KR101801560B1 - 복합패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

복합패널 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 구체예에 따른 복합패널은 유리섬유강화플라스틱, 강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택되는 제1 시트와, 제1 시트에 적층되는 제2 시트를 포함하고, 제2 시트는 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체가 열경화성 접착수지로 형성된 시트체와 일체화 된 형태를 갖는다.

Description

복합패널 및 그 제조방법{COMPOSITE PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 복합패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 침습되어도 손상율이 낮고 내구성이 높은 복합패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
물류산업 시장은 날이 갈수록 성장하고 있다. 수요 중심적 시장이 크게 성장함에 따라 공급자들은 보다 다양한 채널을 통해 물품을 공급하게 되었고, 물류 경쟁력은 중요한 경쟁요소가 되었다. 이에 따라 적재구조물을 갖춘 특수 차량들에 대한 수요도 함께 증가하고 있으며, 이들 차량들의 기능을 향상시키기 위한 연구개발 역시 활발히 전개되고 있다.
택배나 화물 운송을 위해 적재구조물을 갖춘 특수 차량들에 있어서, 적재구조물의 기능과 성능은 이들 차량을 운용하는 주체들에게 매우 중요하다. 또한 안정적인 수익을 거두기 위해서는 서비스 단가와 직결되는 적재구조물의 내구성과 경량성도 중요하다. 따라서 적재구조물에 관한 연구개발은 적재구조물의 기능, 성능의 향상뿐만 아니라 내구성, 경량성 등을 함께 향상시키는 방향으로 진행되고 있다.
일반적으로 적재구조물은 복합패널을 박스형으로 조립함으로써 형성된다. 이 때, 복합패널은 종이나, 발포 플라스틱과 같은 심재(core materials)와, 상기 심재의 양면에 목재 합판(주로 플라이우드)을 부착하고 다시 목재 합판의 외측면에 마감재를 부착하는 형태로 제조된다. 상기 심재, 목재 합판, 마감재의 부착은 접착제를 이용하여 이루어진다.
그런데 이와 같이 제조되는 복합패널의 경우 몇 가지 문제가 있다.
첫째, 목재 합판으로 수분이 침투하는 문제다. 적재구조물은 내외부 온도차가 발생하기 마련이다. 적재된 화물이 식료품 등 인 경우, 적재구조물 내부 온도를 낮게 유지하여야 하기 때문이다. 적재구조물의 내외부 온도차는 결로를 발생시킨다. 적재구조물은 복수의 복합패널이 조립된 형태를 가지므로 결로에 의해 목재 합판으로 수분이 침투하기 쉽다. 목재 합판은 수분에 취약하다. 시간이 지날수록 곰팡이가 발생하거나 목재가 ››거나 목재가 수분에 의해 뒤틀리는 현상이 나타난다. 따라서 목재 합판은 주기적으로 교체가 이루어져야 한다. 유지 보수 비용 내지 교체 비용이 과도하게 발생한다.
둘째, 내구성이 약하다. 심재, 목재 합판, 마감재를 상호 부착시키는 접착제는 열경화성 접착제다. 이러한 접착제들은 가열되면서 기포가 발생하는 것이 일반적이다. 하지만 심재, 목재 합판, 마감재가 상호 접합되어 형성되는 적재구조물에서 이러한 기포들이 외부로 배출되기가 어렵다. 기포들이 기공 형태로 접착제에 존재하는 이유다. 기공들은 온도 변화가 반복적으로 이루어짐에 따라 수축과 팽창을 반복한다. 수축, 팽창의 반복은 접착력과 접착강도를 저하시키는 요인이다. 따라서 지역적 요인(비포장 도로, 산간 지역 등)에 따라 진동이 잦아지거나 시간이 지남에 따라 심재, 목재 합판, 마감재가 접착력 저하로 인해 박리된다(소위 뜸 불량 현상). 또한 목재 합판은 딱딱하여 진동 흡수능이 상대적으로 떨어지는 바, 진동이 잦아짐에 따라 체결부위(볼트, 리벳 등)가 헐거워지는 등의 문제가 발생한다. 마찬가지로 유지 보수 비용 내지 교체 비용이 과도하게 발생한다.
상술한 문제들은 차량 운용 주체들의 비용을 증가시키는 주된 요인이다. 개선이 필요한 이유다.
특허문헌 1: 한국등록실용신안 제20-0264919호(2002.02.21 공고)
본 발명은 침습되어도 손상율이 낮고, 뜸 불량이 발생하지 않아 수명, 내구성이 향상될 뿐만 아니라 목재 합판 대비 우수한 단열성과 경량성을 갖는 복합패널과 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유리섬유강화플라스틱, 강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택되는 제1 시트와, 상기 제1 시트에 적층되는 제2 시트를 포함하고, 상기 제2 시트는 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체가 열경화성 접착수지로 형성된 시트체와 일체화 된 형태를 갖는, 복합패널이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼으로 형성되는 내층과, 상기 내층의 양면에 각각 접합되는 외층을 포함하고, 상기 외층은 유리섬유강화플라스틱, 강화플라스틱 또는 알루미늄으로 형성되는 제1 시트와, 상기 제1 시트에 적층되는 제2 시트 - 상기 제2 시트가 상기 내층의 일면에 접합함 - 를 포함하고, 상기 제2 시트는 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체가 열경화성 접착수지로 형성된 시트체와 일체화 된 형태를 갖는, 복합패널이 제공될 수 있다.
또한, 상기 복합패널에 있어서, 상기 단섬유는 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어일 수 있다.
또한, 상기 단섬유는 제1 단섬유와 상기 제1 단섬유와는 다른 종류의 제2 단섬유를 포함하고, 상기 제1 단섬유는 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어이고, 상기 제2 단섬유는 10mm 내지 80mm의 섬유 길이를 갖는 유리섬유이고, 상기 제1 단섬유는 70-80wt%, 제2 단섬유는 20-30wt%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단섬유 결합체에 형성되는 공극의 평균 기공크기는 1 내지 6 마이크로미터일 수 있다.
또한, 상기 열경화성 접착수지는 60 - 80℃ 상에서 열 반응에 의해 경화되는 이액형 폴리우레탄 수지이고, 상기 제2 시트는 ASTM-D5470에 따라 측정된 열저항이 0.085 m2K/W 이상일 수 있다.
