KR101905977B1 - 복합재 적층구조, 차체 패널 및 차량용 파티션 패널 - Google Patents

복합재 적층구조, 차체 패널 및 차량용 파티션 패널 Download PDF

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Abstract

수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트와 단부가 상기 제1시트의 단부와 연결되어 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트로 구성된 이음복합재층; 및 상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층;을 포함하며, 상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성하는 복합재 적층구조가 소개된다.

Description

복합재 적층구조, 차체 패널 및 차량용 파티션 패널 {COMPOSITE LAMINATION STRUCTURE, VEHICLE BODY PANEL AND PARTITION PANEL FOR VEHICLE}
본 발명은 제1강화섬유로 형성된 제1시트와 제2강화섬유로 형성된 제2시트로 이루어진 이음복합재층과 커버복합재층이 서로 번갈아 가면서 적층되어 다층구조를 형성함으로써 강화섬유의 연속성이 단절되는 이음부를 커버복합재층이 상하면에서 커버할 수 있게 되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 보완함이 가능한 복합재 적층구조에 관한 것이다.
기존의 강화섬유 및 수지로 형성된 복합재 재질로 이루어진 다층구조의 경우 서로 다른 이종의 강화섬유를 동시에 적용함에 있어서 강화섬유의 단절에 따른 기계적 물성의 저하를 방지하기 위해 서로 다른 이종의 강화섬유를 포함하는 UD(Uni Direction)이나 직조물을 사용하였다.
이에 따라 부위마다 다른 기계적 물성이 요구되는 부품에 적용 시 자유도가 낮아 설계에 있어 제약이 존재하는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
공개특허공보 10-2014-0186354
본 발명은 제1강화섬유로 형성된 제1시트와 제2강화섬유로 형성된 제2시트로 이루어진 이음복합재층과 커버복합재층이 서로 번갈아 가면서 적층되어 다층구조를 형성함으로써 강화섬유의 연속성이 단절되는 이음부를 커버복합재층이 상하면에서 커버할 수 있게 되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 보완함이 가능한 복합재 적층구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합재 적층구조는 수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트와 단부가 상기 제1시트의 단부와 연결되어 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트로 구성된 이음복합재층; 및 상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층;을 포함하며, 상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성한다.
상기 제2시트의 단부 하면이 상기 제1시트의 단부 상면과 접하도록 연결되어 서로 오버랩될 수 있다.
상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 구성하는 한 세트는 상기 제1시트의 단부 및 상기 제2시트의 단부가 서로 접하는 접합영역; 상기 접합영역을 제외한 상기 제1시트로 이루어진 제1평형영역; 상기 접합영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어지며, 상기 접합영역으로 인해 경사가 형성된 경사영역; 및 상기 접합영역 및 상기 경사영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어진 제2평형영역;을 포함할 수 있다.
상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 구성하는 한 세트의 접합영역은 상면에 적층된 상부세트의 제1평형영역 또는 제2평형영역과 하면에 적층된 하부세트의 제1평형영역 또는 제2평형영역 사이에 위치할 수 있다.
상기 이음복합재층 또는 상기 커버복합재층으로 형성된 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 상기 최상층과 상기 최하층을 보호하는 보호복합재층;을 더 포함할 수 있다.
상기 보호복합재층은 강성 및 강도를 보강하는 보강시트; 및 절연섬유를 포함하는 절연시트;를 포함할 수 있다.
상기 커버복합재층은 상기 제1강화섬유 또는 상기 제2강화섬유를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차체 패널은 패널부; 및 상기 패널부에 적층되어 다층구조를 형성하는 적층부;를 포함하며, 상기 적층부는 수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트와 단부가 상기 제1시트의 단부와 연결되어 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트로 구성된 이음복합재층; 및 상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층;을 포함하며, 상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성한다.
상기 적층부는 상기 이음복합재층 또는 상기 커버복합재층이 형성하는 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 상기 최상층과 상기 최하층을 보호하는 보호복합재층;을 더 포함할 수 있다.
상기 보호복합재층은 상기 이음복합재층 또는 상기 커버복합재층이 형성하는 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 강성 및 강도를 보강하는 보강시트; 및 상기 보강시트의 상면 및 하면에 적층되며, 절연섬유를 포함하는 절연시트;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파티션 패널은 관통홀이 형성된 패널부; 및 상기 패널부에 적층되어 다층구조를 형성하는 적층부;를 포함하며, 상기 적층부는 수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트와 단부가 상기 제1시트의 단부와 연결되어 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트로 구성된 이음복합재층; 및 상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층;을 포함하며, 상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성한다.
