KR101991595B1 - 적층 금속판 - Google Patents

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KR101991595B1
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아츠오 고가
겐이치로 다도코로
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

절곡부의 강도, 성형성, 및 외관을 향상시키는 것이 가능한, 신규이며 또한 개량된 적층 금속판을 제공한다. 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 프레임으로 구성되는 트러스가 매트릭스 형상으로 배치된 제1 트러스 구조체 및 제2 트러스 구조체를 구비하는 코어층과, 코어층의 한쪽의 표면에 설치되고, 적어도 제1 트러스 구조체의 정점에 접합되는 제1 금속판과, 코어층의 다른 쪽의 표면에 설치되고, 적어도 제2 트러스 구조체의 정점에 접합되는 제2 금속판을 구비하고, 제1 트러스 구조체는, 제2 트러스 구조체 및 제2 금속판 중 적어도 한쪽에 접합되고, 제2 트러스 구조체는, 제1 트러스 구조체 및 제1 금속판 중 적어도 한쪽에 접합되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판이 제공된다.

Description

적층 금속판{LAMINATED METAL PLATE}
본 발명은, 적층 금속판에 관한 것이다.
자동차 부재, 가전의 하우징, OA 기기 부품 등의 다양한 용도에 있어서, 경량이며, 강성 및 강도가 높고, 또한 가공성이 우수한 강판이 널리 요구되고 있다. 또한, 최근, 지구 온난화 대책으로서, CO2의 배출량이 엄격하게 규제되고 있어, 특히 수송체(예를 들어, 자동차, 트럭, 버스, 차량 등)의 용도에 있어서는, CO2의 배출량을 삭감하기 위해서, 경량화의 요구가 특히 높을 뿐만 아니라, 강성, 내충격성(충돌 안전성), 및 가공성도 높은 수준으로 요구된다. 이와 같은 요구에 대한 해결책으로서, 예를 들어 특허문헌 1 내지 3에 개시되어 있는 바와 같이, 트러스 구조체를 금속판 사이에 배치한 적층 금속판이 제안되어 있다. 당해 적층 금속판은, 수송체의 평면 및 곡면을 구성하는 패널로서 이용할 수 있다. 트러스 구조체는, 금속 프레임으로 구성되는 트러스(뿔체)가 매트릭스 형상으로 배치된 것이며, 역학적으로 유리한 구조 골조이다.
구체적으로는, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 사각형 또는 육각형의 격자가 형성된 격자체를 격자의 대각선을 따라 순차 산꺾기 및 골꺾기함으로써, 트러스 구조체를 제작한다. 그리고, 이 트러스 구조체의 양면을 금속판 사이에 배치함으로써 적층 금속판을 제작한다.
특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 금속 선재를 사용해서 트러스 구조체를 제작하고, 이 트러스 구조체의 양면을 금속판 사이에 배치함으로써 적층 금속판을 제작한다.
특허문헌 3에 개시된 기술에서는, 격자 형상으로 배치된 복수의 직선재와, 직선재끼리의 교점에 배치되고, 직선재를 회전 가능하게 지지하는 접점을 포함하는 격자체를 사용해서 트러스 구조체를 제작한다. 그리고, 이 트러스 구조체를 금속판 사이에 배치함으로써, 적층 금속판을 제작한다.
일본 특허공개 제2000-120218호 공보 일본 특허공개 제2013-230593호 공보 일본 특허공개 제2001-182151호 공보
이들 적층 금속판은, 경량화의 요구는 충족하지만, 어느 것도 금속판 간에 트러스 구조체가 1개밖에 배치되지 않았기 때문에, 적층 금속판을 절곡한 경우에, 당해 절곡 부분의 강도 저하, 성형 불량, 및 외관 불량이 발생할 수 있다는 문제가 있었다. 구체적으로는, 적층 금속판을 절곡하면, 한쪽의 금속판, 즉 굽힘 외측의 금속판은 인장 변형되고, 다른 쪽의 금속판, 즉 굽힘 내측의 금속판은, 압축 변형한다. 이때, 트러스는 인장 변형되는 금속판을 보강할 수 없다. 트러스의 저면측의 정점 간에는, 인장 변형 부분을 보강하는 부재가 없기 때문이다. 따라서, 인장 변형 부분이 크게 늘어난다. 즉, 인장 변형측의 금속판이 국소적으로 크게 변형된다. 이것에 수반하여, 트러스의 헤드 정점의 각도가 커지게 된다. 이로 인해, 트러스가 찌그러진다. 즉, 적층 금속판의 절곡부(코너부)가 찌그러진다. 이 결과, 절곡부의 강도가 급격하게 저하되고(강도 저하), 나아가서는, 절곡부가 파단될 가능성이 있다(성형 불량). 또한, 절곡부의 판 두께가 다른 부분의 판 두께와 달리, 트러스가 찌그러져 있으므로, 외관도 불량으로 된다(외관 불량). 예를 들어, 당해 적층 금속판을 이용하여, 자동차의 프레임과 같은 コ자형의 부재를 성형한 경우, 적층 금속판의 절곡부가 찌그러질 우려가 있다. 절곡부가 찌그러진 경우에는, 프레임 코너부의 외관 불량의 문제 외에도, 프레임 자체의 강도 저하가 발생하여, 내충격성(충돌 안전성)을 확보할 수 없을 가능성도 있다. 즉, 특허문헌 1 내지 3에 개시된 적층 금속판은, 강성, 내충격성(충돌 안전성), 및 가공성을 만족할 수 있는 것이 아니었다.
따라서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 절곡부의 강도, 성형성, 및 외관을 향상시키는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 적층 금속판을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 관점에 의하면, 프레임으로 구성되는 트러스가 매트릭스 형상으로 배치된 제1 트러스 구조체 및 제2 트러스 구조체를 구비하는 코어층과, 코어층의 한쪽의 표면에 설치되고, 적어도 제1 트러스 구조체의 정점에 접합되는 제1 금속판과, 코어층의 다른 쪽의 표면에 설치되고, 적어도 제2 트러스 구조체의 정점에 접합되는 제2 금속판을 구비하고, 제1 트러스 구조체는, 제2 트러스 구조체 및 제2 금속판 중 적어도 한쪽에 접합되고, 제2 트러스 구조체는, 제1 트러스 구조체 및 제1 금속판 중 적어도 한쪽에 접합되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판이 제공된다.
여기서, 프레임은 금속으로 구성되어도 된다.
또한, 제1 트러스 구조체 및 제2 트러스 구조체 중 적어도 한쪽의 트러스 구조체는, 금속판을 성형함으로써 제작되어도 된다.
또한, 제1 트러스 구조체 및 제2 트러스 구조체 중 적어도 한쪽의 트러스 구조체는, 펀칭 메탈을 성형함으로써 제작되어도 된다.
또한, 프레임은 수지로 구성되어도 된다.
또한, 제1 트러스 구조체의 정점은, 제1 및 제2 금속판에 접합되고, 제2 트러스 구조체의 정점은, 제1 및 제2 금속판에 접합되고, 또한 제1 트러스 구조체의 정점 간에 배치되어도 된다.
또한, 제2 트러스 구조체의 정점은, 제1 트러스 구조체의 정점 간의 중심에 배치되어도 된다.
또한, 제1 금속판의 코어층측의 표면, 및 제2 금속판의 코어층측의 표면 중, 적어도 한쪽에 형성된 수지층을 구비해도 된다.
또한, 수지층의 총 두께는, 코어층의 두께에 대략 일치해도 된다.
또한, 수지층은, 열가소성 수지로 구성되어도 된다.
또한, 제1 트러스 구조체 위에 제2 트러스 구조체가 적층되고, 또한 제1 트러스 구조체의 정점과 제2 트러스 구조체의 정점이 접합되어 있어도 된다.