또한, 상기 내층은 제1 내층과, 상기 제1 내층의 일면에 접합되는 제2 내층을 포함하고, 상기 제1 내층 및 제2 내층은 각각 복수개의 부재로 분할 형성되어, 각 부재의 측면이 접합된 형태를 가지며, 상기 제1 내층을 이루는 부재들의 접합 부분이 상기 제2 내층을 이루는 부재들의 접합 부분과 서로 어긋나도록 상기 부재들이 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 유리섬유강화플라스틱, 강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택되는 제1 시트의 일면에 액상의 열경화성 접착수지를 도포하는 단계; 및 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체를 추가적으로 배치하여 상기 열경화성 접착수지를 상기 단섬유 결합체에 형성된 공극에 침투시킨 후에 경화시켜 시트체를 형성함으로써 상기 단섬유 결합체와 시트체가 일체화 된 제2 시트를 형성하여 적층체를 제조하는 단계를 포함하는, 복합패널 제조방법이 제공될 수 있다.
이 때, 상기 복합패널 제조방법은 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼으로 형성되는 단열재를 마련하고, 상기 단열재의 양면에 열경화성 접착수지를 도포하는 단계; 및 상기 단열재의 양면에 각각 상기 적층체 - 상기 제2 시트가 상기 단열재와 접함 -를 위치시키고, 가열 압착하여 상기 열경화성 접착수지를 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단섬유 결합체는, 단섬유를 연속적으로 순환하는 타공 벨트 상에 열풍과 함께 분사하고, 상기 타공 벨트의 하부에서는 에어 석션을 하여 상기 단섬유들이 상기 타공 벨트 상에 달라붙게 함으로써 웨브를 형성하는 단계; 니들펀칭을 통해 상기 웨브를 기계적으로 상호 결합시켜 면상의 결합체를 형성하는 단계; 및 상기 결합체를 열압처리하여 상기 결합체의 평활도를 높이는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명의 구체예들에 따른 복합패널은 열경화성 접착수지의 경화 과정에서 발생되는 가스(기포)가 단섬유 결합체에 형성되는 공극을 통해 외부로 배출될 수 있으므로, 잦은 진동이나 시간이 지나도 박리되지 않아 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 복합패널의 제2 시트는 ASTM-D5470에 따라 측정된 열저항이 0.085 m2K/W 이상으로, 목재 합판의 평균 열저항인 0.01-0.02 m2K/W 보다 5배 이상의 열저항을 가지는 바, 단열성이 목재 합판 대비 크게 향상될 수 있다.
또한, 복합패널의 제2 시트는 수분이 침투하여도 곰팡이가 발생하거나 ››거나 뒤틀리지 않는 바, 복합패널의 제품 수명이 크게 향상될 수 있다.
또한, 복합패널의 제2 시트는 목재 합판 대비 경량이므로, 본 발명의 복합패널로 적재구조물을 형성하여 차량에 설치하였을 때에 공차중량을 크게 낮출 수 있어 차량의 연비효율성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합패널의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 복합패널의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 복합패널의 다른 구체예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다. 그리고 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합패널(100)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 복합패널(100)은 제1 시트(110)와 제2 시트(120)를 포함할 수 있다. 복합패널(100)은 제1 시트(110)의 일면에 제2 시트(120)가 접합된 형태를 갖는다.
제1 시트(110)는 유리섬유강화플라스틱, 강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택될 수 있다. 그 중 유리섬유강화플라스틱이 보다 바람직할 수 있다. 상기 유리섬유강화플라스틱은 폴리프로필렌, 섬유유리(fibrous glass) 및 첨가제를 포함할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 유리섬유강화플라스틱은 폴리프로필렌 25 내지 75중량%, 섬유유리(fibrous glass) 25 내지 75중량%, 첨가제 0 내지 5중량%으로 구성될 수 있다. 제1 시트(110)의 두께는 약 0.8mm - 1.6mm 일 수 있다.
제1 시트(110)의 일면에 접합되는 제2 시트(120)는 단섬유 결합체(121)와 시트체(122)를 포함할 수 있다. 제2 시트(120)의 두께는 약 1.5mm - 3.0mm 일 수 있으며, 단섬유 결합체(121)와 시트체(122)의 두께 역시 상기 범위 내에 있을 수 있다.
단섬유 결합체(121)는 단섬유로 형성된 웨브(web)가 상호 결합된 면상으로 형성될 수 있다. 단섬유 결합체(121)의 구체적인 제조방법에 대해서는 후술하기로 한다.
여기에서 단섬유는 섬유 직경이 약 1 - 8 마이크로미터, 섬유 길이가 20 - 120mm 범위의 섬유 길이를 갖는 단섬유를 의미할 수 있다. 한편 상기 단섬유는 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 단섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중합 반응에 의해 얻어지는 중합체를 방사 및 연신함으로써 수득할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 단섬유는 2종 이상일 수 있다. 예컨대 상기 구체예에서 기재한 단섬유를 제1 단섬유라고 칭할 때, 상기 제1 단섬유와는 다른 종류의 제2 단섬유를 추가적으로 포함할 수 있다. 일 예시에 있어서, 상기 제2 단섬유는 유리 섬유일 수 있다. 상기 제2 단섬유가 유리 섬유인 경우에는 단섬유 결합체(121)의 강도를 보강하는 기능을 할 수 있다.
상기 제2 단섬유가 유리 섬유인 경우에 있어서, 단섬유 결합체(121)는 제1 단섬유로 형성된 웨브와, 제2 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 단섬유 결합체(121)의 총 중량을 기준으로 상기 제1 단섬유는 70-80wt%, 제2 단섬유는 20-30wt%를 포함할 수 있다.
