KR101906836B1 - 샌드위치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

상하로 관통된 복수의 홀이 마련된 허니콤 형태이며, 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간이 형성된 코어층; 일면이 상기 확장구간을 감싸는 형태로 상기 코어층의 상면 및 하면에 적층된 한 쌍의 접착층; 및 상기 접착층의 타면에 적층되어 외관을 이루는 스킨층;을 포함하는 샌드위치 패널이 소개된다.

Description

샌드위치 패널 및 그 제조방법 {SANDWICH PANEL AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 허니콤 형태의 코어층과 코어층을 감싸는 접착층 및 코어층으로 이루어지되 코어층의 상단 및 하단의 폭이 중앙부보다 증가하는 형태로 형성되어 서로 간의 접착성이 향상됨으로써 강성이 증대되고 높은 하중에도 박리현상을 방지하는 것이 가능한 샌드위치 패널에 관한 것이다.
허니콤 구조로 형성된 코어층을 포함하는 기존의 샌드위치 패널에서 코어층은 주로 종이와 폴리프로필렌(PP) 소재를 많이 사용하고 있으며, 발포폼재가 이용되기도 한다. 도 1에서 확인할 수 있는 것과 같이 코어층이 허니콤 구조로 형성될 경우 허니콤의 상단 및 하단과 접착층을 매개로 스킨층이 맞닿게 되는 부분이 선접촉이 일어나게 된다.
이와 같은 경우 접촉면적이 좁으며 그로 인해 접착력 또한 낮을 수 밖에 없다. 이에 따라 도 2에서 확인할 수 있는 것과 같이 층간 박리현상이 일어나게 된다.
접촉면적을 넓히기 위해 접착층의 접착력 있는 원료가 허니콤 사이로 흘러들어갈 수 있도록 원료를 액상 상태로 하는 방법을 적용할 수도 있지만 이 경우, 허니콤 사이로 흘러들어가는 접착층의 원료를 일정하게 규제할 수 있는 방법이 없기 때문에 성형 시 원료가 압력을 제대로 받지 못해 압착되지 않을 수도 있다. 또한, 허니콤 사이로 접착층의 원료가 흘러들어 갈수록 중량이 높아지게 된다.
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.
등록특허공보 제10-1534171호
본 발명은 허니콤 형태의 코어층과 코어층을 감싸는 접착층 및 코어층으로 이루어지되 코어층의 상단 및 하단의 폭이 중앙부보다 증가하는 형태로 형성되어 서로 간의 접착성이 향상됨으로써 강성이 증대되고 박리현상을 방지하는 것이 가능한 샌드위치 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 샌드위치 패널은 상하로 관통된 복수의 홀이 마련된 허니콤 형태이며, 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간이 형성된 코어층; 일면이 상기 확장구간을 감싸는 형태로 상기 코어층의 상면 및 하면에 적층된 한 쌍의 접착층; 및 상기 접착층의 타면에 적층되어 외관을 이루는 스킨층;을 포함한다.
상기 코어층은 상하로 관통된 복수의 홀을 형성하는 본체부; 및 상기 본체부의 상단 및 하단에 일체로서 형성되며, 끝단으로 향할수록 폭이 점차 증가하는 형태로 형성된 연결부;를 포함하고, 상기 접착층의 일면은 적어도 상기 연결부를 감싸도록 연결될 수 있다.
상기 코어층은 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질 또는 종이 재질로 형성되고, 상기 코어층의 상단 및 하단은 뭉개진 형태로 변형되어 상기 확장구간을 이룰 수 있다.
상기 접착층은 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성되고, 상기 스킨층은 부직포 형태로서 상기 접착층의 타면에 적층될 수 있다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널 제조방법은 상하로 관통된 복수의 홀이 마련된 허니콤 형태의 코어층 상단 및 하단을 가공하여 폭이 증가하는 확장구간을 형성시키는 가공단계; 및 상기 코어층의 상면 및 하면에 접착층을 매개로 외관을 이루는 스킨층을 적층시키되, 상기 코어층과 맞닿는 상기 접착층의 일면이 상기 확장구간을 감싸도록 연결하는 적층단계;를 포함한다.