또한, 제1 금속판의 코어층측의 표면, 제2 금속판의 코어층측의 표면, 및 제1 트러스 구조체와 제2 트러스 구조체의 접합 부분 중, 적어도 1개 이상의 부분에 형성된 수지층을 구비해도 된다.
또한, 수지층의 총 두께는, 코어층의 두께에 대략 일치해도 된다.
또한, 수지층은, 열가소성 수지로 구성되어도 된다.
또한, 제1 금속판에 접합되는 정점 간의 거리 및 제2 금속판에 접합되는 정점 간의 거리 중 적어도 한쪽은, 적층 금속판의 총 두께의 0.4배 이상 4.0배 이하여도 된다.
또한, 제1 금속판에 접합되는 정점 간의 거리 및 제2 금속판에 접합되는 정점 간의 거리 중, 적어도 한쪽은, 이하의 수식 (1)의 조건을 충족해도 된다.
(식 1)
0.57≤w/h≤3.7/α
수식 (1)에 있어서, w는, 제1 금속판에 접합되는 정점 간의 거리, 또는 제2 금속판에 접합되는 정점 간의 거리를 나타내고, h는, 제1 금속판과 제2 금속판과의 거리를 나타내며, α는, 굽힘 가공 시에 있어서의 코어층과 제1 금속판 또는 제2 금속판과의 접합 각도의 변화율을 나타낸다.
또한, 코어층과 제1 금속판 또는 제2 금속판과의 접합 각도는, 60 내지 150°여도 된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 금속 프레임으로 구성되는 트러스가 매트릭스 형상으로 배치된 트러스 구조체를 구비하는 코어층과, 코어층의 한쪽 표면에 설치되고, 트러스 구조체를 구성하는 제1 정점에 접합되는 제1 금속판과, 코어층의 다른 쪽의 표면에 설치되고, 트러스 구조체를 구성하는 제2 정점에 접합되는 제2 금속판과, 제1 금속판의 코어층측의 표면, 및 제2 금속판의 코어층측의 표면 중, 적어도 한쪽에 형성된 수지층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 트러스의 찌부러짐이 억제되고, 나아가서는, 절곡부의 강도, 성형성, 및 외관이 향상된다. 이 결과, 본 발명의 적층 금속판은, 경량화의 요구를 만족하면서, 강성, 내충격성(충돌 안전성), 및 가공성을 종래의 적층 금속판보다도 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 적층 금속판은, 수송체 등의 평면 및 곡면을 구성하는 패널 외에도, 충돌 안전성이 요구되는 구조 부재에도 이용할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 적층 금속판을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는, 코어층을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 코어층을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는, 트러스를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 트러스의 다른 예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은, 트러스의 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 트러스 구조체의 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은, 트러스 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 적층 금속판을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 적층 금속판의 다른 예를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 적층 금속판을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 12는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 적층 금속판을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 13은, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 적층 금속판을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 14는, 종래의 적층 금속판이 갖는 문제점을 설명하기 위한 측면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
<1. 배경 기술의 문제점 및 실시 형태의 개요>
본 발명자는, 종래의 적층 금속판이 갖는 문제점을 정밀히 조사한 결과, 제1 내지 제5 실시 형태에 따른 적층 금속판(11∼15)에 상도하기에 이르렀다. 따라서, 우선, 종래의 적층 금속판이 갖는 문제점에 대하여 도 14에 기초하여 설명한다.
적층 금속판(100)은, 종래의 적층 금속판의 일례이다. 적층 금속판(100)은, 금속판(110a, 110b)과, 코어층인 트러스 구조체(120)를 구비한다. 금속판(110a, 110b)은, 트러스 구조체(120)의 양면에 설치된다. 트러스 구조체(120)는, 금속 프레임(122)으로 구성되는 트러스(뿔체)(120a)가 매트릭스 형상으로 배치된 것이다. 트러스(120a)는, 예를 들어 정사각뿔의 형상을 취할 수 있다. 또한, 이 예에서는, 트러스(120a)의 헤드 정점(121a)이 금속판(110a)에 접합되어 있으며, 저면(121c)측의 정점(이하, 각 트러스의 저면측의 정점을 「바닥 정점」이라고도 칭함)(121b)이 금속판(110b)에 접합되어 있다. 각도 θ7은, 트러스(120a)와 금속판(110a)과의 접합 각도를 나타낸다. 여기서, 트러스(120a)와 금속판(110a)과의 접합 각도 θ7은, 이하의 수순으로 구해진다. 즉, 금속판(110a)과 트러스(120a)와의 접합점[여기서는 트러스(120a)의 헤드 정점(121a)]을 통과하고, 또한 금속판(110a)에 수직인 단면을 정의한다. 그리고, 이 단면과 트러스(120a)와의 교선을 특정하고, 이들 교선과 접합점으로 규정되는 각도를 접합 각도 θ7이라 한다.
이와 같은 적층 금속판(100)을 절곡함으로써 금속판(110b) 중, 어떤 트러스(120a)의 저면(121c)이 접합되는 부분(인장 변형 부분)(110c)이 인장 변형되고, 금속판(110a) 중, 당해 트러스(120a)의 헤드 정점(121a)이 접합되는 부분(압축 변형 부분)이 압축 변형[금속판(110a)의 면 방향으로의 압축 변형]된 경우, 트러스(120a)는 인장 변형 부분(110c)을 충분히 보강할 수 없다. 트러스의 저면(120c)의 정점(121b) 간에는 인장 변형 부분(110c)을 보강하는 부재가 없기 때문이다. 따라서, 금속판(110b) 중, 인장 변형 부분(110c)이 크게 늘어난다. 즉, 금속판(110b)이 국소적으로 크게 변형된다. 이것에 수반하여, 트러스(120a)의 접합 각도 θ7이 매우 커지게 된다. 이로 인해, 트러스(120a)가 찌그러진다. 즉, 적층 금속판(100)의 절곡부(코너부)가 찌그러진다. 이 결과, 절곡부의 강도가 저하되고(강도 저하), 나아가서는, 절곡부가 파단될 가능성이 있다(성형 불량). 또한, 절곡부의 판 두께가 다른 부분의 판 두께와 달리, 트러스(120a)가 찌그러져 있으므로, 외관도 불량으로 된다(외관 불량). 본 발명자는, 이와 같은 문제점을 정밀히 조사한 결과, 제1 내지 제5 실시 형태에 따른 적층 금속판(11∼15)에 상도하기에 이르렀다.
예를 들어, 도 1 및 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 및 제3 실시 형태에 따른 적층 금속판(11, 13)에서는, 제1 트러스 구조체(40)의 정점(41)은, 적어도 제1 금속판(20a)에 접합되고, 제2 트러스 구조체(50)의 정점(51)은, 적어도 제2 금속판(20b)에 접합된다. 또한, 제1 트러스 구조체(40)는, 제2 트러스 구조체(50) 및 제2 금속판(20b) 중 적어도 한쪽에 접합되고, 제2 트러스 구조체(50)는, 제1 트러스 구조체(40) 및 제1 금속판(20a) 중 적어도 한쪽에 접합된다. 따라서, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 단위 면적당 접합되는 정점의 수가 종래보다도 증대된다. 이에 의해, 절곡부의 강도, 성형성, 및 외관이 향상된다.
예를 들어, 제1 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점(41, 51)은, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 양쪽에 접합되어 있지만, 제2 트러스 구조체(50)의 정점 위치는 제1 트러스 구조체(40)의 정점 간에 배치된다. 이에 의해, 제1 금속판(20a), 및 제2 금속판(20b)의 단위 면적당 접합되는 정점의 수가 종래보다도 증대된다.