상기 제1강화섬유의 탄성은 상기 제2강화섬유의 탄성보다 높게 형성되며, 상기 제1시트는 상기 패널부의 하부에 적층되고, 상기 제2시트는 상기 패널부의 상부에 적층될 수 있다.
상기 관통홀 하방에서 상기 관통홀 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 상기 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태의 가상의 보강선이 형성되고, 상기 제1강화섬유 및 상기 제2강화섬유의 배열방향은 상기 패널부의 폭방향과 나란하게 형성되며, 상기 이음부는 상기 보강선을 따라 형성될 수 있다.
상기 커버복합재층은 수지 및 일방향으로 배열된 제3강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제3시트와 단부가 상기 제3시트의 단부와 연결되어 연결부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제4강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제4시트로 구성될 수 있다.
상기 제3강화섬유의 탄성은 상기 제4강화섬유의 탄성보다 높게 형성되며, 상기 제3시트는 상기 패널부의 하부에 적층되고, 상기 제4시트는 상기 패널부의 상부에 적층될 수 있다.
상기 관통홀 하방에서 상기 관통홀 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 상기 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태의 가상의 보강선이 형성되고, 상기 제3강화섬유 및 상기 제4강화섬유의 배열방향은 상기 패널부의 높이방향과 나란하게 형성되며, 상기 연결부는 상기 보강선을 따라 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 복합재 적층구조에 따르면 제1시트와 제2시트로 구성된 이음복합재층과 커버복합재층이 서로 번갈아 가면서 적층되어 다층구조를 형성함으로써 강화섬유의 연속성이 단절되는 이음부를 커버복합재층이 상하면에서 커버할 수 있게 되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 보완해주는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합재 적층구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합재 적층구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패널부에 이음복합재층 및 커버복합재층이 적층된 형태를 나타낸 도면.
도 4는 차량용 파티션 패널에서 강도 및 강성의 보강이 요구되는 부분을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1을 참조할 때 본 발명에 따른 복합재 적층구조는 수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트(110)와 단부가 상기 제1시트(110)의 단부와 연결되어 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트(120)로 구성된 이음복합재층(100); 및 상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층(100)의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층(200);을 포함하며, 상기 이음복합재층(100)과 상기 커버복합재층(200)이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성한다.
이음복합재층(100)은 제1강화섬유로 형성된 제1시트(110)와 제2강화섬유로 형성된 제2시트(120)가 구성하는 복합재층으로서 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 연결되어 이음복합재층(100)을 구성한다.
제1시트(110)를 형성하는 제1강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 천연섬유 중에서 선택되는 한 종류 이상의 섬유로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 제1강화섬유를 함침시키는 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 열가소성 수지 또는 폴리우레탄(PU) 등의 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
제1강화섬유가 일방향으로 배열되었다는 의미는 UD(Uni Diretion) 형태로서 연속섬유 형태의 복수의 강화섬유 가닥이 서로 일정한 방향을 가지고 나란하게 배치된 것을 의미할 수 있다.
제1시트(110)와 마찬가지로 제2시트(120)를 형성하는 제2강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 천연섬유 중에서 선택되는 한 종류 이상의 섬유로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 제2강화섬유를 함침시키는 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 열가소성 수지 또는 폴리우레탄(PU) 등의 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
제2강화섬유가 일방향으로 배열되었다는 의미는 UD(Uni Diretion) 형태로서 연속섬유 형태의 복수의 강화섬유 가닥이 서로 일정한 방향을 가지고 나란하게 배치된 것을 의미할 수 있다.
제1강화섬유와 제2강화섬유는 서로 다른 탄성을 갖는 별개의 종류로 구성될 수 있다. 이에 따라 이음복합재층(100)은 다른 종류의 강화섬유로 이루어질 수 있다. 제1시트(110)와 제2시트(120)는 각각의 단부가 서로 만나 연결되는 이음부를 형성한다.
커버복합재층(200)은 이음복합재층(100)의 상면에 적층됨으로써 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 연결된 이음부를 덮음으로써 커버한다. 제1시트(110)와 제2시트(120)가 형성하는 이음부에서 강화섬유가 단절되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성이 약화될 수 있음에도 커버복합재층(200)의 상부에서 이음부를 커버함으로써 보완이 이루어질 수 있다.