상기 제2 단섬유가 유리 섬유인 경우에 있어서, 상기 유리 섬유의 길이는 10mm 내지 100mm의 길이, 더욱 구체적으로는 10mm 내지 90mm의 길이, 더욱 더 구체적으로는 10mm 내지 80mm의 길이를 가질 수 있다. 특히 상기 유리 섬유의 길이가 10mm 미만인 경우에는 상기 제1 단섬유와의 결합성에 문제가 발생할 수 있다.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 단섬유는 상기에서 설명한 제1 단섬유, 제2 단섬유 이외에 제3 단섬유로 탄소섬유를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 제3 단섬유가 탄소 섬유인 경우에 있어서, 단섬유 결합체(121)는 제1 단섬유로 형성된 웨브와, 제2 단섬유(유리 섬유)로 형성된 웨브와, 제3 단섬유(탄소 섬유)로 형성된 웨브가 상호 결합함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 단섬유 결합체(121)의 총 중량을 기준으로 상기 제1 단섬유는 50-70wt%, 제2 단섬유는 10-20wt%, 제3 단섬유는 10-40wt%를 포함할 수 있으며, 제2 단섬유의 함량은 제1 단섬유의 함량보다 작고, 제3 단섬유의 함량은 제2 단섬유의 함량보다 작을 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 웨브는 상기 단섬유를 연속적으로 순환하는 타공 벨트 상에 열풍과 함께 분사하고, 상기 타공 벨트의 하부에서는 에어 석션을 하여 상기 단섬유들이 상기 타공 벨트 상에 달라붙게 함으로써 형성될 수 있다.
단섬유 결합체(121)는 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합되어 형성되는 바, 공극을 가진다. 이 때, 단섬유 결합체(121)에 형성되는 공극의 평균 기공크기(pore size)는 1 내지 6 마이크로미터일 수 있다. 상기 기공크기가 1 마이크로미터 미만인 경우에는 시트체(122)를 이루는 열경화성 접착수지가 기공을 통해 침투하기 어렵고, 반대로 상기 기공크기가 6 마이크로미터를 초과하는 경우에는 본 발명에서 의도하는 단섬유 결합체(121)의 강도를 확보하기 어렵다. 한편 단섬유 결합체(121)에 형성되는 공극은 랜덤(random) 형상을 갖는다. 한편 공극률은 25% - 60% 정도일 수 있다.
시트체(122)는 열경화성 접착수지가 경화됨으로써 형성될 수 있다. 상기 열경화성 접착수지는 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 중에서 선택될 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 열경화성 접착수지는 60 - 80℃ 상에서 열 반응에 의해 경화되는 이액형 폴리우레탄 수지일 수 있다. 구체적으로 상기 이액형 폴리우레탄 수지는 주제인 폴리에테르 폴리올과, 분자량 350 - 400 가량의 메틸렌 비스페닐을 함유한 디페닐메탄 디아이소시아네이트 경화제를 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올과 상기 경화제는 중량비로 100:23로 혼합될 수 있다. 상기 이액형 폴리우레탄 수지는 약 4,000 mPa.s의 점도, 약 1.5 - 1.7 가량의 비중(g/cm3), ASTM-D297로 측정된 인장 강도가 12MPa 이상이고, ASTM-D1002로 측정된 전단 강도는 약 10 MPa일 수 있다.
제2 시트(120)는 단섬유 결합체(121)가 시트체(122)와 일체화 된 형태를 갖는다. 구체적으로, 단섬유 결합체(121)에 형성되는 공극에 시트체(122)를 구성하는 열경화성 접착수지가 기공을 통해 침투한 후에 경화된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제2 시트(120)는 단섬유 결합체(121)가 시트체(122)에 파묻힌 형태일 수 있다.
시트체(122)를 경화시켜 제2 시트(120)를 형성함에 있어, 상기 경화 과정에서 열경화성 접착수지로부터 발생되는 가스(기포)는 단섬유 결합체(121)에 형성되는 공극을 통해 외부로 배출될 수 있다. 따라서 제2 시트(120)의 시트체(122)에는 상기 가스가 배출되지 못해 발생하는 기공이 형성되지 않는다. 그러므로 잦은 진동이나 시간이 지나도 제1 시트(110)와 제2 시트(120)가 박리되지 않아 내구성이 향상된다. 다시 말해 뜸 불량 현상이 일어나지 않아, 제품의 품질을 높일 수 있다.
제2 시트(120)는 ASTM-D5470에 따라 측정된 열저항이 0.085 m2K/W 이상일 수 있다. 즉, 제2 시트(120)는 목재 합판의 평균 열저항인 0.01-0.02 m2K/W 보다 5배 이상의 열저항을 갖는다. 따라서 단열성이 목재 합판 대비 크게 향상될 수 있다.
또한 제2 시트(120)는 단섬유 결합체(121)와 시트체(122)로 형성되므로, 목재 합판에 비해 침습에 강하다. 수분이 침투하여도 곰팡이가 발생하거나 ››거나 뒤틀리지 않기 때문이다. 따라서 복합패널(100)의 수명이 크게 늘어난다.
또한 제2 시트(120)는 단섬유 결합체(121)와 시트체(122)로 형성되므로, 목재 합판에 비해 경량이다. 따라서 복합패널(100)로 적재구조물을 형성하여 차량에 설치하였을 때에 공차중량을 크게 낮출 수 있어 차량의 연비효율성을 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 복합패널(100)은 시트체(122)의 경화 과정에서 발생되는 가스가 단섬유 결합체(121)에 형성되는 공극을 통해 외부로 배출되는 바, 뜸 불량 현상이 발생하지 않아 제품 품질이 향상된다. 또한 목재 합판을 포함하는 복합패널에 비해 열저항이 높아 단열성능이 우수하고, 경량이므로 차량에 설치되었을 때 에너지 효율성이 증가될 뿐만 아니라, 침습시에도 손상될 가능성이 낮은 바 제품 수명이 크게 늘어나는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 복합패널(200)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 복합패널(200)은 내층(210)과 내층(210)의 양면에 각각 접합되는 외층(220)을 포함할 수 있다.
내층(210)은 일정 규격을 갖는 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼 중에서 선택될 수 있다. 내층(210)은 보온, 차음, 방음, 단열 등의 기능 및 역할을 한다. 일 구체예에 있어서, 내층(210)은 압출보드 형태를 가질 수 있다. 일 구체예에 있어서, 내층(210)의 밀도는 30-60kg/m3이고, 압축강도는 10N/cm2 이상일 수 있다. 내층(210)의 두께는 약 3cm - 5cm 일 수 있다.
외층(220)은 제1 시트(221)과 제2 시트(222)를 포함할 수 있다. 외층(220)의 제2 시트(222)가 내층(210)의 표면과 접합된 형태를 갖는다.