제3 실시 형태에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 트러스 구조체(40)는 제1 금속판(20a)에 접합되고, 제2 트러스 구조체(50)는 제2 금속판(20b)에 접합된다. 그리고, 코어층(30a) 내에서 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a)과 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(51a)이 접합되어 있다. 따라서, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 크기가 종래의 트러스 구조체보다도 작아지므로, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 단위 면적당 접합되는 정점의 수가 종래보다도 증대된다. 이하, 각 실시 형태를 상세히 설명한다.
<2. 제1 실시 형태>
(2-1. 적층 금속판의 전체 구성)
우선, 도 1에 기초하여, 제1 실시 형태에 따른 적층 금속판(11)의 전체 구성에 대하여 설명한다. 적층 금속판(11)은, 코어층(30)과, 코어층(30)의 양면에 설치되는 금속판(20)을 구비한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 한쪽의 금속판(20)을 제1 금속판(20a), 다른 쪽의 금속판(20)을 제2 금속판(20b)으로서 구별하는 경우가 있다.
(2-2. 금속판의 구성)
금속판(20)을 구성하는 금속의 종류(재질)는 특별히 제한되지 않는다. 금속판(20)의 바람직한 예는 강판이지만, 다른 종류의 금속판이어도 무방하다. 즉, 금속판을 구성하는 금속의 예로서는, 강, 알루미늄, 티타늄, 마그네슘, 구리, 니켈, 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 강판의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 본 실시 형태에서 사용 가능한 강판으로서는, 예를 들어 양철, 박 주석 도금 강판, 전해 크롬산 처리 강판(틴 프리 스틸), 니켈 도금 강판 등의 캔용 강판이나, 용융 아연 도금 강판, 용융 아연-철합금 도금 강판, 용융 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금 강판, 용융 알루미늄-실리콘 합금 도금 강판, 용융 납-주석 합금 도금 강판 등의 용융 도금 강판이나, 전기 아연 도금 강판, 전기 아연-니켈 도금 강판, 전기 아연-철합금 도금 강판, 전기 아연-크롬 합금 도금 강판 등의 전기 도금 강판 등의 표면 처리 강판, 냉연 강판, 열연 강판, 스테인리스 강판 등을 들 수 있다. 또한, 용접 접합을 실시하지 않는 경우, 강판은, 도장 강판, 프린트 강판, 필름 라미네이트 강판 등의 표면 처리 강판이어도 된다.
또한, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)은 서로 상이해도 된다. 구체적으로는, 굽힘 가공, 드로잉 가공 등이 필요한 용도에서는, 강도가 서로 다른 강판 간에 코어층(30)을 적층하여, 곡률 반경이 작아 가공이 어려운 면에 연강을 사용하고, 다른 쪽의 면에는 강도 확보를 위해, 고장력 강을 사용하는 것 등도 가능하다. 또한, 금속판(20)의 표면에, 밀착력이나 내식성 향상을 위해, 공지된 표면 처리를 실시하는 것도 가능하다. 이와 같은 표면 처리로서는, 예를 들어 크로메이트 처리(반응형, 도포형, 전해) 및 논 크롬 처리, 인산염 처리, 유기 수지 처리 등을 들 수 있지만, 이들로는 한정되지 않는다. 또한, 금속판(20)의 바람직한 두께는, 0.2㎜ 내지 2.0㎜이다. 금속판(20)의 두께가 0.2㎜ 미만에서는 굽힘 가공 시에 좌굴되기 쉬운 경우가 있다. 한편, 금속판(20)의 두께가 2.0㎜를 초과하면 경량화 효과가 불충분해지기 쉽다. 경량화의 관점에서는, 금속판(20)의 두께는 1.0㎜ 이하가 바람직하다.
또한, 제1 금속판(20a)의 두께 t1, 제2 금속판(20b)의 두께 t2는, 경량 효과를 손상시키지 않으면, 동일하지 않아도 되며, 한쪽을 두껍게 함으로써, 강 가공 시의 표층 강판의 좌굴, 파단을 회피하기 쉬워진다. 바람직한 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 두께의 비[제2 금속판(20b)의 두께 t2/제1 금속판(20a)의 두께 t1]는 0.8 이상 1.2 이하이다.
(2-3. 코어층의 구성)
코어층(30)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 트러스 구조체(40)와, 제2 트러스 구조체(50)를 구비한다. 제1 트러스 구조체(40)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 프레임(42)으로 구성되는 트러스(뿔체)(40a)가 매트릭스 형상으로 배치된 것이다. 트러스(40a)는, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 정사각 뿔의 형상으로 되어 있다. 트러스(40a)는, 5개의 정점(41)을 갖는다. 이하의 설명에서는, 이들 정점(41) 중, 헤드 정점을 헤드 정점(41a), 저면측의 정점(41)을 바닥 정점(41b)으로서 구별하는 경우가 있다.
프레임(42)을 구성하는 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 프레임(42)은, 금속판(20)과 마찬가지의 금속으로 구성되어 있어도 되며, 수지로 구성되어 있어도 된다. 여기서, 프레임(42)을 구성하는 수지는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 열가소성 수지로서는, 범용 수지, 범용 엔지니어링 플라스틱, 수퍼 엔지니어링 플라스틱 등을 들 수 있다. 범용 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐 등을 들 수 있다. 범용 엔지니어링 플라스틱으로서는, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 수퍼 엔지니어링 플라스틱으로서는, 비정질 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 불소 수지 등을 들 수 있다.
수지는 금속에 비해 강도의 점에서 뒤떨어진다. 따라서, 적층 금속판(11)이 강 가공(크게 구부리는 등의 가공)에 사용되는 경우, 프레임(42)은 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 적층 금속판(11)이 절곡의 불필요한 패널재, 혹은 경 가공용 부재로서 사용되는 경우, 프레임(42)은 금속, 수지 중 어느 하나로 구성되어도 된다. 프레임(42)을 수지로 구성함으로써, 적층 금속판(11)의 단열성, 절연성이 향상되고, 적층 금속판(11)이 경량화한다는 효과를 기대할 수 있다. 특히, 프레임(42)을 수퍼 엔지니어링 플라스틱으로 구성함으로써, 적층 금속판(11)의 내열성(예를 들어 150℃ 이상의 온도에 대한 내열성)이 특히 향상된다. 또한, 프레임(42)을 섬유 강화 수지(상기 수지 내에 카본 파이버, 유리 섬유 등의 섬유재를 포함한 것)로 구성함으로써, 프레임(42)의 강도를 올릴 수도 있다.
또한, 수지제의 트러스 구조체를 적층 금속판(11)의 표면에 적층해도 된다. 이 경우, 적층 금속판(11)의 표면 윤활성, 단열성을 더욱 향상시킬 수 있다.