상기 가공단계에서는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 코어층을 한 쌍의 롤 사이로 통과시키되, 상기 롤을 통해 상기 코어층에 열을 가하여 상기 코어층의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간을 이루도록 할 수 있다.
상기 가공단계에서는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 코어층을 금형 내에 안착시키고, 상기 금형을 통해 열 및 압력을 가하여 상기 코어층의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간을 이루도록 할 수 있다.
상기 적층단계 이전에는 오븐을 통해 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 접착층을 로프팅시키는 준비단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 적층단계에서는 하부의 제1스킨층, 로프팅된 하부의 제1접착층, 상기 코어층, 로프팅된 상부의 제2접착층 및 상부의 제2스킨층을 차례로 적층할 수 있다.
상기 가공단계에서는 종이 재질로 형성된 상기 코어층을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 상기 코어층의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간을 이룰 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 샌드위치 패널에 따르면 허니콤 형태의 코어층과 코어층을 감싸는 접착층 및 코어층으로 이루어지되 코어층의 상단 및 하단의 폭이 중앙부보다 증가하는 형태로 형성되어 서로 간의 접착성이 향상됨으로써 강성이 증대되고 박리현상을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널의 경우 차량용 러기지보드로 이용될 수 있다.
도 1은 기존의 샌드위치 패널을 나타낸 사진.
도 2는 기존의 샌드위치 패널이 박리된 모습을 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 샌드위치 패널을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 샌드위치 패널의 단면의 모습을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 샌드위치 패널의 단면의 모습을 나타낸 사진.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복합재 재질로 이루어진 코어층을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 종이 재질로 이루어진 코어층을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 3에서 확인할 수 있는 것과 같이 본 발명에 따른 샌드위치 패널은 상하로 관통된 복수의 홀이 마련된 허니콤 형태이며, 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간(110)이 형성된 코어층(100); 일면이 상기 확장구간(110)을 감싸는 형태로 상기 코어층(100)의 상면 및 하면에 적층된 한 쌍의 접착층(200); 및 상기 접착층(200)의 타면에 적층되어 외관을 이루는 스킨층(300);을 포함한다.
코어층(100)에는 코어층(100)의 두께에 대응되는 방향인 상하방향으로 관통된 형태의 홀이 연속되는 형태로 배열되는 허니콤(Honeycomb) 구조를 이룬다. 각각의 홀의 상부 개구부를 이루는 코어층(100)의 상단 및 하부 개구부를 이루는 코어층(100)의 하단에는 폭이 증가하는 확장구간(110)이 형성된다. 여기서 폭이란 상하방향과 수직하는 방향으로 형성된 길이에 해당할 수 있다.
코어층(100)은 확장구간(110)의 존재로 인해 코어층(100)을 상하방향으로 절개한 단면을 보면 "I" 빔 형상을 가짐을 확인할 수 있다.
접착층(200)은 코어층(100)의 상면과 하면에 연결된다. 접착성이 있는 재질로 형성된 것으로서 스킨층(300)을 코어층(100)의 상하방에 고정시키기 위함이다. 접착층(200)의 일면은 코어층(100)의 상면 및 하면에 연결되되, 확장구간(110)을 감싸는 형태로 연결된다. 적어도 확장구간(110)을 감싸는 형태로 연결될 수 있으며 상단과 하단 사이의 중앙부 일부까지 감싸는 형태로 연결될 수 있다.
접착층(200)이 열가소성 수지를 포함하는 재질로 형성될 경우 코어층(100)과 접착되기 전 접착층(200)의 일면이 반용융되어 점도가 있는 상태로 코어층(100)과 결합이 이루어짐으로써 확장구간(110)이 일면을 파고들게 된다. 이후 접착층(200)의 일면이 응고됨으로써 확장구간(110)을 감싸는 형태로 연결이 이루어질 수 있다. 반용융 상태란 열가소성 수지가 완전히 경화되기 전의 상태를 의미할 수 있다.