제1 시트(221)는 유리섬유강화플라스틱, 강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택될 수 있다. 그 중 유리섬유강화플라스틱이 보다 바람직할 수 있다. 상기 유리섬유강화플라스틱은 폴리프로필렌, 섬유유리(fibrous glass) 및 첨가제를 포함할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 유리섬유강화플라스틱은 폴리프로필렌 25 내지 75중량%, 섬유유리(fibrous glass) 25 내지 75중량%, 첨가제 0 내지 5중량%으로 구성될 수 있다. 제1 시트(221)의 두께는 약 0.8mm - 1.6mm 일 수 있다.
제2 시트(222)는 단섬유 결합체(222a)와 시트체(222b)를 포함할 수 있다. 제2 시트(222)의 두께는 약 1.5mm - 3.0mm 일 수 있으며, 단섬유 결합체(222a)와 시트체(222b)의 두께 역시 상기 범위 내에 있을 수 있다.
단섬유 결합체(222a)는 단섬유로 형성된 웨브(web)가 상호 결합된 면상으로 형성될 수 있다. 여기에서 단섬유는 섬유 직경이 약 1 - 8 마이크로미터, 섬유 길이가 20 - 120mm 범위의 섬유 길이를 갖는 단섬유를 의미할 수 있다. 한편 상기 단섬유는 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 단섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중합 반응에 의해 얻어지는 중합체를 방사 및 연신함으로써 수득할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 단섬유는 2종 이상일 수 있다. 예컨대 상기 구체예에서 기재한 단섬유를 제1 단섬유라고 칭할 때, 상기 제1 단섬유와는 다른 종류의 제2 단섬유를 추가적으로 포함할 수 있다. 일 예시에 있어서, 상기 제2 단섬유는 유리 섬유일 수 있다. 상기 제2 단섬유가 유리 섬유인 경우에는 단섬유 결합체(222a)의 강도를 보강하는 기능을 할 수 있다.
상기 제2 단섬유가 유리 섬유인 경우에 있어서, 단섬유 결합체(222a)는 제1 단섬유로 형성된 웨브와, 제2 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 단섬유 결합체(222a)의 총 중량을 기준으로 상기 제1 단섬유는 70-80wt%, 제2 단섬유는 20-30wt%를 포함할 수 있다.
상기 제2 단섬유가 유리 섬유인 경우에 있어서, 상기 유리 섬유의 길이는 10mm 내지 100mm의 길이, 더욱 구체적으로는 10mm 내지 90mm의 길이, 더욱 더 구체적으로는 10mm 내지 80mm의 길이를 가질 수 있다. 특히 상기 유리 섬유의 길이가 10mm 미만인 경우에는 상기 제1 단섬유와의 결합성에 문제가 발생할 수 있다.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 단섬유는 상기에서 설명한 제1 단섬유, 제2 단섬유 이외에 제3 단섬유로 탄소섬유를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 제3 단섬유가 탄소 섬유인 경우에 있어서, 단섬유 결합체(121)는 제1 단섬유로 형성된 웨브와, 제2 단섬유(유리 섬유)로 형성된 웨브와, 제3 단섬유(탄소 섬유)로 형성된 워브가 상호 결합함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 단섬유 결합체(121)의 총 중량을 기준으로 상기 제1 단섬유는 50-70wt%, 제2 단섬유는 10-20wt%, 제3 단섬유는 10-40wt%를 포함할 수 있으며, 제2 단섬유의 함량은 제1 단섬유의 함량보다 작고, 제3 단섬유의 함량은 제2 단섬유의 함량보다 작을 수 있다.
단섬유 결합체(222a)는 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합되어 형성되는 바, 공극을 가진다. 이 때, 단섬유 결합체(222a)에 형성되는 공극의 평균 기공크기(pore size)는 1 내지 6 마이크로미터일 수 있다. 상기 기공크기가 1 마이크로미터 미만인 경우에는 시트체(222b)를 이루는 열경화성 접착수지가 기공을 통해 침투하기 어렵고, 반대로 상기 기공크기가 6 마이크로미터를 초과하는 경우에는 본 발명에서 의도하는 단섬유 결합체(222a)의 강도를 확보하기 어렵다. 한편 단섬유 결합체(222a)에 형성되는 공극은 랜덤(random) 형상을 갖는다. 한편 공극률은 25% - 60% 정도일 수 있다.
시트체(222b)는 열경화성 접착수지가 경화됨으로써 형성될 수 있다. 상기 열경화성 접착수지는 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 중에서 선택될 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 열경화성 접착수지는 60 - 80℃ 상에서 열 반응에 의해 경화되는 이액형 폴리우레탄 수지일 수 있다. 구체적으로 상기 이액형 폴리우레탄 수지는 주제인 폴리에테르 폴리올과, 분자량 350 - 400 가량의 메틸렌 비스페닐을 함유한 디페닐메탄 디아이소시아네이트 경화제를 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올과 상기 경화제는 중량비로 100:23로 혼합될 수 있다. 상기 이액형 폴리우레탄 수지는 약 4,000 mPa.s의 점도, 약 1.5 - 1.7 가량의 비중(g/cm3), ASTM-D297로 측정된 인장 강도가 12MPa 이상이고, ASTM-D1002로 측정된 전단 강도는 약 10 MPa일 수 있다.
제2 시트(222)는 단섬유 결합체(222a)가 시트체(222b)와 일체화 된 형태를 갖는다. 구체적으로, 단섬유 결합체(222a)에 형성되는 공극에 시트체(222b)를 구성하는 열경화성 접착수지가 기공을 통해 침투한 후에 경화된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제2 시트(222)는 단섬유 결합체(222a)가 시트체(222b)에 파묻힌 형태일 수 있다.
시트체(222b)를 경화시켜 제2 시트(222)를 형성함에 있어, 상기 경화 과정에서 열경화성 접착수지로부터 발생되는 가스(기포)는 단섬유 결합체(222a)에 형성되는 공극을 통해 외부로 배출될 수 있다. 따라서 제2 시트(222)의 시트체(222b)에는 상기 가스가 배출되지 못해 발생하는 기공이 형성되지 않는다. 그러므로 잦은 진동이나 시간이 지나도 제1 시트(221)와 제2 시트(222)가 박리되지 않아 내구성이 향상된다. 다시 말해 뜸 불량 현상이 일어나지 않아, 제품의 품질을 높일 수 있다.
