 본 발명에 따른 접합강판은 이종의 강판을 접합시킨 접합강판까지 포함하는 개념이지만, 접합강판의 진동감쇠 특성을 용이하게 대비가능하도록 동종의 강판을 접합시킨 접합강판을 시료로 선택하였다.
Figure 112007063480912-pat00003
상기 표2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 접합강판은 단일 소재의 강판과 비교해 볼 때, 특히 중·고 주파수 영역에서 탁월한 제진 성능을 보여 주였다.
2. 내약품성 시험
본 발명자는 본 발명에 따른 STS 접합강판을 25℃로 유지되는 10%초산, 40% 수산화나트륨, 20% 탄산나트륨에 48시간 동안 침지시켜, 시험편의 박리 유무를 전자현미경으로 관찰하였다.
도9는 상기 시험에 의한 전자현미경 관찰 사진이며, 도9a는 10% 초산에 침지한 경우의 사진이며, 도9b는 40% 수산화나트륨에 침지한 경우의 사진이며, 도9c는 20% 탄산나트륨에 침지한 경우의 사진이다. 도9의 사진으로부터 알 수 있는 바와 같이, 침지후에도 박리 또는 부식이 전혀 발생하지 않았음을 알 수 있다.
이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 표면판재와 지지판재를 접착수지로 접합시켜 접합강판을 제조함으로써, 접합강판의 접착수지층에 의해 흡음기능을 가지도록 함은 물론, 제조 원가를 대폭 절감하고, 종래 고가의 재료와 동일한 수준의 외장성을 확보할 수 있고, 나아가 소음차단, 제진 및 단열의 효과가 탁월한 접합강판을 제공할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 접합강판의 접착수지가 소정의 점성도를 유지하도록 함으로써, 접합강판을 성형 가공함에 있어서 접착수지층 자체가 깨지지 않음은 물론, 점성도를 가진 접착수지층이 제진성, 단열성 및 흡음성을 증대시킬 수 있는 접합강판을 제공할 수 있다.
세째, 본 발명은 종래 상대적으로 값비싼 스테인리스, 동, 알루미늄 등과 같은 단일 강판을 사용할 경우, 제조원가가 대폭 상승하는 문제점을 해결하기 위하여, 외부로 노출되는 표면판재를 우수한 미장성과 가공성을 가진 강판으로 얇게 형성함과 동시에, 내부에서 표면판재를 지지하는 지지판재는 상대적으로 저렴한 강판으로 두껍게 형성하고, 제진성과 흡음성이 우수한 접착수지를 이용하여 표면판재와 지지판재를 접합시킴으로써, 제조 원가를 대폭 절감시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 제진성, 흡음성, 단열성 및 가공성이 우수한 접합강판에 있어서,
    표면판재;
    상기 표면판재와 대향하게 배치되어, 상기 표면판재를 지지하는 지지판재; 및
    상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어, 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키 접착 수지층;으로 이루어지고,
    상기 접착 수지층은 0.02∼0.1mm 의 두께를 가지며, 2500∼4500 cps의 점성도를 가지는 것을 특징으로 하는 접합강판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 표면판재와 지지판재는 10.5∼16.5 Nm의 굽힘 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 접합강판.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 표면판재는 0.1∼0.5mm의 두께이고, 상기 지지판재는 0.5∼1.9mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 접합강판.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 표면판재는 표면처리 및 표면가공성이 우수한 스테인리스, 알루미늄, 동 중 선택된 어느 하나이고, 상기 지지판재는 아연도금강판, 스테인리스, 알루미늄, 칼라강판, 냉연강판 및 산세강판 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접합강판.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 지지판재의 하측면에 부식방지코팅층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 접합강판.
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