접착층(200)의 타면에는 스킨층(300)이 연결된다. 스킨층(300)을 외측으로 드러나며 외관을 형성하는 층이다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널의 경우 허니콤 상단 및 하단에 형성된 확장구간(110)의 존재로 인해 별도의 확장구간(110)이 마련되지 않은 허니콤과의 연결보다 접촉면적이 증가하여 코어층(100)과 스킨층(300) 간의 박리현상을 방지할 수 있고 샌드위치 패널의 강도 및 강성이 증대되는 효과를 기대할 수 있다.
도 4 및 도 5에서 확인할 수 있는 것과 같이 바람직하게는 상기 코어층(100)은 상하로 관통된 복수의 홀을 형성하는 본체부(120); 및 상기 본체부(120)의 상단 및 하단에 일체로서 형성되며, 끝단으로 향할수록 폭이 점차 증가하는 형태로 형성된 연결부(130);를 포함하고, 상기 접착층(200)의 일면은 적어도 상기 연결부(130)를 감싸도록 연결될 수 있다.
본체부(120)는 상하로 관통된 복수의 홀이 연속되는 허니콤 구조로 형성된다. 여기서 상하방향이란 도 4의 L과 대응되는 방향일 수 있다.
한편, 연결부(130)는 본체부(120)의 상단 및 하단에 본체부(120)와 일체를 이루도록 형성된다. 끝단으로 갈수록 폭이 점차로 넓어지는 형태로 형성되어 접착층(200) 일면과의 접촉면적을 증가시킨다. 폭방향이란 도 4의 D와 대응되는 방향일 수 있다.
도 6 및 도 7에서 확인할 수 있는 것과 같이 바람직하게는 상기 코어층(100)은 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질 또는 종이 재질로 형성되고, 상기 코어층(100)의 상단 및 하단은 뭉개진 형태로 변형되어 상기 확장구간(110)을 이룰 수 있다.
코어층(100)이 열가소성 수지의 일종인 폴리프로필렌(Poly Propylene : PP)을 포함하는 복합재 재질 또는 종이 재질로 형성되고 본 발명에 따른 샌드위치 패널의 제조과정에서 코어층(100)의 상단 및 하단을 별도로 다지는 과정을 수행함으로써 뭉개진 형상을 가지게 된다. 이에 따라 폭이 증가되는 확장구간(110)이 형성되고 접착층(200) 일면과의 접촉면적이 증가됨으로써 박리현상 방지와 강도 및 강성 증대 효과를 기대할 수 있다.
복합재 재질이란 수지로 이루어진 플라스틱에 강화섬유가 보강된 형태로서 강화섬유란 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유, 천연섬유 중에 선택되는 한 종류 이상의 섬유로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
바람직하게는 상기 접착층(200)은 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성되고, 상기 스킨층(300)은 부직포 형태로서 상기 접착층(200)의 타면에 적층될 수 있다.
접착층(200)의 경우 열가소성 수지의 일종인 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성되며 코어층(100) 및 스킨층(300)과 결합 시 접착층(200)의 표면을 반용융 상태로 형성시킨다. 이로써 접착층(200) 일면에 확장구간(110)이 형성된 코어층(100)을 결합시킬 수 있고 접착층(200) 타면에 스킨층(300)을 결합시킬 수 있다.
접착층(200)의 타면에 적층되는 스킨층(300)의 경우 넌우븐(Non-woven) 형태의 부직포 형태로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 샌드위치 패널의 외관을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널 제조방법은 상하로 관통된 복수의 홀이 마련된 허니콤 형태의 코어층(100) 상단 및 하단을 가공하여 폭이 증가하는 확장구간(110)을 형성시키는 가공단계; 및 상기 코어층(100)의 상면 및 하면에 접착층(200)을 매개로 외관을 이루는 스킨층(300)을 적층시키되, 상기 코어층(100)과 맞닿는 상기 접착층(200)의 일면이 상기 확장구간(110)을 감싸도록 연결하는 적층단계;를 포함한다.