바람직하게는 제1시트(110) 및 제2시트(120)를 형성하는 수지가 복합재층을 형성하는 수지와 서로 연결되어 일체를 형성함으로써 기계적 물성의 보완작용이 이루어질 수 있다.
또한, 이음복합재층(100)과 커버복합재층(200)이 서로 번갈아 가면서 적층되어 다층구조를 형성함으로써 제1강화섬유 및 제2강화섬유로 이루어져 강화섬유의 연속성이 단절되는 이음부를 커버복합재층(200)이 상하면에서 커버할 수 있게 되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 보완해주는 것이 가능하다.
바람직하게는 상기 제2시트(120)의 단부 하면이 상기 제1시트(110)의 단부 상면과 접하도록 연결되어 서로 오버랩될 수 있다.
제1시트(110)가 적층되고 제2시트(120)의 단부가 먼저 적층된 제1시트(110)의 단부 위로 적층되는 형태로 제1시트(110)와 제2시트(120)가 연결될 수 있다. 이에 따라 제2시트(120)의 단부 하면이 제1시트(110)의 단부 상면과 접하게 되고 이와 같이 서로 접하여 제1시트(110)와 제2시트(120)가 오버랩된 부분은 이음부를 형성할 수 있다.
서로 오버랩되어 면끼리 접하는 형태로 연결됨으로써 강화섬유의 연속성 단절로 인한 강도 및 강성의 기계적 물성의 약화를 최소화시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 이음복합재층(100)과 상기 커버복합재층(200)이 구성하는 한 세트(300)는 상기 제1시트(110)의 단부 및 상기 제2시트(120)의 단부가 서로 접하는 접합영역(310); 상기 접합영역(310)을 제외한 상기 제1시트(110)로 이루어진 제1평형영역(320); 상기 접합영역(310)을 제외한 상기 제2시트(120)로 이루어지며, 상기 접합영역(310)으로 인해 경사가 형성된 경사영역(330); 및 상기 접합영역(310) 및 상기 경사영역(330)을 제외한 상기 제2시트(120)로 이루어진 제2평형영역(340);을 포함할 수 있다.
이음복합재층(100)과 이음복합재층(100) 위로 적층되어 이음부를 커버하는 커버복합재층(200)은 서로 번갈아 가면서 반복 적층되므로 하나의 이음복합재층(100)과 하나의 커버복합재층(200)을 한 세트(300)로 구분할 때 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 서로 접하여 연결되고 그 위로 커버복합재층(200)이 적층된 부분이 접합영역(310)이 되고 제2시트(120)와 접하고 있는 부분을 제외한 제1시트(110) 부분 및 그 위로 커버복합재층(200)이 적층된 부분이 제1평형역역으로 구분될 수 있다.
접합영역(310)에서 제2시트(120)가 제1시트(110)의 상면을 덮음에 따라 제2시트(120)가 경사지게 되는데 이와 같이 경사가 형성되고 그 위로 커버복합재층(200)이 적층된 부분이 경사영역(330)이 되고 제1시트(110)와 제2시트(120)가 접하고 있는 부분 및 경사진 부분을 제외한 제2시트(120) 부분 및 그 위로 커버복합재층(200)이 적층된 부분이 제2평형영역(340)으로 구분될 수 있다.
이음복합재층(100)과 커버복합재층(200)이 형성하는 하나의 세트(300)는 상기와 같이 접합영역(310), 제1평형영역(320), 경사영역(330), 제2평형영역(340)으로 구분될 수 있으며, 하부에 적층되는 별개의 세트를 구성하는 커버복합재층(200)은 제1시트(110)의 제1평형영역(320) 및 접합영역(310)과 접하게 되고 제2시트(120)의 제2평형영역(340)과 접하도록 연결될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 이음복합재층(100)과 상기 커버복합재층(200)이 구성하는 한 세트(300)의 접합영역(310)은 상면에 적층된 상부세트의 제1평형영역(320) 또는 제2평형영역(340)과 하면에 적층된 하부세트의 제1평형영역(320) 또는 제2평형영역(340) 사이에 위치할 수 있다.
접합영역(310)의 경우 이음복합재층(100)을 구성하는 제1시트(110)의 단부가 제2시트(120)의 단부가 서로 겹쳐지도록 배치됨에 따라 불가피하게 두께가 다른 영역보다 두껍게 형성된다. 이음복합재층(100)과 커버복합재층(200)이 서로 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성할 때 각각의 세트(300)에서 접합영역(310)의 위치가 서로 동일한 위치에 자리할 경우 접합영역(310)이 존재하는 위치만 두께가 다른 위치보다 두껍게 형성되어 시트 형태를 유지하기에 어려움이 있을 수 있다.
