KR101494896B1 - 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법 - Google Patents

알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 하부스킨부와, 하부스킨부에 적층되고 알루미늄 재질을 포함하는 심재부와, 심재부에 적층되는 상부스킨부와, 상부스킨부와 심재부와 상부스킨부 사이에 함침되어 하부스킨부와 심재부와 상부스킨부를 결합시키는 접착부를 포함하되, 심재부의 접촉 면적이 증대되어 접착부와의 결합력이 향상될 수 있다.

Description

알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법{SANDWICH TYPE COMPOSITE PANEL HAVING ALUMINUM PROCESS FOR PRODUCING}
본 발명은 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 소재와 이종 재료간의 결합력을 향상시키는 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 샌드위치 형상의 복합판재는 크게 핸드레이업(Hand Lay-up) 공법과 인퓨전(Infusion) 공법에 의해 제작되어진다.
핸드레이업(Hand Lay-up) 공법에 의해 제조되는 샌드위치 형상의 복합판재는, 먼저 샌드위치 복합판재의 면재 제작 공정으로, 원하는 형상으로 제작된 금형에 이형처리를 수차례하는 이형제 도포공정과, 이형처리된 금형 표면에 요구되는 마감 색상의 겔코트제를 사용하여 코팅하는 겔코팅(el-coating) 공정과, 겔코트제가 반경화된 상태에 이르면, 유리섬유 직물을 겔코팅층 위에 적층시키고, 폴리에스터 수지 등과 같은 상온 경화형의 수지를 롤러를 사용해서 고루 문지르며 요구되는 두께만큼 직물과 수지를 반복 적용하는 적층공정과, 상온 또는 80℃ 내외의 온도에서 경화시키는 성형공정을 거쳐 상하 면재 판재를 각각 제작한 후, 심재와 맞 닫는 면을 매끈하게 하기 위한 샌딩공정을 거쳐 상하면 면재 판재를 각각 제작한다.
그리고 별도로 특정 형상으로 가공된 폼 재질의 심재를 준비한 다음 상기의 공정과정을 거쳐 제작한 상하면 판재와 발포폼 심재가 접하는 면을 각각 샌딩한 다음 폴리에스터 수지를 사용하여 도포한 후, 상하 면재 및 심재를 접합하는 접합공정을 거친 다음 클램핑하여 고정하고, 상온 또는 80℃ 내외의 온도에서 경화시키는 성형공정을 거친 다음 접합부의 버(bur) 부분을 트리밍하여 제거하는 끝손질공정을 제품 외형면을 샌딩하는 샌딩공정 및 그 외부 프라이머, 페인트 상도를 적용하는 도장공정을 거쳐 복합판재를 제작하는 공법이다.
한편, 인퓨젼(Infusion) 공법에 의해 제조되는 샌드위치 형상의 복합판재는, 원하는 형상으로 제작된 금형에 이형처리를 수차례하는 이형제 도포공정과, 상하판 면재 제작용 금형에 원하는 두께만큼의 소재(직물)을 적층하는 적층공정과, 수지 주입을 위해 실란트와 베깅필름으로 밀봉하는 실링(sealing)공정과, 적용할 수지의 점도를 조절하여 실링된 공간 안으로 수지가 주입되도록 진공을 걸어주는 수지주입공정과, 전면에 수지가 채워지면, 상온 또는 적당한 고온에서 경화시키는 성형공정을 거쳐 성형한 후, 심재와 맞 닫는 면을 매끈하게 하기 위한 샌딩공정을 거쳐 상하면 면재 판재를 각각 제작한다.
그리고 별도로 특정 형상으로 가공된 발포폼 재질의 심재를 준비한 다음 상기의 공정과정을 거쳐 제작한 상하면 판재와 발포폼 심재가 접하는 면을 각각 샌딩한 다음 상기 핸드레이업(Hand Lay-up) 공법과 동일한 방법에 의해 접합공정, 성형공정, 끝손질공정, 샌딩공정 및 도장공정을 거쳐 제작을 을 완료하는 공법이다.