제2 시트(222)는 ASTM-D5470에 따라 측정된 열저항이 0.085 m2K/W 이상일 수 있다. 즉, 제2 시트(222)는 목재 합판의 평균 열저항인 0.01-0.02 m2K/W 보다 5배 이상의 열저항을 갖는다. 따라서 단열성이 목재 합판 대비 크게 향상될 수 있다.
또한 제2 시트(222)는 단섬유 결합체(221a)와 시트체(222b)로 형성되므로, 목재 합판에 비해 침습에 강하다. 수분이 침투하여도 곰팡이가 발생하거나 ››거나 뒤틀리지 않기 때문이다. 따라서 복합패널(200)의 수명이 크게 늘어난다.
또한 제2 시트(222)는 단섬유 결합체(221a)와 시트체(222b)로 형성되므로, 목재 합판에 비해 경량이다. 따라서 복합패널(200)로 적재구조물을 형성하여 차량에 설치하였을 때에 공차중량을 크게 낮출 수 있어 차량의 연비효율성을 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 복합패널(200)은 시트체(222b)의 경화 과정에서 발생되는 가스가 단섬유 결합체(221a)에 형성되는 공극을 통해 외부로 배출되는 바, 뜸 불량 현상이 발생하지 않아 제품 품질이 향상된다. 또한 목재 합판을 포함하는 복합패널에 비해 열저항이 높아 단열성능이 우수하고, 경량이므로 차량에 설치되었을 때 에너지 효율성이 증가될 뿐만 아니라, 침습시에도 손상될 가능성이 낮은 바 제품 수명이 크게 늘어나는 장점이 있다.
도 3은 도 2의 복합패널(200)의 다른 구체예를 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 3에 도시된 복합패널(200)이 도 2에 도시된 복합패널(200)과 차이나는 부분을 중심으로 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 복합패널(200)의 내층(210)은 제1 내층(211)과 제2 내층(212)을 포함할 수 있다. 제1 내층(211)과 제2 내층(212)은 상호 접합되어 적층된 형태를 가질 수 있다. 제1 내층(211)과 제2 내층(212)은 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼 중에서 선택될 수 있다.
한편, 제1 내층(211)과 제2 내층(212)은 각각 복수개의 부재로 분할 형성될 수 있다. 즉, 제1 내층(211)은 복수의 제1 내층(211)이 측면끼리 접합된 형태로 형성될 수 있다. 또한 제2 내층(212)은 복수의 제2 내층(212)이 측면끼리 접합된 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 제1 내층(211)을 이루는 부재들의 접합 부분이 제2 내층(212)을 이루는 부재들의 접합 부분과 서로 어긋나도록 상기 부재들이 배치될 수 있다. 예컨대 도 3에서 제1 내층(211)의 중간에 도시되어 있는 세로선들은 복수의 제1 내층(211)들의 접합부위에 해당한다. 마찬가지로 도 3에서 제2 내층(212)의 중간에 도시되어 있는 세로선들은 복수의 제2 내층(212)들의 접합부위에 해당한다. 이 때, 제1 내층(211)의 접합부위(세로선)는 제2 내층(212)의 접합부위(세로선)와는 서로 어긋나도록 상기 부재들이 배치된다. 상술한 것과 같이 제1 내층(211)을 이루는 부재들의 접합 부분을 제2 내층(212)을 이루는 부재들의 접합 부분과 서로 어긋나도록 상기 부재들을 배치하는 경우에는, 제1 내층(211)들의 접합 부위(세로선) 또는 제2 내층(212)들의 접합 부위(세로선)을 통해 냉기가 누출되거나 외기가 유입되는 것을 기밀하게 차단할 수 있으므로, 단열효율을 높일 수 있다.
한편 제1 내층(211)에서 인접한 외층(220) 방향의 면에는 복수의 슬롯(a)이 형성될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 슬롯(a)은 V자 형의 홈 형태로 형성될 수 있다. 예컨대 슬롯(a)은 폭이 1mm, 깊이가 2-3mm 가량의'V자 홈'형상일 수 있다. 슬롯(a) 사이의 간격은 특정되지 않으며, 예컨대 5-10cm 일 수 있다.
마찬가지로 제2 내층(212)에서 인접한 외층(220) 방향의 면에는 복수의 슬롯(a)이 형성될 수 있다. 제2 내층(212)에 형성된 슬롯(a)은 제1 내층(211)에 형성된 슬롯(a)과 동일하거나 유사할 수 있다. 제1 내층(211)에 형성된 슬롯(a)과 제2 내층(212)에 형성된 슬롯(a)은 서로 엇갈리도록 형성될 수 있다.
제1 내층(211) 및 제2 내층(212)에 형성되는 슬롯(a)은 내층(210)에 외층(220)을 접합함에 있어, 내층(210)의 양면에 도포된 열경화성 접착수지의 경화 과정에서 발생되는 가스(기포)를 외부로 배출시키는 역할을 한다. 또한 상기 열경화성 접착수지가 내층(210)의 양면에 도포되는 과정에서 일부가 슬롯(a)을 채우게 됨으로써, 내층(210)과 외층(220)의 접합력을 높이는 기능을 할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합패널 제조방법에 대하여 설명하도록 한다. 복합패널 제조방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 복합패널(100,200)을 제조하는 방법에 해당하며, 설명의 편의를 위해 이하에서는 동일 또는 유사한 구성요소는 도 1 내지 도 3에 도시된 부호를 병기하도록 한다.
도 1에 도시된 복합패널(100)의 제조방법을 설명한다. 복합패널 제조방법은 유리섬유강화플라스틱, 강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택되는 제1 시트(110)의 일면에 액상의 열경화성 접착수지를 도포한다.
다음으로 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체(121)를 제1 시트(110)의 상기 일면에 배치한다. 단섬유 결합체(121)를 배치하고 일정 시간이 지나면 상기 열경화성 접착수지는 단섬유 결합체(121)에 형성된 공극에 침투된다. 이에 따라 단섬유 결합체(121)는 열경화성 접착수지 내로 파묻히게 된다.
다음으로 상기 열경화성 접착수지를 경화시킨다. 구체적으로, 60 - 80℃ 상에서 핫프레싱 함으로써 상기 열경화성 접착수지를 경화시킬 수 있다. 상기 열경화성 접착수지가 경화되면 시트체(122)를 형성한다. 단섬유 결합체(121)와 시트체(122)는 일체화 된 형태를 가지며, 이를 제2 시트(120)로 칭한다.