이에 따라 최대한 각각의 세트(300)에서 접합영역(310)이 자리하는 위치를 분산시켜 줌으로써 최종적으로 동일한 두께를 형성시켜 시트 형태를 유지할 수 있다. 따라서 어느 한 세트(300)의 접합영역(310)이 위에 적층된 다른 세트의 제1평형영역(320) 또는 제2평형영역(340)의 하부에 위치하도록 하고 또한, 밑에 적층된 다른 세트의 제1평형영역(320) 또는 제2평형영역(340)의 하부에 위치하게 하여 접합영역(310)이 자리하는 위치를 분산시키는 것이 가능하다.
도 2를 참조할 때 바람직하게는 본 발명에 따른 복합재 적층구조는 상기 이음복합재층(100) 또는 상기 커버복합재층(200)으로 형성된 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 상기 최상층과 상기 최하층을 보호하는 보호복합재층(400);을 더 포함할 수 있다.
보호복합재층(400)은 이음복합재층(100) 및 커버복합재층(200)이 서로 번갈아가면서 반복 적층되어 형성된 다층구조에서 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 각각 적층되어 최상층과 최하층을 보호할 수 있다. 보호복합재층(400)은 강화섬유와 강화섬유를 함침시키는 수지로 형성될 수 있다. 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 천연섬유 중에서 선택되는 한 종류 이상의 섬유로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 강화섬유를 함침시키는 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 열가소성 수지 또는 폴리우레탄(PU) 등의 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
바람직하게는 상기 보호복합재층(400)은 강성 및 강도를 보강하는 보강시트; 및 절연섬유를 포함하는 절연시트;를 포함할 수 있다.
보강시트는 탄성 및 인장강도가 높은 탄소섬유로 형성되어 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층됨으로써 전체적인 다층구조의 강성 및 강도를 보강시킬 수 있다. 절연시트의 경우 절연성을 갖는 유리섬유 또는 아라미드섬유로 형성되어 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층됨으로써 전위차에 따른 부식을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 복합재 적층구조를 갖는 시트가 금속 재질의 부품과 접할 때 이음복합재층(100) 또는 커버복합재층(200)에 탄소섬유가 포함될 경우 금속과의 접촉으로 인해 전위차에 따른 부식이 발생될 수 있다. 이와 같은 갈바닉 부식을 방지하기 위해 보호복합재층(400)의 최외층에 절연섬유로 형성된 절연시트가 적층될 수 있는 것이다.
바람직하게는 상기 커버복합재층(200)은 상기 제1강화섬유 또는 상기 제2강화섬유를 포함할 수 있다.
커버복합재층(200) 또한 강화섬유 및 강화섬유를 함침시키는 수지로 형성될 수 있는데 이때 강화섬유는 이음복합재층(100)을 구성하는 제1시트(110)의 제1강화섬유 또는 제2시트(120)의 제2강화섬유와 동일한 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 차체 패널은 패널부; 및 상기 패널부에 적층되어 다층구조를 형성하는 적층부;를 포함하며, 상기 적층부는 수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트(110)와 단부가 상기 제1시트(110)의 단부와 연결되어 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트(120)로 구성된 이음복합재층(100); 및 상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층(100)의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층(200);을 포함하며, 상기 이음복합재층(100)과 상기 커버복합재층(200)이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성한다.
패널부는 패널 형상으로서 바람직하게는 패널부의 경우 스틸, 알루미늄, 마그네슘 등과 같은 금속 재질로 형성될 수 있고 또는 강화섬유 및 강화섬유를 함침시키는 수지로 구성된 복합재 재질로 형성될 수 있다.
패널부 위로는 복합재 재질로 이루어진 적층부가 다층구조를 형성하면서 적층된다. 이와 같은 적층부는 복수의 이음복합재층(100)과 커버복합재층(200)으로 구성된다. 이음복합재층(100)은 제1강화섬유로 형성된 제1시트(110)와 제2강화섬유로 형성된 제2시트(120)가 구성하는 복합재층으로서 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 연결되어 이음복합재층(100)을 구성한다.