종래의 복합판재는 알루미늄 재질의 보강대를 사용하는 경우, 알루미늄 재질의 보강대와 이종 재료간의 열팽창 계수 차이로 인해, 경화 후 알루미늄 재질의 보강대와 이종 재료간의 접착력이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0058500호(2011.06.01 공개, 발명의 명칭 : 샌드위치형 복합판재의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 알루미늄 재질의 보강대의 표면적을 증대시켜 줌으로써, 알루미늄 재질의 보강대와 이종 재료간의 접착력을 향상시키는 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재는: 하부스킨부; 상기 하부스킨부에 적층되고, 알루미늄 재질을 포함하는 심재부; 상기 심재부에 적층되는 상부스킨부; 및 상기 하부스킨부와, 상기 심재부와, 상기 상부스킨부 사이에 함침되어, 상기 하부스킨부와, 상기 심재부와, 상기 상부스킨부를 결합시키는 접착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하부스킨부와 상기 상부스킨부는 카본섬유 또는 유리섬유 중에서 1종 또는 그 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 심재부는 발포폼부와 알루미늄 재질을 포함하는 보강부가 번갈아 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 보강부에는 상기 접착부와의 접촉면적을 확대하도록 복수개의 확장부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 복합판재 제조방법은: 금형에 하부스킨부와, 알루미늄 재질을 포함하는 심재부와, 상부스킨부를 순서대로 적층하는 단계; 이형부가 상기 하부스킨부와, 상기 심재부와, 상기 상부스킨부를 감싸도록 배치되는 단계; 분배부가 상기 이형부를 감싸도록 배치되는 단계; 커버부가 상기 분배부를 감싸도록 배치되는 단계; 상기 커버부와 상기 분배부 사이로 수지를 공급하는 단계; 및 상기 커버부와 상기 분배부 사이의 공기를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 심재부는 발포폼부와 알루미늄 재질을 포함하는 보강부가 번갈아 배치되고, 상기 보강부에는 상기 수지와의 접촉면적을 확대하도록 복수개의 확장부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 이형부는: 상기 하부스킨부와, 상기 심재부와, 상기 상부스킨부를 감싸고, 상기 수지의 경화 후 분리 가능한 직물재질의 필플라이; 및 상기 필플라이를 감싸고, 상기 수지의 유입을 허용하도록 복수개가 천공된 이형필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분배부는: 상기 이형부를 감싸고, 그물망 형상을 하여 상기 수지의 균일 유입을 유도하는 그물망부; 및 상기 그물망부와 상기 커버부 사이에 배치되고, 상기 수지를 양갈래로 안내하는 유도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법은 수지와 알루미늄 재질의 보강부와의 접촉 면적이 확대되어, 수지가 경화된 후에도 접착력을 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법은 이형부가 하부스킨부와, 심재부와, 상부스킨부를 감싸므로, 수지의 경화가 완료된 후 이형부와 수지간의 분리가 원활하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법은 분배부에 의해 수지가 이형부 전체 영역에 걸쳐 골고루 유입될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법에서 수지가 주입전 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법에서 수지가 주입전 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합판재(1)는 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30)와, 접착부(40)를 포함한다.
심재부(20)는 하부스킨부(10)의 상측면에 적층되고, 상부스킨부(30)는 심재부(20)의 상측면에 적층된다. 심재부(20)는 알루미늄 재질을 포함하고, 접착부(40)는 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30) 사이에 함침되어, 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30)를 결합시킨다. 하부스킨부(10)와 상부스킨부(30)는 기계적 물성이 높은 직물인 카본섬유 또는 유리섬유 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 심재부(20)는 발포폼부(21)와 보강부(22)가 번갈아 배치된다. 보강부(22)는 하중이 낮은 금속재인 알루미늄 재질을 포함하여 이루어진다. 일 예로, 발포폼부(21)는 피엠아이(PMI : polymethacrylimide)폼, 우레탄폼, 피브이씨(PVC)폼 중에서 1종을 선택하여 사용할 수 있다. 발포폼부(21)에는 경화되지 않은 접착부(40)가 통과할 수 있는 발포홀부(211)가 형성될 수 있다. 보강부(22)에는 확장부(23)가 형성된다. 일 예로, 확장부(23)는 보강부(22)의 상측면과 하측면에 형성되어 보강부(22)의 단면적을 증대시킬 수 있다. 확장부(23)는 보강부(22)의 단면에서 복수개가 이격되어 돌출되는 형상을 할 수 있다.
접착부(40)는 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와 상부스킨부(30) 사이로 유입되어 경화된다. 접착부(40)는 합성수지가 경화된 것을 의미하며, 폴리에스터 수지 또는 비닐에스터 수지 중에서 1종을 선택하여 사용할 수 있다. 한편, 알루미늄과 이종 재료간의 열팽창 계수 차이로 인해, 수지의 경화가 완료되면 접착력이 저하될 수 있다. 그러나, 확장부(23)에 의해 접착부(40)와 알루미늄 재질의 보강부(22)간의 접촉면적이 증대되어, 알루미늄과 이종 재료간의 접합 상태를 유지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법에서 수지가 주입전 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법에서 수지가 주입전 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 금형(100)에 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30)를 순서대로 적층한다(S10). 심재부(20)는 발포폼부(21)와 알루미늄 재질의 보강부(22)가 번갈아 배치된다. 일 예로, 발포폼부(21)와 보강부(22)는 수평면상에 일렬로 배치되고, 이들 저면에 1장 이상의 하부스킨부(10)가 배치되며, 이들 상측면에 1장 이상의 상부스킨부(30)가 배치된다. 보강부(22)에는 추후 수지 주입시 수지와의 접촉면적을 확대하도록 복수개의 확장부(23)가 형성된다.
금형(100)에 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30)가 순서대로 적층되면, 이형부(50)가 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30)를 감싸도록 배치된다(S20). 이형부(50)는 수지가 경화되어 접착부(40)가 되더라도 접착부(40)와의 분리가 원활하게 이루어지는 재질 또는 형상이 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이형부(50)는 필플라이(51)와 이형필름(52)을 포함한다. 필플라이(51)는 직물 재질을 포함하며, 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30)를 감싼다. 이형필름(52)은 필플라이(51)를 감싸되, 수지 유입이 가능하도록 복수개가 천공된 형상을 할 수 있다.