가공단계에서는 상하방향으로 관통된 형태의 홀이 연속되는 형태로 배열되는 허니콤 구조의 코어층(100)을 마련하되 상단 및 하단을 가공하여 폭이 증가하는 확장구간(110)을 형성시킨다. 이에 따라 복수의 홀의 상부 개구부 측과 하부 개구부 측에는 각각 확장구간(110)이 형성된다.
이후 적층단계에서는 코어층(100)의 상면 및 하면에 접착층(200)을 매개로 스킨층(300)을 연결시킨다. 접착층(200)의 일면은 코어층(100)의 상단 및 하단에 형성된 확장구간(110)을 감싸도록 코어층(100)과 연결되고 접착층(200)의 타면은 스킨층(300)이 적층된 형태를 이룬다.
확장구간(110)을 감싸도록 접착층(200)을 코어층(100)에 연결시킴으로써 접착층(200)에 접촉되는 코어층(100)의 접촉면적을 증대시킬 수 있다. 이에 따라 코어층(100)과 접착층(200)을 매개로 한 스킨층(300) 간의 박리현상을 방지할 수 있고 샌드위치 패널의 강도 및 강성이 증대되는 효과를 기대할 수 있다.
바람직하게는 상기 가공단계에서는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 코어층(100)을 한 쌍의 롤 사이로 통과시키되, 상기 롤을 통해 상기 코어층(100)에 열을 가하여 상기 코어층(100)의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간(110)을 이루도록 할 수 있다.
가공단계에서는 코어층(100)의 상단 및 하단을 뭉개트려 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간(110)을 형성시키는바, 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질의 코어층(100)을 한 쌍의 롤 사이에 통과시키되 롤의 온도를 상승시킴으로써 한 쌍의 롤 사이를 통과하는 코어층(100)에 열을 가한다.
롤과 가까운 코어층(100)의 상단 및 하단이 열에 의해 변형됨으로써 뭉개지게 되어 폭이 증가하는 확장구간(110)이 형성된다.
다른 실시예로서 바람직하게는 상기 가공단계에서는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 코어층(100)을 금형 내에 안착시키고, 상기 금형을 통해 열 및 압력을 가하여 상기 코어층(100)의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간(110)을 이루도록 할 수 있다.
가공단계에서는 코어층(100)의 상단 및 하단을 뭉개트려 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간(110)을 형성시키는바, 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질의 코어층(100)을 금형 내에 배치시키되 금형 내부로 열과 압력을 가하여 금형 내부에 안착된 코어층(100)에 열과 압력을 가한다.
금형과 가까운 코어층(100)의 상단 및 하단이 열 및 압력에 의해 변형됨으로써 뭉개지게 되어 폭이 증가하는 확장구간(110)이 형성된다.
바람직하게는 상기 적층단계 이전에는 오븐을 통해 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 접착층(200)을 로프팅시키는 준비단계;를 더 포함할 수 있다.
준비단계에서는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질의 접착층(200)의 코어층(100) 및 스킨층(300)과의 접착력을 향상시키기 위해 접착층(200)의 표면이 반용융 상태가 되도록 한다. 이를 위해 접착층(200)을 레일이 형성된 오븐에 통과시킴으로써 로프팅(Lofting) 과정을 수행한다.
이후 로프팅된 상태의 적층단계를 통해 접착층(200)의 일면에 코어층(100)을, 접착층(200)의 타면에 스킨층(300)을 접합시키고 경화시킴으로써 층 간의 결합력을 증대시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 적층단계에서는 하부의 제1스킨층, 로프팅된 하부의 제1접착층, 상기 코어층(100), 로프팅된 상부의 제2접착층 및 상부의 제2스킨층을 차례로 적층할 수 있다.