제1강화섬유와 제2강화섬유는 서로 다른 탄성을 갖는 별개의 종류로 구성될 수 있다. 이에 따라 이음복합재층(100)은 다른 종류의 강화섬유로 이루어질 수 있다. 제1시트(110)와 제2시트(120)는 각각의 단부가 서로 만나 연결되는 이음부를 형성한다.
커버복합재층(200)은 이음복합재층(100)의 상면에 적층됨으로써 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 연결된 이음부를 덮음으로써 커버한다. 제1시트(110)와 제2시트(120)가 형성하는 이음부에서 강화섬유가 단절되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성이 약화될 수 있음에도 커버복합재층(200)의 상부에서 이음부를 커버함으로써 보완이 이루어질 수 있다.
또한, 이음복합재층(100)과 커버복합재층(200)이 서로 번갈아 가면서 적층되어 다층구조를 형성함으로써 제1강화섬유 및 제2강화섬유로 이루어져 강화섬유의 연속성이 단절되는 이음부를 커버복합재층(200)이 상하면에서 커버할 수 있게 되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 보완해주는 것이 가능하다.
바람직하게는 상기 적층부는 상기 이음복합재층(100) 또는 상기 커버복합재층(200)으로 형성된 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 상기 최상층과 상기 최하층을 보호하는 보호복합재층(400);을 더 포함할 수 있다.
보호복합재층(400)은 이음복합재층(100) 및 커버복합재층(200)이 서로 번갈아가면서 반복 적층되어 형성된 다층구조에서 이음복합재층(100) 또는 커버복합재층(200)으로 이루어진 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 각각 적층되어 최상층과 최하층을 보호할 수 있다. 보호복합재층(400)은 강화섬유와 강화섬유를 함침시키는 수지로 형성될 수 있다. 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 천연섬유 중에서 선택되는 한 종류 이상의 섬유로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 강화섬유를 함침시키는 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 열가소성 수지 또는 폴리우레탄(PU) 등의 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
바람직하게는 상기 보호복합재층(400)은 상기 이음복합재층(100) 또는 상기 커버복합재층(200)이 형성하는 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 강성 및 강도를 보강하는 보강시트; 및 상기 보강시트의 상면 및 하면에 적층되며, 절연섬유를 포함하는 절연시트;를 포함할 수 있다.
보강시트는 탄성 및 인장강도가 높은 탄소섬유로 형성되어 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층됨으로써 전체적인 다층구조의 강성 및 강도를 보강시킬 수 있다. 절연시트의 경우 절연성을 갖는 유리섬유 또는 아라미드섬유로 형성되어 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층됨으로써 전위차에 따른 부식을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 차체 패널이 금속 재질의 부품과 접할 때 이음복합재층(100) 또는 커버복합재층(200)에 탄소섬유가 포함될 경우 금속 재질의 다른 차체 부품과의 접촉으로 인해 전위차에 따른 부식이 발생될 수 있다. 이와 같은 갈바닉 부식을 방지하기 위해 보호복합재층(400)의 최외층에 절연섬유로 형성된 절연시트가 적층될 수 있는 것이다.
도 3을 참조할 때 본 발명에 따른 차량용 파티션 패널은 관통홀(10)이 형성된 패널부; 및 상기 패널부에 적층되어 다층구조를 형성하는 적층부;를 포함하며, 상기 적층부는 수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트(110)와 단부가 상기 제1시트(110)의 단부와 연결되어 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트(120)로 구성된 이음복합재층(100); 및 상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층(100)의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층(200);을 포함하며, 상기 이음복합재층(100)과 상기 커버복합재층(200)이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성한다.
패널부는 패널 형상으로서 중앙영역에 스키스루를 위한 관통홀(10)이 형성된 형태이다. 바람직하게는 패널부의 경우 스틸, 알루미늄, 마그네슘 등과 같은 금속 재질로 형성될 수 있고 또는 강화섬유 및 강화섬유를 함침시키는 수지로 구성된 복합재 재질로 형성될 수 있다.
패널부 위로는 복합재 재질로 이루어진 적층부가 다층구조를 형성하면서 적층된다. 이와 같은 적층부는 복수의 이음복합재층(100)과 커버복합재층(200)으로 구성된다. 이음복합재층(100)은 제1강화섬유로 형성된 제1시트(110)와 제2강화섬유로 형성된 제2시트(120)가 구성하는 복합재층으로서 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 연결되어 이음복합재층(100)을 구성한다.