트러스(40a)의 헤드 정점(41a)은, 제1 금속판(20a)에 접합되어 있으며, 바닥 정점(41b)은 제2 금속판(20b)에 접합되어 있다. 트러스(40a)와 제1 금속판(20a)과의 접합 각도 θ11은, 60 내지 150°인 것이 바람직하다. 접합 각도 θ11이 60 내지 150°로 되는 경우, 적층 금속판(11)이 전단 변형 및 판 두께 방향의 압축 변형에 강해지기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 전단 변형은, 적층 금속판(11)에 평행한 방향으로 힘을 가했을 때 발생하는 전단 변형을 의미하고, 판 두께 방향의 압축 변형은, 적층 금속판(11)에 수직인 방향으로 힘을 가했을 때 발생하는 압축 변형을 의미한다. 본 실시 형태에서는, 트러스(40a)의 프레임(42)이 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)의 표면에 대하여 경사져서 접합되어 있으므로, 전단 변형에 대한 강도가 커지게 된다. 또한, 접합 각도 θ11이 60° 미만으로 되는 경우, 코어층(30) 내에 차지하는 트러스(40a)의 개수가 증대되므로, 적층 금속판(11)의 질량이 증대된다. 따라서, 경량화의 관점에서 바람직하지 않다. 또한, 적층 금속판(11)의 전단 변형에 대한 내성이 저하될 가능성이 있다. 한편, 접합 각도 θ11이 150°를 초과할 경우, 적층 금속판(11)이 판 두께 방향의 압축 변형에 약해질 가능성이 있다. 적층 금속판(11)을 특히 판 두께 방향의 압축 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ11을 60 내지 90°로 하면 된다. 또한, 적층 금속판(11)을 특히 전단 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ11을 90° 초과 내지 150°로 하면 된다. 이 경우, 적층 금속판(11)은 더욱 경량화될 수 있다. 또한, 접합 각도 θ11을 150° 정도로 할 경우, 적층 금속판(11)은 판 두께 방향의 압축 변형에 약간 약해질 가능성이 있으므로, 후술하는 제2 실시 형태에서 설명되는 바와 같이, 수지층(21)을 제1 금속판(20a)의 표면에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 접합점이 수지층(21)에 의해 보강되고, 나아가서는, 적층 금속판(11)이 판 두께 방향의 압축 변형에 강해지게 된다.
여기서, 접합 각도 θ11은, 이하의 수순으로 구해진다. 즉, 제1 금속판(20a)과 트러스(40a)와의 접합점[여기서는 트러스(40a)의 헤드 정점(41a)]을 통과하고, 또한 제1 금속판(20a)에 수직인 단면을 정의한다. 그리고, 이 단면과 트러스(40a)와의 교선을 특정하여, 이들 교선과 접합점으로 규정되는 각도를 접합 각도 θ11이라 한다. 또한, 단면을 어떻게 정의할지에 따라 접합 각도 θ11의 크기가 변동될 수 있지만, 단면을 어떻게 정의한 경우라도, 접합 각도 θ11은 본 실시 형태에 나타내는 조건을 충족하는 것이 바람직하다. 도 4에 접합 각도 θ11의 예를 도시하였다.
또한, 트러스(40a)와 제2 금속판(20b)과의 접합 각도 θ12는, 60 내지 150°인 것이 바람직하다. 그 이유는 접합 각도 θ11에 관하여 설명한 이유와 마찬가지이다. 적층 금속판(11)을 특히 판 두께 방향의 압축 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ12를 60 내지 90°로 하면 된다. 또한, 적층 금속판(11)을 특히 전단 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ12를 90°초과 내지 150°로 하면 된다. 이 경우, 적층 금속판(11)은 더욱 경량화될 수 있다. 또한, 접합 각도 θ12를 150° 정도로 할 경우, 후술하는 제2 실시 형태에서 설명되는 바와 같이, 수지층(21)을 제2 금속판(20b)의 표면에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 접합점이 수지층(21)에 의해 보강된다.
여기서, 접합 각도 θ12는, 이하의 수순으로 구해진다. 즉, 제2 금속판(20b)과 트러스(40a)와의 접합점[여기서는 트러스(40a)의 바닥 정점(41b)]을 통과하고, 또한 제2 금속판(20b)에 수직인 단면을 정의한다. 그리고, 이 단면과 트러스(40a)와의 교선을 특정하고, 이들 교선과 접합점으로 규정되는 각도를 접합 각도 θ12라 한다. 또한, 단면을 어떻게 정의할지에 따라 접합 각도 θ12의 크기가 변동될 수 있지만, 단면을 어떻게 정의한 경우라도, 접합 각도 θ12는 본 실시 형태에 나타내는 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
트러스(40a)의 프레임(42)과 트러스(40a)의 저면(41c)이 이루는 각도 θ13은 30 내지 60° 정도인 것이 바람직하고, 45 내지 60° 정도인 것이 보다 바람직하다. 트러스(40a)의 높이, 즉 제1 트러스 구조체(40)의 높이(두께)는 특별히 제한되지 않지만, 적층 금속판(11)의 가공성 등을 고려하면, 1㎜ 이상 5㎜ 이하가 바람직하다.
또한, 제1 트러스 구조체(40)를 구성하는 트러스는, 도 5에 도시한 n각뿔형 트러스(60a)여도 된다. n각뿔형 트러스(60)는, 헤드 정점(61a), 바닥 정점(61b) 및 프레임(62)을 구비한다. n=3이 될 경우, n각뿔형 트러스는, 도 6에 도시한 삼각뿔형 트러스(70a)로 된다. 삼각뿔형 트러스(70a)는 헤드 정점(71a), 바닥 정점(71b) 및 프레임(72)을 구비한다. 삼각뿔형 트러스(70a)의 프레임(72)과 저면(71c)이 이루는 각도 θ14는 30 내지 60° 정도인 것이 바람직하고, 45 내지 60° 정도인 것이 보다 바람직하다. n각뿔형 트러스(60)에 대해서도 마찬가지이다. 도 7에, 삼각뿔형 트러스(70a)가 매트릭스 형상으로 배치된 트러스 구조체(70)를 나타낸다. 트러스(40a)의 형상으로서 무엇보다 바람직한 것은 도 4에 도시한 정사각뿔이다.
제2 트러스 구조체(50)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 프레임(52)으로 구성되는 트러스(뿔체)(50a)가 매트릭스 형상으로 배치된 것이다. 제2 트러스 구조체(50)는, 제1 트러스 구조체(40)와 마찬가지의 구성을 갖는다. 즉, 트러스(50a)는, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 정사각뿔의 형상으로 되어 있다. 트러스(50a)는 5개의 정점(51)을 갖는다. 이하의 설명에서는, 이 정점(51) 중, 헤드 정점을 헤드 정점(51a), 저면측의 정점(51)을 바닥 정점(51b)으로서 구별하는 경우가 있다.
프레임(52)을 구성하는 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 프레임(52)은, 프레임(42)과 마찬가지의 재료로 구성되어도 된다. 각 재료에 의한 효과는 프레임(42)에서 설명한 효과와 마찬가지이다.
트러스(50a)의 헤드 정점(51a)은, 제1 금속판(20a)에 접합되어 있으며, 바닥 정점(51b)은 제2 금속판(20b)에 접합되어 있다. 또한, 헤드 정점(51a)은, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a) 간에 배치된다. 헤드 정점(51a)은, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a) 간의 중심에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 바닥 정점(51b)은, 제1 트러스 구조체(40)의 바닥 정점(41b) 간에 배치된다. 바닥 정점(51b)은, 제1 트러스 구조체(40)의 바닥 정점(41b) 간의 중심에 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1 실시 형태에서는, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a) 및 제2 트러스 구조(50)의 헤드 정점(51a)이 제1 금속판(20a)에 접합되고, 제1 트러스 구조체(40)의 바닥 정점(41b) 및 제2 트러스 구조(50)의 바닥 정점(51b)이 제2 금속판(20b)에 접합된다. 그리고, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)와 제1 금속판(20a)과의 접합점을 통과하는 평면(가상 평면)이 코어층(30)의 한쪽의 표면을 형성한다. 또한, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조(50)와 제2 금속판(20b)과의 접합점을 통과하는 평면(가상 평면)이 코어층(30)의 다른 쪽 표면을 형성한다. 또한, 코어층(30)의 두께는, 코어층(30)의 표면 간 거리로서 규정된다. 코어층(30)의 두께는, 실질적으로는, 제1 트러스 구조체(40)[또는 제2 트러스 구조체(50)]의 높이에 상당한다. 후술하는 각 실시 형태에 있어서도, 코어층의 표면 및 두께는 마찬가지로 정의된다.