한편, 단섬유 결합체(121)의 제조방법을 설명한다. 단섬유 결합체(121)는 단섬유를 연속적으로 순환하는 타공 벨트 상에 열풍과 함께 분사하고, 상기 타공 벨트의 하부에서는 에어 석션을 하여 상기 단섬유들이 상기 타공 벨트 상에 달라붙게 함으로써 웨브를 형성하는 단계; 니들펀칭(Needle Punching)을 통해 상기 웨브를 기계적으로 상호 결합시켜 면상의 결합체를 형성하는 단계; 및 상기 결합체를 열압처리하여 상기 결합체의 평활도를 높이는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
이 때, 중요한 것은 상기 니들펀칭을 통해 면상의 결합체를 형성하는 것에 그치지 않고, 추가적으로 열압처리함으로써 결합체의 평활도를 높이는 공정이 추가된다는 점이다. 니들펀칭은 섬유 웨브의 표면에 대해 양방향으로 니들(Needle)을 상하 운동시켜 상기 웨브를 기계적으로 상호 결합하는 공정이다. 니들펀칭을 통해 웨브는 면상의 결합체가 될 수 있다. 하지만 니들펀칭만을 거쳐 형성된 면상 결합체의 경우 평활도가 매우 떨어진다. 니들의 상하 운동에 의해 결합체 표면에 굴곡도가 높아지기 때문이다. 이러한 면상의 결합체를 그대로 사용하는 경우에는 단섬유 결합체에 열경화성 접착수지가 침투함에 있어서, 불균일하게 침투될 수 있다. 따라서 제2 시트(120)의 부위에 따라 다른 물성(예컨대 열저항)이 나타날 수 있다. 하지만 본 구체예에서와 같이, 니들펀칭을 통해 면상의 결합체를 형성한 후에 추가적으로 열압처리하는 경우에는 면상 결합체의 평활도가 증가하므로, 이후 열경화성 접착수지의 침투가 균일하게 이루어질 수 있다. 따라서 제2 시트(120)의 부위에 따른 물성 차이가 매우 줄어드는 효과가 있다.
한편, 상기 단섬유는 섬유 직경이 약 1 - 8 마이크로미터, 섬유 길이가 20 - 120mm 범위의 섬유 길이를 갖는 단섬유로써, 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어인 단섬유를 이용할 수 있다. 일 예시에 있어서, 상기 단섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중합 반응에 의해 얻어지는 중합체를 방사 및 연신함으로써 수득할 수 있다.
또한, 상기 단섬유는 2종 이상일 수 있다. 한 종류의 단섬유(제1 단섬유)가 섬유 직경이 약 1 - 8 마이크로미터, 섬유 길이가 20 - 120mm 범위의 섬유 길이를 갖는 단섬유로써, 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어일 때, 다른 한 종류의 단섬유(제2 단섬유)는 유리 섬유일 수 있다. 이 때, 상기 유리 섬유의 길이는 10mm 내지 100mm의 길이, 더욱 구체적으로는 10mm 내지 90mm의 길이, 더욱 더 구체적으로는 10mm 내지 80mm의 길이를 가질 수 있다. 상기 제1 단섬유 및 제2 단섬유의 혼합비율은 단섬유 결합체(121)의 총 중량을 기준으로 상기 제1 단섬유는 70-80wt%, 제2 단섬유는 20-30wt%일 수 있다.
한편, 열경화성 접착수지의 제조방법을 설명한다. 상기 열경화성 접착수지는 이액형 폴리우레탄 수지로서, 수지는 주제인 폴리에테르 폴리올과, 분자량 350 - 400 가량의 메틸렌 비스페닐을 함유한 디페닐메탄 디아이소시아네이트 경화제를 포함하여 제조될 수 있다. 또한 경우에 따라 탄산칼슘 등의 필러가 일정량 첨가될 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올과 상기 경화제는 중량비로 100:23로 혼합될 수 있다. 상기 이액형 폴리우레탄 수지는 약 4,000 mPa.s의 점도, 약 1.5 - 1.7 가량의 비중(g/cm3), ASTM-D297로 측정된 인장 강도가 12MPa 이상이고, ASTM-D1002로 측정된 전단 강도는 약 10 MPa일 수 있다.
도 2에 도시된 복합패널(200)의 제조방법을 설명한다. 복합패널 제조방법은 우선 내층(단열재, 210)을 마련한다. 내층(210)은 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼 중에서 선택될 수 있다. 또한, 내층(210)은 상기 나열한 소재 및 그의 변형예들 중에서 밀도가 30-60kg/m3이고, 압축강도는 10N/cm2 이상의 물성을 갖는 소재를 사용할 수 있다.
다음으로, 내층(210)의 양면에 열경화성 접착수지를 도포할 수 있다. 이 때, 사용되는 열경화성 접착수지는 앞서 도 1의 복합패널(100)의 제조방법에서 설명되었던 열경화성 접착수지와 동일할 수 있다.
다음으로, 내층(210)의 양면에 도 1의 복합패널(100)을 위치시킨다. 구체적으로는 도 1의 복합패널(100)의 제2 시트(120)가 내층(210)의 양면에 접하도록 상기 복합패널(100)을 위치시킬 수 있다.
다음으로, 내층(210) 및 도 1의 복합패널(100)을 가열 압착함으로써 상기 열경화성 접착수지를 경화시켜 도 2의 복합패널(200)을 제조할 수 있다. 이 때, 내층(210)의 양면에 도포된 열경화성 접착수지는 도 1의 복합패널(100)의 제2 시트(120)에 포함되는 열경화성 접착수지와 동일한 바, 내층(210)의 양면과 도 1의 복합패널(100)이 일체화 된 형태를 갖게 된다.
한편, 본 제조방법에 따르면 내층(210)을 마련한 후에, 기 제조된 도 1의 복합패널(100)을 내층(210)의 각 양면에 접합하는 방법을 이용하는 바, 공정 시간이 절감되고 공정이 매우 간단해지는 장점이 있다. 일반적으로 복합패널을 제조할 때에는 코어층을 기준으로 코어층의 양면에 다른 층들을 순차적으로 적층시키는 방법을 사용하게 되는데, 이 경우에는 공정이 복잡해질 뿐더러 공정 시간이 길어지는 단점이 있다. 하지만 본 제조방법에서와 같이 도 1의 복합패널(100)을 기 제조한 후에, 내층(210)의 양면에 접합시키는 방식을 사용하면 단순하고 빠른 공정으로 제품을 제조할 수 있다.