제1강화섬유와 제2강화섬유는 서로 다른 탄성을 갖는 별개의 종류로 구성될 수 있다. 이에 따라 이음복합재층(100)은 다른 종류의 강화섬유로 이루어질 수 있다. 제1시트(110)와 제2시트(120)는 각각의 단부가 서로 만나 연결되는 이음부를 형성한다.
커버복합재층(200)은 이음복합재층(100)의 상면에 적층됨으로써 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 연결된 이음부를 덮음으로써 커버한다. 제1시트(110)와 제2시트(120)가 형성하는 이음부에서 강화섬유가 단절되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성이 약화될 수 있음에도 커버복합재층(200)의 상부에서 이음부를 커버함으로써 보완이 이루어질 수 있다.
또한, 이음복합재층(100)과 커버복합재층(200)이 서로 번갈아 가면서 적층되어 다층구조를 형성함으로써 제1강화섬유 및 제2강화섬유로 이루어져 강화섬유의 연속성이 단절되는 이음부를 커버복합재층(200)이 상하면에서 커버할 수 있게 되어 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 보완해주는 것이 가능하다.
바람직하게는 상기 제1강화섬유의 탄성은 상기 제2강화섬유의 탄성보다 높게 형성되며, 상기 제1시트(110)는 상기 패널부의 하부에 적층되고, 상기 제2시트(120)는 상기 패널부의 상부에 적층될 수 있다.
관통홀(10)이 형성된 차량용 파티션 패널에서 강도 및 강성의 보강이 요구되는 부분은 도 4와 같다. 이에 따라 상부보다는 하부에 강도 및 강성의 보강이 요구된다. 따라서 서로 다른 종류의 강화섬유로 형성될 수 있는 이음복합재층(100)에서 제2강화섬유보다 상대적으로 탄성이 높은 제1강화섬유로 이루어진 제1시트(110)는 강도 및 강성의 보강이 요구되는 패널부의 하방에 적층되고 상대적으로 탄성이 낮은 제2강화섬유로 이루어진 제2시트(120)는 패널부의 상방에 적층될 수 있다.
바람직하게는 상기 관통홀(10) 하방에서 상기 관통홀(10) 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 상기 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태의 가상의 보강선(20)이 형성되고, 상기 제1강화섬유 및 상기 제2강화섬유의 배열방향은 상기 패널부의 폭방향과 나란하게 형성되며, 상기 이음부는 상기 보강선(20)을 따라 형성될 수 있다.
패널부에서 상방과 강성 및 강도의 보강이 요구되는 하방을 구분하는 가상의 보강선(20)은 도 4와 같이 관통홀(10) 하방에서 관통홀(10) 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 만나는 이음부는 가상의 보강선(20) 위에 놓이게 되도록 이음복합재층(100)이 패널부 위로 적층될 수 있는 것이다.
제1시트(110)를 형성하는 제1강화섬유 배열방향 및 제2시트(120)를 형성하는 제2강화섬유 배열방향은 패널부의 폭방향과 나란하게 형성되어 패널부 위로 적층될 수 있다. 여기서 패널부의 폭방향이란 본 발명에 따른 차량용 파티션 패널이 차량에 장착될 경우 차체의 폭방향에 대응되는 방향일 수 있다.
제1시트(110)는 제1강화섬유로 형성된 UD 테이프가 나란하게 배치된 형태로 이루어질 수 있고, 제2시트(120)는 제2강화섬유로 형성된 UD 테이프가 나란하게 배치된 형태로 이루어질 수 있다.
바람직하게는 제1시트(110)의 단부와 제2시트(120)의 단부가 일부 겹쳐지는 형태로 이음부를 형성할 수 있다. 이에 따라 서로 오버랩되어 면끼리 접하는 형태로 연결어 강화섬유의 연속성 단절로 인한 강도 및 강성의 기계적 물성의 약화를 최소화시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 커버복합재층(200)은 수지 및 일방향으로 배열된 제3강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제3시트(210)와 단부가 상기 제3시트(210)의 단부와 연결되어 연결부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제4강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제4시트(220)로 구성될 수 있다.
커버복합재층(200)은 이음복합재층(100)의 상면에 적층되어 이음부를 커버하되, 이음복합재층(100)과 마찬가지로 별개의 구성으로 이루어진 제3시트(210)와 제4시트(220)로 이루어져 각각의 단부가 연결되는 연결부를 형성할 수 있다. 이와 같이 커버복합재층(200)이 구성될 경우 이음복합재층(100)은 커버복합재층(200)의 상면에 적층되어 연결부를 커버하는 형태로 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 제3강화섬유의 탄성은 상기 제4강화섬유의 탄성보다 높게 형성되며, 상기 제3시트(210)는 상기 패널부의 하부에 적층되고, 상기 제4시트(220)는 상기 패널부의 상부에 적층될 수 있다.