이형부(50) 설치가 완료되면, 분배부(60)가 이형부(50)를 감싸도록 배치된다(S30). 본 발명의 일 실시예에 따른 분배부(60)는 그물망부(61)와 유도부(62)를 포함한다. 그물망부(61)는 이형부(50)를 감싸되, 그물망 형상을 하여 수지의 통과율을 저하시킨다. 이로 인해 특정 지점으로 수지가 유입되더라도 특정 지점에서의 수지 과밀을 억제하고, 그물망부(61)에 골고루 수지가 통과할 수 있다. 유도부(62)는 그물망부(61)의 외측에 장착되고, 공급되는 수지를 양갈래로 안내한다.
분배부(60) 설치가 완료되면, 커버부(70)가 분배부(60)를 감싸도록 배치된다(S40). 커버부(70)는 분배부(60)와 이격될 수 있으며, 단부가 금형(100)과 실링 처리된다. 일 예로, 커버부(70)로는 베이깅 필름(bagging film)을 사용할 수 있다.
커버부(70) 설치가 완료되면, 공급부(80)는 커버부(70)와 분배부(60) 사이로 수지를 공급한다. 공급부(80)는 커버부(70)와 연통되어, 커버부(70) 내부로 수지가 유입된 후, 유도부(62)에 의해 분배된다.
수지가 공급되면, 배출부(90)가 커버부(70)와 분배부(60) 사이의 공기를 외부로 배출한다(S60). 이때, 수지 공급과 공기 배출이 동시에 실시될 수 있으며, 공기 배출이 실시된 후 수지 공급이 이루어질 수 있다. 한편, 배출부(90)가 커버부(70)와 분배부(60) 사이의 공기를 외부로 배출하면, 커버부(70)가 수축된다. 그러나, 그물망부(61)를 통과하는 수지의 통과율이 낮게 설정되어 있으므로, 커버부(70)의 수축시 특정 지점에 몰려 있던 수지가 그물망부(61)의 전역에 걸쳐 골고루 분배될 수 있다.
한편, 주입된 수지는 경화되어 접착부(40)를 형성하되, 접착부(40)는 확장부(23)에 의해 접촉 면적이 증대되어 결합력이 유지될 수 있다. 수지 경화가 완료되면, 커버부(70)와, 분배부(60)와 이형부(50)를 제거하고, 성형된 복합판재(1)에 대한 트리밍 공정을 실시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법은 보강부(22)의 단부에 확장부(23)가 형성되어 수지와 알루미늄 재질의 보강부(22)와의 접촉 면적이 확대되므로, 수지가 경화된 후에도 이들간의 결합력이 유지될 수 있다.
본 발명에 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법은 이형부(50)가 하부스킨부(10)와, 심재부(20)와, 상부스킨부(30)를 감싸므로, 수지의 경화가 완료된 후 이형부(50)와 수지간의 분리가 원활하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 및 그 제조방법은 분배부(60)의 그물망부(61)를 통해 수지 통과율이 정해지므로, 수지가 그물망부(61)의 특정 부위에 한정되지 않고 이형부(50) 전체 영역에 걸쳐 골고루 도달할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 하부스킨부 20 : 심재부
21 : 발포폼부 22 : 보강부
23 : 확장부 30 : 상부스킨부
40 : 접착부 50 : 이형부
51 : 필플라이 52 : 이형필름
60 : 분배부 61 : 그물망부
62 : 유도부 70 : 커버부
80 : 공급부 90 : 배출부
100 : 금형 211 : 발포홀부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 금형에 하부스킨부와, 알루미늄 재질을 포함하는 심재부와, 상부스킨부를 순서대로 적층하는 단계;
    이형부가 상기 하부스킨부와, 상기 심재부와, 상기 상부스킨부를 감싸도록 배치되는 단계;
    분배부가 상기 이형부를 감싸도록 배치되는 단계;
    커버부가 상기 분배부를 감싸도록 배치되는 단계;
    상기 커버부와 상기 분배부 사이로 수지를 공급하는 단계; 및
    상기 커버부와 상기 분배부 사이의 공기를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 심재부는 발포폼부와 알루미늄 재질을 포함하는 보강부가 번갈아 배치되고,
    상기 보강부에는 상기 수지와의 접촉면적을 확대하도록 복수개의 확장부가 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 이형부는
    상기 하부스킨부와, 상기 심재부와, 상기 상부스킨부를 감싸고, 상기 수지의 경화 후 분리 가능한 직물재질의 필플라이; 및
    상기 필플라이를 감싸고, 상기 수지의 유입을 허용하도록 복수개가 천공된 이형필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 분배부는
    상기 이형부를 감싸고, 그물망 형상을 하여 상기 수지의 균일 유입을 유도하는 그물망부; 및
    상기 그물망부와 상기 커버부 사이에 배치되고, 상기 수지를 양갈래로 안내하는 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄으로 보강된 샌드위치형 복합판재 제조방법.
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