도 3에 도시된 복합패널(200)의 제조방법을 설명한다. 일정 규격으로 형성된 제1 내층(211) 복수개와 제2 내층(212) 복수개를 마련한다. 제1 내층(211) 및 제2 내층(212)은 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼 중에서 선택될 수 있다. 또한, 제1 내층(211) 및 제2 내층(212)은 상기 나열한 소재 및 그의 변형예들 중에서 밀도가 30-60kg/m3이고, 압축강도는 10N/cm2 이상의 물성을 갖는 소재를 사용할 수 있다.
다음으로, 제1 내층(211)의 일면과 제2 내층(212)의 일면에 각각 슬롯(a)을 형성한다. 예를 들어 슬롯(a)은 V컷팅기 등의 장비를 이용하여 형성할 수 있다.
다음으로, 복수의 제1 내층(211)들을 측면끼리 각각 접합하고, 복수의 제2 내층(212)들도 마찬가지로 측면끼리 각각 접합한다. 예컨대 제1 내층(211) 및 제2 내층(212)의 측면에 접착제를 도포한 후에, 다른 제1 내층(211) 및 제2 내층(212)을 부착시키고 상기 접착제를 경화시키는 방법을 사용할 수 있다. 한편, 복수의 제1 내층(211) 및 제2 내층(212) 들이 연결된 상태를 견고하게 고정시키기 위하여, 스테이플(staple) 등의 고정 부재를 이용할 수 있다. 예컨대 인접한 제1 내층(211) 또는 제2 내층(212)의 연결 부위에 스테이플(staple)을 결합시킬 수 있다. 상기 스테이플(staple)은 후에 제거될 수도 있다.
다음으로, 제1 내층(211)은 슬롯(a)이 형성된 면이 제1 방향을 향하도록 배치하고, 제2 내층(212)은 슬롯(a)이 형성된 면이 제1 방향과 정반대되는 방향인 제2 방향을 향하도록 배치한 후에, 제1 내층(211)과 제2 내층(212)의 접합면들에 대해 접착제를 도포하고, 제1 내층(211) 및 제2 내층(212)을 상호 부착한 후에 상기 접착제를 경화시킴으로써 제1 내층(211)과 제2 내층(212)을 접합시킬 수 있다. 이 때, 제1 내층(211)의 접합부위(도 3의 세로선)와 제2 내층(212)의 접합부위(도 3의 세로선)이 서로 어긋나도록 제1 내층(211)과 제2 내층(212)을 부착시킬 수 있다.
다음으로, 제1 내층(211)과 제2 내층(212)에서 슬롯(a)이 형성된 면에 열경화성 접착수지를 도포할 수 있다. 이 때, 사용되는 열경화성 접착수지는 앞서 도 1의 복합패널(100)의 제조방법에서 설명되었던 열경화성 접착수지와 동일할 수 있다.
다음으로, 제1 내층(211)과 제2 내층(212)에서 슬롯(a)이 형성된 면에 도 1의 복합패널(100)을 위치시킨다. 구체적으로는 도 1의 복합패널(100)의 제2 시트(120)가 내층(210)의 양면에 접하도록 상기 복합패널(100)을 위치시킬 수 있다.
다음으로, 제1 내층(211), 제2 내층(212) 및 도 1의 복합패널(100)을 가열 압착함으로써 상기 열경화성 접착수지를 경화시켜 도 3의 복합패널(200)을 제조할 수 있다. 이 때, 제1 내층(211)과 제2 내층(212)에서 슬롯(a)이 형성된 면에 도포된 열경화성 접착수지는 도 1의 복합패널(100)의 제2 시트(120)에 포함되는 열경화성 접착수지와 동일한 바, 제1 내층(211)과 제2 내층(212)에서 슬롯(a)이 형성된 면과 도 1의 복합패널(100)이 일체화 된 형태를 갖게 된다.
본 발명은 도 2, 도 3에서 설명한 복합패널(200)로 제조되는 적재구조물을 추가적으로 제공할 수 있다. 예컨대 도 2, 도 3에서 설명한 복합패널(200) 복수개를 박스형으로 조립함으로써 적재구조물을 형성할 수 있다. 상기 적재구조물은 차량에 탑재되어 택배나 화물 운송을 위한 용도로 사용될 수 있다.
이하, 시험예를 통해 본 발명을 부연 설명하기로 한다. 다만, 하기 시험예로 본 발명이 한정되지 않음은 자명하다.
시험예
실시예에 해당하는 복합패널과, 비교예에 해당하는 복합패널을 마련하였다. 실시예 및 비교예 모두 면적은 1m2이고, 두께는 3.1mm 였다. 구체적으로 실시예는 알루미늄 시트와, 상기 알루미늄 시트에 적층되는 것으로, 단섬유(중량이 300 g/m2, 융점이 264 ℃, 파단신도가 350%, 160℃ 에서의 건열수축율이 40%, 평균 섬유 굵기는 약 7 데니어)로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체가 열경화성 접착수지로 형성된 시트체로 구성되었다. 비교예는 알루미늄 시트와, 상기 알루미늄 시트에 적층되는 목재 합판으로 구성되었다.
1. 열저항측정
실시예 및 비교예의 열저항을 ASTM-D5470에 따라 측정하였다. 그 결과, 실시예의 열저항은 0.0921946 m2K/W로 측정되었으며, 비교예의 열저항은 0.0185714 m2K/W로 측정되었는 바, 실시예에 해당하는 복합패널의 열저항이 비교예와 대비하였을 때 대략 4배 가량 높음을 확인하였다.
2. 열저항측정 및 무게측정
실시예에 해당하는 복합패널을 발포 폴리에틸렌 폼의 양면에 적층하였다. 마찬가지로 비교예에 해당하는 복합패널을 동일한 발포 폴리에틸렌 폼의 양면에 적층하였다. 양 적층체 모두 면적은 1m2이고, 두께는 약 47mm 였다. 상기 적층은 열경화성 접착제(폴리우레탄계열 열경화성 접착제, Bostik社)를 이용하여 이루어졌다.