서로 연결되어 연결부를 형성하는 제3시트(210) 및 제4시트(220)로 구성된 커버복합재층(200)에서 제4강화섬유보다 상대적으로 탄성이 높은 제3강화섬유로 이루어진 제3시트(210)는 이음복합재층(100) 상면에서 강도 및 강성의 보강이 요구되는 패널부의 하방에 적층되고 상대적으로 탄성이 낮은 제4강화섬유로 이루어진 제4시트(220)는 이음복합재층(100) 상면에서 패널부의 상방에 적층될 수 있다.
바람직하게는 상기 관통홀(10) 하방에서 상기 관통홀(10) 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 상기 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태의 가상의 보강선(20)이 형성되고, 상기 제3강화섬유 및 상기 제4강화섬유의 배열방향은 상기 패널부의 높이방향과 나란하게 형성되며, 상기 연결부는 상기 보강선(20)을 따라 형성될 수 있다.
패널부에서 상방과 강성 및 강도의 보강이 요구되는 하방을 구분하는 가상의 보강선(20)은 도 4와 같이 관통홀(10) 하방에서 관통홀(10) 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라 제3시트(210)의 단부와 제4시트(220)의 단부가 만나는 연결부는 가상의 보강선(20) 위에 놓이게 되도록 커버복합재층(200)이 적층될 수 있는 것이다.
제3시트(210)를 형성하는 제3강화섬유 배열방향 및 제4시트(220)를 형성하는 제4강화섬유 배열방향은 패널부의 높이방향과 나란하게 형성되어 적층될 수 있다. 여기서 패널부의 높이방향이란 본 발명에 따른 차량용 파티션 패널이 차량에 장착될 경우 차체의 높이방향에 대응되는 방향일 수 있다.
바람직하게는 이음복합재층(100)을 구성하는 제1시트(110)의 제1강화섬유 및 제2시트(120)의 제2강화섬유의 배열방향이 패널부의 폭방향과 나란할 경우 그 위로 적층되는 커버복합재층(200)을 구성하는 제3시트(210)의 제3강화섬유 및 제4시트(220)의 제4강화섬유 배열방향이 채널부의 높이방향과 나란하게 되어 0°, 90°, 0°, 90°로 적층각도가 번갈아 가면서 형성될 수 있고 이에 따라 차량용 파티션 패널의 강도 및 강성이 증대될 수 있다.
제3시트(210)는 제3강화섬유로 형성된 UD 테이프가 나란하게 배치된 형태로 이루어질 수 있고, 제4시트(220)는 제4강화섬유로 형성된 UD 테이프가 나란하게 배치된 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 관통홀 20 : 가상의 보강선
100 : 이음복합재층 110 : 제1시트
120 : 제2시트 200 : 커버복합재층
210 : 제3시트 220 : 제4시트
300 : 한 세트 310 : 접합영역
320 : 제1평형영역 330 : 경사영역
340 : 제2평형영역 400 : 보호복합재층

Claims (16)

  1. 수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트와 단부 하면이 상기 제1시트의 단부 상면과 접하도록 연결되어 서로 오버랩되는 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트로 구성된 이음복합재층; 및
    상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층;을 포함하며,
    상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성하고,
    상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 구성하는 한 세트는,
    상기 제1시트의 단부 및 상기 제2시트의 단부가 서로 접하는 접합영역;
    상기 접합영역을 제외한 상기 제1시트로 이루어진 제1평형영역;
    상기 접합영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어지며, 상기 접합영역으로 인해 경사가 형성된 경사영역; 및
    상기 접합영역 및 상기 경사영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어진 제2평형영역;을 포함하고,
    상기 제1평형영역과 상기 제2평형영역은 동일 평면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 복합재 적층구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 구성하는 한 세트의 접합영역은,
    상면에 적층된 상부세트의 제1평형영역 또는 제2평형영역과 하면에 적층된 하부세트의 제1평형영역 또는 제2평형영역 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 복합재 적층구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이음복합재층 또는 상기 커버복합재층으로 형성된 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 상기 최상층과 상기 최하층을 보호하는 보호복합재층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 적층구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보호복합재층은,
    강성 및 강도를 보강하는 보강시트; 및
    절연섬유를 포함하는 절연시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 적층구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버복합재층은 상기 제1강화섬유 또는 상기 제2강화섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 적층구조.