트러스(50a)와 제1 금속판(20a)과의 접합 각도 θ21은, 60 내지 150°인 것이 바람직하다. 그 이유는 접합 각도 θ11에 관하여 설명한 이유와 마찬가지이다. 적층 금속판(11)을 특히 판 두께 방향의 압축 변형으로 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ21을 60 내지 90°로 하면 된다. 또한, 적층 금속판(11)을 특히 전단 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ21을 90°초과 내지 150°로 하면 된다. 이 경우, 적층 금속판(11)은 더욱 경량화될 수 있다. 또한, 접합 각도 θ21을 150° 정도로 할 경우, 후술하는 제2 실시 형태에서 설명되는 바와 같이, 수지층(21)을 제1 금속판(20a)의 표면에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 접합점이 수지층(21)에 의해 보강된다.
접합 각도 θ21의 구하는 방법은 접합 각도 θ11의 구하는 방법과 마찬가지이다. 즉, 제1 금속판(20a)과 트러스(50a)와의 접합점[여기서는 트러스(50a)의 헤드 정점(51a)]을 통과하고, 또한 제1 금속판(20a)에 수직인 단면을 정의한다. 그리고, 이 단면과 트러스(50a)와의 교선을 특정하고, 이 교선과 접합점으로 규정되는 각도를 접합 각도 θ21이라 한다. 또한, 단면을 어떻게 정의할지에 따라 접합 각도 θ21의 크기가 변동할 수 있지만, 단면을 어떻게 정의한 경우라도, 접합 각도 θ21은 본 실시 형태에 나타내는 조건을 충족하는 것이 바람직하다. 도 4에 접합 각도 θ21의 예를 나타내었다.
또한, 트러스(50a)와 제2 금속판(20b)과의 접합 각도 θ22는, 60 내지 150°인 것이 바람직하다. 그 이유는 접합 각도 θ11에 관하여 설명한 이유와 마찬가지이다. 적층 금속판(11)을 특히 판 두께 방향의 압축 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ22를 60 내지 90°로 하면 된다. 또한, 적층 금속판(11)을 특히 전단 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ22를 90°초과 내지 150°로 하면 된다. 이 경우, 적층 금속판(11)은 더욱 경량화될 수 있다. 또한, 접합 각도 θ22를 150° 정도로 할 경우, 후술하는 제2 실시 형태에서 설명되는 바와 같이, 수지층(21)을 제2 금속판(20b)의 표면에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 접합점이 수지층(21)에 의해 보강된다.
여기서, 접합 각도 θ22는, 이하의 수순으로 구해진다. 즉, 제2 금속판(20b)과 트러스(50a)와의 접합점[여기서는 트러스(50a)의 바닥 정점(51b)]을 통과하고, 또한 제2 금속판(20b)에 수직인 단면을 정의한다. 그리고, 이 단면과 트러스(50a)와의 교선을 특정하고, 이들 교선과 접합점으로 규정되는 각도를 접합 각도 θ22라 한다. 또한, 단면을 어떻게 정의할지에 따라 접합 각도 θ22의 크기가 변동할 수 있지만, 단면을 어떻게 정의한 경우라도, 접합 각도 θ22는 본 실시 형태에 나타내는 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 트러스(50a)의 프레임(52)과 트러스(50a)의 저면이 이루는 각도 θ23은 30 내지 60° 정도인 것이 바람직하고, 45 내지 60° 정도인 것이 보다 바람직하다. 트러스(50a)의 높이, 즉 제2 트러스 구조체(50)의 높이(두께)는 특별히 제한되지 않지만, 적층 금속판(11)의 가공성 등을 고려하면, 1㎜ 이상 5㎜ 이하가 바람직하다. 트러스(50a)는, 도 5 내지 도 6에 도시한 트러스여도 된다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 적층 금속판(11)에서는, 제1 트러스 구조체(40)의 정점(41) 사이에 제2 트러스 구조체(50)의 정점(51)이 배치되므로, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 단위 면적당 접촉하는 정점의 수가 종래보다도 증대된다. 이에 의해, 절곡부의 강도, 성형성, 및 외관이 향상된다.
보다 구체적으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 적층 금속판(11)을 절곡함으로써 제2 금속판(20b) 중, 트러스(40a)의 저면이 접촉하는 부분(인장 변형 부분)(20c)이 인장 변형되고, 제1 금속판(20a) 중, 트러스(40a)의 헤드 정점(41a)이 접촉하는 부분(압축 변형 부분)이 압축 변형[제1 금속판(20a)의 면 방향으로의 압축 변형]된 경우, 인장 변형 부분(20c)은, 저면(41c)의 바닥 정점(41b) 간에 배치된 바닥 정점(51b)에 의해 보강된다. 바꿔 말하면, 인장 변형 부분이 바닥 정점(51b)에 의해 분할되므로, 국소적인 인장 변형이 억제된다. 이 결과, 접합 각도 θ11의 각도 변화가 억제된다. 즉, 트러스(40a)의 변형이 억제된다. 따라서, 적층 금속판(11)의 절곡부(코너부)의 찌부러짐도 억제된다. 이 결과, 절곡부의 강도가 향상되어, 절곡부의 파단이 억제된다. 또한, 절곡부의 판 두께와 다른 부분의 판 두께와의 차도 작아지므로, 외관도 향상된다. 따라서, 절곡부의 강도, 성형성, 및 외관이 향상된다.
여기서, 제1 금속판(20a)에 접합되는 헤드 정점(41a, 51a) 간의 거리 WL1은, 적층 금속판(11)의 총 두께[=h+t1+t2. 여기서, h는 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리임]의 0.4배 이상 4.0배 이하인 것이 바람직하고, 1.0배 이상 1.8배 이하인 것이 보다 바람직하다. 마찬가지로, 제2 금속판(20b)에 접합되는 바닥 정점(41b, 51b) 간의 거리 WL2는, 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.4배 이상 4.0배 이하인 것이 바람직하고, 1.0배 이상 1.8배 이하인 것이 보다 바람직하다. 정점 간 거리 WL1, WL2가 이들 범위 내의 값으로 되는 경우에, 트러스(40a)의 헤드 정점(41a)의 각도 변화가 보다 크게 억제된다. 이 결과, 절곡부의 강도가 보다 향상되어, 파단이 보다 크게 억제되고, 외관도 보다 향상된다.
정점 간 거리 WL1, WL2 중, 적어도 한쪽은, 이하의 수식 (1)의 조건을 충족하는 것이 더 바람직하다.
(수 1)
0.57≤w/h≤3.7/α
수식 (1)에 있어서, w는, 정점 간 거리 WL1, WL2를 나타내고, h는, 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)과의 거리를 나타내고, α는, 굽힘 가공 시에 있어서의 접합 각도(압축 변형측의 접합 각도)의 변화율을 나타낸다. 변화율 α는, 이하의 수순으로 산출된다. 즉, 어떤 곡률 반경으로 적층 금속판(11)을 구부렸을 때의 w의 변화량을 기하학 계산으로 산출하고, 그 결과에 기초하여, 접합 각도의 변화량을 산출한다. 그리고, 접합 각도의 변화량에 기초하여, 변화율 α를 산출한다. 또한, 변화율 α는, 이하의 수식 (2)로 나타낸다.
(식 2)
α=tan(θ'/2)/tan(θ/2)
수식 (2)에 있어서, θ'는 굽힘 가공 후의 접합 각도를 나타내고, θ는 굽힘 가공 전의 접합 각도를 나타낸다.