상기 적층체의 열저항을 ASTM-D5470에 따라 측정하였고, 무게를 측정하였다.
열저항 측정 결과, 실시예에 해당하는 적층체의 열저항은 1.647 m2K/W로 측정되었으며, 비교예에 해당하는 적층체의 열저항은 1.5 m2K/W로 측정되었는 바, 실시예에 해당하는 적층체의 열저항이 비교예 대비 10% 가량 높음을 확인하였다.
한편 무게 측정 결과, 실시예에 해당하는 적층체의 무게는 8.55 kg인 반면, 비교예에 해당하는 적층체의 열저항은 11.66 kg으로 나타나, 실시예에 해당하는 적층체의 무게가 비교예 대비 약 35% 가량 경량임을 확인하였다.
즉, 상술한 시험예들을 통해 실시예에 해당하는 복합패널의 경우, 목재 합판을 포함하는 복합패널인 비교예보다 열저항이 높아 단열성이 우수하며, 경량인 바 적재구조물 형성하여 차량에 설치하였을 때에 공차중량을 크게 낮출 수 있음을 확인하였다.
이상, 본 발명의 구현예들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.
100, 200: 복합패널
110: 제1 시트
120: 제2 시트
121: 단섬유 결합체
122: 시트체
210: 내층
220: 외층

Claims (16)

  1. 유리섬유강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택되는 제1 시트와, 상기 제1 시트에 적층되는 제2 시트를 포함하고,
    상기 제2 시트는 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체가 열경화성 접착수지로 형성된 시트체와 일체화 된 형태를 가지며,
    상기 단섬유 결합체는 폴리에스테르 섬유인 제1 단섬유로 형성된 웨브, 유리섬유인 제2 단섬유로 형성된 웨브 및 탄소섬유인 제3 단섬유로 형성된 웨브를 포함하고, 상기 단섬유 결합체의 총 중량을 기준으로 제2 단섬유의 함량이 제1 단섬유의 함량보다 작고, 제3 단섬유의 함량이 제2 단섬유의 함량보다 작은, 복합패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단섬유는 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어인, 복합패널.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 단섬유는 10mm 내지 80mm의 섬유 길이를 갖는 유리섬유인, 복합패널.
  4. 발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼으로 형성되는 내층과, 상기 내층의 양면에 각각 접합되는 외층을 포함하고,
    상기 외층은 유리섬유강화플라스틱 또는 알루미늄으로 형성되는 제1 시트와, 상기 제1 시트에 적층되는 제2 시트 - 상기 제2 시트가 상기 내층의 일면에 접합함 - 를 포함하고, 상기 제2 시트는 단섬유로 형성된 웨브가 상호 결합된 면상의 단섬유 결합체가 열경화성 접착수지로 형성된 시트체와 일체화 된 형태를 가지며,
    상기 단섬유 결합체는 폴리에스테르 섬유인 제1 단섬유로 형성된 웨브, 유리섬유인 제2 단섬유로 형성된 웨브 및 탄소섬유인 제3 단섬유로 형성된 웨브를 포함하고, 상기 단섬유 결합체의 총 중량을 기준으로 제2 단섬유의 함량이 제1 단섬유의 함량보다 작고, 제3 단섬유의 함량이 제2 단섬유의 함량보다 작은, 복합패널.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 단섬유는 중량이 200 - 500 g/m2, 융점이 254 - 284℃, 파단신도가 200 - 500%, 160℃ 에서의 건열수축율이 20 - 60%, 섬유 굵기는 2 - 10 데니어인, 복합패널.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 단섬유는 10mm 내지 80mm의 섬유 길이를 갖는 유리섬유인, 복합패널.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 내층은 제1 내층과, 상기 제1 내층의 일면에 접합되는 제2 내층을 포함하고,
    상기 제1 내층 및 제2 내층은 각각 복수개의 부재로 분할 형성되어, 각 부재의 측면이 접합된 형태를 가지며,
    상기 제1 내층을 이루는 부재들의 접합 부분이 상기 제2 내층을 이루는 부재들의 접합 부분과 서로 어긋나도록 상기 부재들이 배치되는, 복합패널.
  8. 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따른 복합패널로 제조되는 적재구조물.
  9. 유리섬유강화플라스틱 또는 알루미늄 중에서 선택되는 제1 시트의 일면에 액상의 제1 열경화성 접착수지를 도포하는 단계;
    폴리에스테르 섬유인 제1 단섬유로 형성된 웨브, 유리섬유인 제2 단섬유로 형성된 웨브 및 탄소섬유인 제3 단섬유로 형성된 웨브를 상호 결합하여 - 상기 단섬유 결합체의 총 중량을 기준으로 제2 단섬유의 함량이 제1 단섬유의 함량보다 작고, 제3 단섬유의 함량이 제2 단섬유의 함량보다 작음 - 면상의 단섬유 결합체를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 열경화성 접착수지를 상기 단섬유 결합체에 형성된 공극에 침투시킨 후에 경화시켜 시트체를 형성함으로써 상기 단섬유 결합체와 시트체가 일체화 된 제2 시트를 형성하여 적층체를 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 면상의 단섬유 결합체를 형성하는 단계는,
    제1 단섬유로 형성된 웨브, 제2 단섬유로 형성된 웨브, 제3 단섬유로 형성된 웨브를각각 형성하는 단계;
    니들펀칭을 통해 상기 웨브들을 기계적으로 상호 결합시켜 면상의 결합체를 형성하는 단계; 및
    상기 결합체를 추가적으로 열압처리하여 상기 결합체의 평활도를 높이는 단계;를 포함하여 제조되는, 복합패널 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    발포 폴리에틸렌 폼, 발포 폴리우레탄 폼, 발포 폴리스티렌 폼 또는 압축 스티로폼으로 형성되는 단열재를 마련하고, 상기 단열재의 양면에 제2 열경화성 접착수지를 도포하는 단계; 및
    상기 단열재의 양면에 각각 상기 적층체 - 상기 제2 시트가 상기 단열재와 접함 -를 위치시키고, 가열 압착하여 상기 제2 열경화성 접착수지를 경화시키는 단계를 더 포함하는, 복합패널 제조방법.
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