  8. 패널부; 및
    상기 패널부에 적층되어 다층구조를 형성하는 적층부;를 포함하며,
    상기 적층부는,
    수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트와 단부 하면이 상기 제1시트의 단부 상면과 접하도록 연결되어 서로 오버랩되는 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트로 구성된 이음복합재층; 및
    상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층;을 포함하며,
    상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성하고,
    상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 구성하는 한 세트는,
    상기 제1시트의 단부 및 상기 제2시트의 단부가 서로 접하는 접합영역;
    상기 접합영역을 제외한 상기 제1시트로 이루어진 제1평형영역;
    상기 접합영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어지며, 상기 접합영역으로 인해 경사가 형성된 경사영역; 및
    상기 접합영역 및 상기 경사영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어진 제2평형영역;을 포함하고,
    상기 제1평형영역과 상기 제2평형영역은 동일 평면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 차체 패널.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 적층부는,
    상기 이음복합재층 또는 상기 커버복합재층으로 형성된 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 상기 최상층과 상기 최하층을 보호하는 보호복합재층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 패널.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보호복합재층은,
    상기 이음복합재층 또는 상기 커버복합재층이 형성하는 최상층의 상면 및 최하층의 하면에 적층되어 강성 및 강도를 보강하는 보강시트; 및
    상기 보강시트의 상면 및 하면에 적층되며, 절연섬유를 포함하는 절연시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 패널.
  11. 관통홀이 형성된 패널부; 및
    상기 패널부에 적층되어 다층구조를 형성하는 적층부;를 포함하며,
    상기 적층부는,
    수지 및 일방향으로 배열된 제1강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제1시트와 단부 하면이 상기 제1시트의 단부 상면과 접하도록 연결되어 서로 오버랩되는 이음부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제2강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제2시트로 구성된 이음복합재층; 및
    상기 이음부를 커버하도록 상기 이음복합재층의 상면에 적층되는 복합재 재질의 커버복합재층;을 포함하며,
    상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 번갈아 가면서 반복 적층되어 다층구조를 형성하고,
    상기 이음복합재층과 상기 커버복합재층이 구성하는 한 세트는,
    상기 제1시트의 단부 및 상기 제2시트의 단부가 서로 접하는 접합영역;
    상기 접합영역을 제외한 상기 제1시트로 이루어진 제1평형영역;
    상기 접합영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어지며, 상기 접합영역으로 인해 경사가 형성된 경사영역; 및
    상기 접합영역 및 상기 경사영역을 제외한 상기 제2시트로 이루어진 제2평형영역;을 포함하고,
    상기 제1평형영역과 상기 제2평형영역은 동일 평면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 파티션 패널.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1강화섬유의 탄성은 상기 제2강화섬유의 탄성보다 높게 형성되며,
    상기 제1시트는 상기 패널부의 하부에 적층되고, 상기 제2시트는 상기 패널부의 상부에 적층되는 것을 특징으로 하는 차량용 파티션 패널.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 관통홀 하방에서 상기 관통홀 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 상기 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태의 가상의 보강선이 형성되고,
    상기 제1강화섬유 및 상기 제2강화섬유의 배열방향은 상기 패널부의 폭방향과 나란하게 형성되며,
    상기 이음부는 상기 보강선을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 파티션 패널.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 커버복합재층은 수지 및 일방향으로 배열된 제3강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제3시트와 단부가 상기 제3시트의 단부와 연결되어 연결부를 형성하고, 수지 및 일방향으로 배열된 제4강화섬유를 포함하는 복합재 재질의 제4시트로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 파티션 패널.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제3강화섬유의 탄성은 상기 제4강화섬유의 탄성보다 높게 형성되며,
    상기 제3시트는 상기 패널부의 하부에 적층되고, 상기 제4시트는 상기 패널부의 상부에 적층되는 것을 특징으로 하는 차량용 파티션 패널.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 관통홀 하방에서 상기 관통홀 하부 테두리에 대응되어 형성되다가 상기 패널부의 양단을 향해 상향 경사지는 형태의 가상의 보강선이 형성되고,
    상기 제3강화섬유 및 상기 제4강화섬유의 배열방향은 상기 패널부의 높이방향과 나란하게 형성되며,
    상기 연결부는 상기 보강선을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 파티션 패널.
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