예를 들어, 적층 금속판(11)을 적층 금속판(11)의 총 두께와 동등한 곡률 반경으로 구부린 경우(소위 강 가공의 경우), α=1.5로 된다. 또한, 적층 금속판(11)을 적층 금속판(11)의 총 두께의 2배 정도의 곡률 반경으로 구부린 경우, α=1.25로 된다. 또한, 적층 금속판(11)을 절곡의 불필요한 패널재로서 사용하거나, 혹은 완만하게 구부린 경우(즉, 경 가공의 경우), α는 거의 1로 된다. 이와 같이, 변화율 α는 적층 금속판(11)을 어떻게 가공할지에 따라 결정된다. 단, α는 1 미만이 되는 일은 없다. α가 1 미만으로 되는 경우, 압축 변형측의 접합 각도가 굽힘 가공 전보다 작아지는 것을 의미하지만, 이와 같은 사상은 발생할 수 없기 때문이다.
또한, w/h는, tan(θ/2)(θ: θ11 내지 θ14 중, 압축 변형측의 접합 각도)를 나타낸다. 하한값 0.57은, tan(60/2)의 값이다. 즉, w/h가 0.57 미만으로 될 경우, 코어층(30) 내에 차지하는 트러스(40a)의 개수가 증대되므로, 적층 금속판(11)의 질량이 증대된다. 따라서, 경량화의 관점에서 바람직하지 않다. 또한, 적층 금속판(11)의 전단 변형에 대한 내성이 저하될 가능성이 있다. 상한값의 3.7은, tan(150/2)의 값이다. 즉, 상기 수식 (2)에 의하면, 굽힘 가공 후의 접합 각도가 150°를 초과하는 것은 바람직하지 않다. 접합 각도가 150°를 초과할 경우, 판 두께 방향의 압축 변형에 대한 내성이 저하될 가능성이 있기 때문이다.
또한, 코어층(30) 중, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점 간의 부분은, 제1 금속판(20a), 및 제2 금속판(20b)에 직접 접합되는 공극층부로 되고, 압축 저항이 저하된다. 이 결과, 적층 금속판(11)의 가공 시(예를 들어 절곡 시)에는, 코어층(30)의 공극 부분에 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)가 함입될 가능성이 있다. 따라서, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)의 함입 방지의 관점에서, 정점 간 거리 WL1은, 제1 금속판(20a)의 두께 t1의 30배 이하가 바람직하고, 10배 이하가 보다 바람직하다. 마찬가지로, 정점 간 거리 WL2는, 제2 금속판(20b)의 두께 t2의 30배 이하가 바람직하고, 10배 이하가 보다 바람직하다.
코어층(30)과 금속판(20)은, 접착제로 접합되어 있다. 접착제는 특별히 제한되지 않고, 트러스 구조체를 코어층에 사용한 적층 금속판에 사용되는 접착제라면 본 실시 형태에서도 문제없이 사용 가능하다. 단, 접착제의 내열성· 내구성을 확보한다는 관점에서, 에폭시 수지를 기재로 한 구조용 접착제가 바람직하며, 그 중에서도 경화제가 미리 혼합된 1액 가열 경화형 접착제가, 핸들링성의 면에서 더욱 바람직하다. 또한, 적층 금속판(11)의 용접성을 확보한다는 관점에서는, 도전성 접착제가 바람직하다. 이 도전성 접착제로서는, 예를 들어 전술한 바와 같은 접착제에, 알루미늄분, 니켈분이나 철분 등의 금속분을 소정량 첨가한 것 등을 들 수 있다. 또한, 코어층(30)과 금속판(20)은, 블레이즈 접합, 심 용접 등에 의해 접합되어도 된다.
(2-4. 트러스 구조체의 제조 방법)
다음으로, 제1 트러스 구조체(40), 및 제2 트러스 구조체(50)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 프레임(42, 52)이 금속 프레임으로 되는 경우에 대하여 설명한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 금속망(200)을 준비한다. 금속망(200)은, 프레임(201)이 망 형상으로 분포된 시트 형상의 부재이며, 다수의 개구(202)를 갖는다. 도 8에서는 개구(202)는 정사각형으로 되어 있지만, 개구(202)의 형상은 정사각형으로 한정되지 않는다. 또한, 금속망(200)의 종류는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 금속망(200)은, 금속 선재를 망 형상으로 직조함으로써 제작된 금속망(이하, 이와 같은 금속망을 「편조 금속망」이라고도 칭함)이어도 된다. 이 경우, 금속 선재가 프레임(201)으로 된다. 또한, 금속 선재의 연성을 고려해서 금속 선재의 직조 방법을 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 선재의 연성이 낮은 경우, 굽힘 가공 시에 금속 선재가 파단될 가능성이 있다. 따라서, 금속망의 세로선과 가로선의 교점(교차 부분)이 고정되지 않은 금속망을 제작함으로써, 교점에서 금속 선재끼리의 어긋남 변형이 발생하고, 파단의 방지가 가능하게 된다. 따라서, 금속 선재의 연성이 낮은 경우, 금속 선재끼리의 교점을 용접 고정하는 것은 부적당한 경우가 있다. 단, 이 경우, 프레임(201)끼리의 교차 부분이 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점을 구성하므로, 정점의 강도가 저하된다. 또한, 접착제 등의 접합재로 교점이 접합되어 있는 경우, 굽힘 가공 시의 어긋남 변형에 견디는 변형능을 갖는 접합재를 사용하면, 금속 선재의 파단을 방지하면서, 트러스 구조체의 형상 유지가 도모되므로, 바람직하다. 단, 금속망(200)을 산꺾기, 골꺾기할 때의 각도를 예각으로 할 경우, 프레임(201)이나 용접 부분이 파단될 가능성이 여전히 높다.
또한, 금속망(200)은, 금속판에 다수의 펀칭 구멍을 형성함으로써 제작된 금속망(소위 펀칭 메탈)이어도 된다. 이 경우, 펀칭 구멍 간의 금속 부분(소위 「바」)이 프레임(201)으로 된다. 또한, 금속망(200)은, 금속판에 다수의 절결을 형성한 후, 금속판을 절결의 길이 방향과 교차하는 방향으로 연신함(즉, 절결을 확장함)으로써 제작된 금속망(소위 익스팬드 메탈)이어도 된다. 이 경우, 확장된 절결 간의 금속 부분이 프레임(201)으로 된다. 금속망(200)이 펀칭 메탈 또는 익스팬드 메탈으로 되는 경우, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)는 금속판을 성형함으로써 제작되게 된다.
금속망(200)은, 상기 편조 금속망, 펀칭 메탈, 및 익스팬드 메탈 중, 펀칭 메탈 또는 익스팬드 메탈로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 금속망(200)은 펀칭 메탈로 구성되는 것이 더 바람직하다. 이 이유는 이하와 같다. 즉, 금속망(200)을 편조 금속망으로 구성하는 경우, 금속망을 편조할 필요가 있으므로, 금속망(200)의 제조 비용(원료 비용)이 증대된다. 또한, 프레임(201)끼리의 교차 부분이 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점을 구성하므로, 정점의 강도가 저하된다. 정점을 구성하는 프레임(201)끼리가 어긋날 가능성이 있기 때문이다. 이 문제를 해소하는 방법으로서, 프레임(201)끼리의 교차 부분을 용접하는 것이 생각된다. 그러나, 프레임(201)끼리의 교차 부분을 용접할 경우, 금속망(200)을 교대로 산꺾기, 골꺾기할 때, 프레임(201)이나 용접 부분이 파단될 가능성이 있다. 특히, 산꺾기, 골꺾기의 각도를 예각으로 할 경우, 프레임(201)이나 용접 부분이 파단될 가능성이 높다.
이 한편으로, 펀칭 메탈 및 익스팬드 메탈은, 금속판을 성형하는 것만으로 제작되므로, 편조 금속망에 비하여 제조 비용이 낮아진다. 또한, 정점의 강도도 확보된다.