스킨층(300)은 하부에 위치하는 제1스킨층 및 상부에 위치하는 제2스킨층으로 구분되고, 접착층(200)은 제1스킨층과 코어층(100) 사이에 위치하는 제1접착층 및 코어층(100)과 제2스킨층 사이에 위치하는 제2접착층으로 구분될 수 있다.
적층단계에서는 제1스킨층을 먼저 배치시키고 그 위로 로프팅된 상태의 제1접착층을 배치하며 그 위로 코어층(100)을 배치한다. 다음으로 코어층(100) 위로 로프팅된 상태의 제2접착층을 배치하고 그 위로 제2스킨층을 배치한다.
바람직하게는 상기 가공단계에서는 종이 재질로 형성된 상기 코어층을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 상기 코어층(100)의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간(110)을 이룰 수 있다.
가공단계에서는 코어층(100)의 상단 및 하단을 뭉개트려 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간(110)을 형성시키는바, 종이 재질의 코어층(100)을 한 쌍의 롤 사이에 통과시킴으로써 한 쌍의 롤 사이를 통과하는 코어층(100)의 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간(110)이 형성된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 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.
100 : 코어층 110 : 확장구간
120 : 본체부 130 : 연결부
200 : 접착층 300 : 스킨층

Claims (10)

  1. 상하로 관통된 복수의 홀이 마련된 허니콤 형태이며, 상단 및 하단에 폭이 증가하는 확장구간이 형성된 코어층;
    일면이 상기 확장구간을 감싸는 형태로 상기 코어층의 상면 및 하면에 적층된 한 쌍의 접착층; 및
    상기 접착층의 타면에 적층되어 외관을 이루는 스킨층;을 포함하고,
    상기 코어층은 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질 또는 종이 재질로 형성되고,
    상기 코어층의 상단 및 하단은 열 및 압력 중 적어도 어느 하나에 의해 뭉개진 형태로 변형되어 상기 확장구간을 이루는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어층은,
    상하로 관통된 복수의 홀을 형성하는 본체부; 및
    상기 본체부의 상단 및 하단에 일체로서 형성되며, 끝단으로 향할수록 폭이 점차 증가하는 형태로 형성된 연결부;를 포함하고,
    상기 접착층의 일면은 적어도 상기 연결부를 감싸도록 연결되는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층은 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성되고,
    상기 스킨층은 부직포 형태로서 상기 접착층의 타면에 적층된 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
  5. 상하로 관통된 복수의 홀이 마련된 허니콤 형태의 코어층 상단 및 하단을 가공하여 폭이 증가하는 확장구간을 형성시키는 가공단계; 및
    상기 코어층의 상면 및 하면에 접착층을 매개로 외관을 이루는 스킨층을 적층시키되, 상기 코어층과 맞닿는 상기 접착층의 일면이 상기 확장구간을 감싸도록 연결하는 적층단계;를 포함하고,
    상기 가공단계에서는 상기 코어층의 상단 및 하단에 열 및 압력 중 적어도 어느 하나를 가하여 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가공단계에서는,
    폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 코어층을 한 쌍의 롤 사이로 통과시키되, 상기 롤을 통해 상기 코어층에 열을 가하여 상기 코어층의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 가공단계에서는,
    폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 코어층을 금형 내에 안착시키고, 상기 금형을 통해 열 및 압력을 가하여 상기 코어층의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 적층단계 이전에는,
    오븐을 통해 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 복합재 재질로 형성된 상기 접착층을 로프팅시키는 준비단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 적층단계에서는,
    하부의 제1스킨층, 로프팅된 하부의 제1접착층, 상기 코어층, 로프팅된 상부의 제2접착층 및 상부의 제2스킨층을 차례로 적층하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널 제조방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 가공단계에서는,
    종이 재질로 형성된 상기 코어층을 한 쌍의 롤 사이로 통과시켜 상기 코어층의 상단 및 하단을 뭉개진 형태로 변형시킴으로써 상기 확장구간을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널 제조방법.
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