또한, 금속망(200)을 펀칭 메탈로 구성한 경우, 금속판을 구멍을 뚫을 때의 구멍의 구조(형상, 두께, 사이즈 등)를 바꾸는 것만으로, 다양한 형상의 펀칭 메탈을 제작할 수 있다. 이 결과, 다양한 형상의 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 저비용으로 제작할 수 있다. 또한, 금속망(200)을 펀칭 메탈로 구성한 경우, 프레임(201)끼리의 교차 부분은 편평해지므로, 정점의 강도가 향상된다. 이 한편으로, 익스팬드 메탈은, 금속판에 절결을 형성한 후에 금속판을 연신함으로써 형성된다. 따라서, 프레임(201)끼리의 교차 부분에 요철이 형성된다. 그리고, 이 교차 부분은 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점을 형성하므로, 정점의 강도가 약간 저하될 가능성이 있다. 이와 같은 요철을 저감하는 방법으로서, 익스팬드 메탈을 프레스하는 방법이 고려되지만, 이 방법에서는, 프레스라고 하는 공정이 증가하므로 제조 비용이 증대된다. 또한, 익스팬드 메탈을 프레스함으로써 익스팬드 메탈의 요철부에 가공 왜곡이 발생한다. 이 결과, 트러스 성형 시에 요철 부분, 즉 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점(41, 51)을 형성하는 부분이 파단될[예를 들어, 정점(41, 51) 또는 그 근방에 균열이 생길] 우려가 있다. 그리고, 균열이 생긴 트러스 구조체를 사용해서 적층 금속판(11)을 제작할 경우, 이하의 문제가 발생할 수 있다. 즉, 적층 금속판(11)에 전단력이 걸릴 경우에, 응력이 균열 부분에 집중되어, 균열 부분으로부터 트러스 구조체의 프레임이 완전히 절단될 가능성이 있다. 따라서, 익스팬드 메탈을 사용해서 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 제작할 경우에는, 제2 실시 형태에 도시된 바와 같이, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)와 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)의 접합점을 수지층(21)으로 보호하면 된다. 이에 의해, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 한쪽 또는 양쪽에 균열이 생기고 있어도, 균열 부분을 수지층(21) 내에 매립할 수 있다. 이 경우, 적층 금속판(11)에 전단력이 걸려도, 균열 부분에 응력이 집중하기 어려워진다. 이 결과, 프레임(42, 52)의 절단이 억제된다.
이어서, 금속망(200)을 직선 A, B[개구(202)의 대각선을 연결한 직선]에서 교대로 산꺾기, 골꺾기함으로써, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 제작한다. 이 방법에 의하면, 트러스(40a, 50a)가 삼각뿔형, 정사각뿔형, 사각뿔형으로 되는 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 제작 가능하다.
또한, 프레임(42, 52)이 수지 프레임으로 되는 경우, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 금형을 준비하고, 이 금형을 사용해서 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 제작하면 된다.
(2-5. 적층 금속판의 제조 방법)
이어서, 제2 트러스 구조체(50)의 정점(51)이 제1 트러스 구조체(40)의 정점(41) 사이에 배치되도록 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 겹치게 한다. 이에 의해, 코어층(30)을 제작한다. 이어서, 코어층(30)의 양면에 접착제를 도포 시공하고, 코어층(30)의 양면에 금속판(20)을 접착한다. 접착은 상온 혹은 가열하에서 금속판(20)을 코어층(30)측에 가압함으로써 행해진다. 이것에 의해, 적층 금속판(11)을 제작한다.
이상에 의해, 제1 실시 형태에 의하면, 제1 트러스 구조체(40)의 정점(41) 사이에 제2 트러스 구조체(50)의 정점(51)이 배치되어 있으므로, 예를 들어 트러스(40a)의 저면(41c)이 접합되는 부분(인장 변형 부분)이 인장 변형될 경우에, 인장 변형 부분이 제2 트러스 구조체(50)의 정점(51)에 의해 보강된다. 따라서, 트러스(40a)의 찌그러짐이 억제되고, 나아가서는, 절곡부의 강도, 성형성 및 외관이 향상된다. 이 결과, 본 발명의 적층 금속판은, 경량화의 요구를 충족하면서, 강성, 내충격성(충돌 안전성), 및 가공성을 종래의 적층 금속판보다도 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 적층 금속판은, 수송체 등의 평면 및 곡면을 구성하는 패널 외에도, 충돌 안전성이 요구되는 구조 부재에도 이용할 수 있다.
<3. 제2 실시 형태>
(3-1. 적층 금속판의 전체 구성)
다음으로, 도 9 및 도 10에 기초하여, 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태에 따른 적층 금속판(12)은, 제1 실시 형태에 따른 적층 금속판(11)에 수지층(21)을 추가한 것이다.
구체적으로는, 제1 금속판(20a)의 표면[코어층(30)측의 표면]과, 제2 금속판(20b)의 표면[코어층(30)측의 표면]의 각각에 수지층(21)이 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 금속판(20a) 위의 수지층(21)을 제1 수지층(21a), 제2 금속판(20b) 위의 수지층(21)을 제2 수지층(21b)으로서 구별하는 경우가 있다. 제1 수지층(21a), 제2 수지층(21b) 중, 어느 하나는 생략되어도 된다.
그리고, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점은, 수지층(21) 내에 깊이 들어가 있으며, 제1 금속판(20a), 및 제2 금속판(20b)에 접합되어 있다. 이와 같이, 제2 실시 형태에서는, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)와 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)과의 접합점이 수지층(21)에 의해 보호되어 있다.
수지층(21)을 구성하는 수지의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 가공상의 관점 등에서, 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 열가소성 수지로서는, 범용 수지, 범용 엔지니어링 플라스틱, 수퍼 엔지니어링 플라스틱 등을 들 수 있다. 범용 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐 등을 들 수 있다. 범용 엔지니어링 플라스틱으로서는, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 수퍼 엔지니어링 플라스틱으로서는, 비정질 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 불소 수지 등을 들 수 있다.
수지층(21)을 전술한 열가소성 수지로 구성함으로써, 접합점을 보강할 수 있다. 구체적으로는, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)와 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)과의 박리 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 수지층(21)은 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)와 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)을 접합하는 접착제로서도 기능한다. 따라서, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서 사용한 접착제를 불필요로 할 수 있다. 또한, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)의 표면 위에 수지층(21)을 형성하는 것만으로, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)과 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 접합할 수 있다. 따라서, 적층 금속판(12)의 생산성이 향상된다.
또한, 수지층(21)을 범용 엔지니어링 플라스틱 또는 수퍼 엔지니어링 플라스틱으로 구성한 경우, 한층 더 보강 효과가 얻어진다. 구체적으로는 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 정점의 변형을 억제할 수 있다. 따라서, 적층 금속판(11)을 절곡할 때, 절곡부의 강도를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 수지층(21)을 수퍼 엔지니어링 플라스틱으로 구성한 경우, 적층 금속판(12)의 내열성(예를 들어, 150℃ 이상의 온도에 대한 내열성)이 향상된다. 또한, 수지층(21)을 구성하는 수지는 발포체여도, 벌크체여도 된다.
제1 수지층(21a)의 두께 ta1, 및 제2 수지층(21b)의 두께 ta2는 특별히 제한되지 않는다. 단, 도 10에 도시한 바와 같이, 이들 두께 ta1, ta2의 총합[즉, 수지층(21)의 총 두께]을 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리(=h)에 대략 일치시켜도 된다.
수지층(21)의 총 두께를 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)과의 거리에 대략 일치시킴으로써, 적층 금속판(12)의 판 두께 방향의 압축 변형에 대한 강도를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 사이를 수지만으로 충전한 적층 금속판도 압축 변형에 대한 강도가 크다. 그러나, 이 적층 금속판은, 전단 변형에 대한 강도가 매우 약하다. 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)과 수지층과의 계면은 평탄해지고 있기 때문이다. 이 한편으로, 제2 실시 형태에 따른 적층 금속판(12)에서는, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)과 수지층과의 계면에는 전술한 접합점이 다수 형성되어 있다. 또한, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 프레임(42, 52)은, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)의 표면에 대하여 경사져서 접합되어 있다. 따라서, 적층 금속판(12)은 전단 변형에 대한 강도도 크다. 또한, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)이 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)뿐만 아니라, 수지층(21)에서 유지되게 된다. 이로 인해, 적층 금속판(11)의 절단 시에 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)이 적층 금속판(11)의 두께 방향으로 변동되기 어렵다(두께 방향으로 깊이 들어가기 어려움).
(3-2. 적층 금속판의 제조 방법)
적층 금속판(12)은, 이하의 공정에 의해 제작 가능하다. 우선, 제1 실시 형태와 마찬가지의 공정에 의해 코어층(30)을 제작한다. 이어서, 제1 금속판(20a)의 표면에 수지 시트를 적층함으로써, 제1 금속판(20a)의 표면에 제1 수지층(21a)을 형성한다. 마찬가지의 공정에 의해, 제2 금속판(20b)의 표면에 제2 수지층(21b)을 형성한다. 이어서, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 가열하는 등에 의해, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 연화시킨다. 이어서, 코어층(30)과 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)을 접합한다. 이때, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)는, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 밀어내서 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)에 접촉한다. 그 후, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 냉각하는 등에 의해, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 경화시킨다. 이에 의해, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)는, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)에 접합된다. 즉, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)은 접착제로서 기능한다. 단, 접합 강도를 더 확보하는 관점에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 방법에 의한 접합 방법을 더 행해도 된다.
<4. 제3 실시 형태>
(4-1. 적층 금속판의 전체 구성)
다음으로, 도 11에 기초하여, 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 제3 실시 형태에 따른 적층 금속판(13)은, 제1 실시 형태에 따른 적층 금속판(11)의 코어층(30)을 코어층(30a)으로 치환한 것이다.
코어층(30a)은, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)가 적층된 것이다. 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a)은, 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(51a)에 접합되고, 제1 트러스 구조체(40)의 바닥 정점(41b)은, 제1 금속판(20a)에 접합되어 있다. 한편, 제2 트러스 구조체(50)의 바닥 정점(51b)은 제2 금속판(20b)에 접합되어 있다. 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)끼리는 전술한 접착제(또는 블레이즈 접합, 심 용접 등)에 의해 접합되어 있다. 또한, 도 11에서는 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)는 동일한 형상이지만, 서로 다른 형상이어도 된다.
적층 금속판(13)과, 종래의 적층 금속판(100)을 동일한 총 두께로 비교한 경우, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 크기[구체적으로는, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 구성하는 트러스(40a, 50a)의 크기]가 종래의 트러스 구조체보다도 작아지게 된다(도 11의 예에서는 종래의 절반이 됨). 따라서, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 단위 면적당 접합되는 정점(41, 51)의 수가 종래보다도 커지게 되므로, 적층 금속판(11)의 절곡부의 강도, 성형성 및 외관이 향상된다.
여기서, 트러스(40a)와 제1 금속판(20a)과의 접합 각도 θ5는, 60 내지 150°인 것이 바람직하다. 그 이유는 접합 각도 θ11에 관하여 설명한 이유와 마찬가지이다. 적층 금속판(13)을 특히 판 두께 방향의 압축 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ5를 60 내지 90°로 하면 된다. 또한, 적층 금속판(13)을 특히 전단 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ5를 90°초과 내지 150°로 하면 된다. 이 경우, 적층 금속판(13)은 더욱 경량화될 수 있다. 또한, 접합 각도 θ5를 150° 정도로 할 경우, 후술하는 제4 실시 형태에서 설명되는 바와 같이, 수지층(21)을 제1 금속판(20a)의 표면에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 접합점이 수지층(21)에 의해 보강된다.
여기서, 접합 각도 θ5는, 이하의 수순으로 구해진다. 즉, 제1 금속판(20a)과 트러스(40a)와의 접합점[여기서는 트러스(40a)의 바닥 정점(41b)]을 통과하고, 또한 제1 금속판(20a)에 수직인 단면을 정의한다. 그리고, 이 단면과 트러스(40a)와의 교선을 특정하고, 이들 교선과 접합점으로 규정되는 각도를 접합 각도 θ5라 한다. 또한, 단면을 어떻게 정의할지에 따라 접합 각도 θ5의 크기가 변동될 수 있지만, 단면을 어떻게 정의한 경우라도, 접합 각도 θ5는 본 실시 형태에 나타내는 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
또한, 트러스(50a)와 제2 금속판(20b)과의 접합 각도 θ6은, 60 내지 150°인 것이 바람직하다. 그 이유는 접합 각도 θ11에 관하여 설명한 이유와 마찬가지이다. 적층 금속판(13)을 특히 판 두께 방향의 압축 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ6을 60 내지 90°로 하면 된다. 또한, 적층 금속판(13)을 특히 전단 변형에 강하게 하고 싶은 경우, 접합 각도 θ6을 90°초과 내지 150°로 하면 된다. 이 경우, 적층 금속판(13)은 더욱 경량화될 수 있다. 또한, 접합 각도 θ6을 150° 정도로 할 경우, 후술하는 제4 실시 형태에서 설명되는 바와 같이, 수지층(21)을 제2 금속판(20b)의 표면에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 접합점이 수지층(21)에 의해 보강된다.
여기서, 접합 각도 θ6은, 이하의 수순으로 구해진다. 즉, 제2 금속판(20b)과 트러스(50a)와의 접합점[여기서는 트러스(50a)의 바닥 정점(51b)]을 통과하고, 또한 제2 금속판(20b)에 수직인 단면을 정의한다. 그리고, 이 단면과 트러스(50a)와의 교선을 특정하고, 이 교선과 접합점으로 규정되는 각도를 접합 각도 θ6이라 한다. 또한, 단면을 어떻게 정의할지에 따라 접합 각도 θ6의 크기가 변동될 수 있지만, 단면을 어떻게 정의한 경우라도, 접합 각도 θ6은 본 실시 형태에 나타내는 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 금속판(20a)에 접합되는 바닥 정점(41b) 간의 거리 WL1은, 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.4배 이상 4.0배 이하인 것이 바람직하고, 1.0배 이상 1.8배 이하인 것이 보다 바람직하다. 마찬가지로, 제2 금속판(20b)에 접합되는 바닥 정점(51b) 간의 거리 WL2는, 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.4배 이상 4.0 이하인 것이 바람직하고, 1.0배 이상 1.8배 이하인 것이 보다 바람직하다. 정점 간 거리 WL1, WL2가 이들 범위 내의 값으로 되는 경우에, 적층 금속판(13)의 절곡부의 강도, 성형성 및 외관이 보다 향상된다.
또한, 정점 간 거리 WL1, WL2 중 적어도 한쪽은, 전술한 수식 (1)의 조건을 충족하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 함입 방지의 관점에서, 정점 간 거리 WL1은, 제1 금속판(20a)의 두께 t1의 30배 이하가 바람직하고, 10배 이하가 보다 바람직하다. 마찬가지로, 정점 간 거리 WL2는, 제2 금속판(20b)의 두께 t2의 30배 이하가 바람직하고, 10배 이하가 보다 바람직하다.
(4-2. 적층 금속판의 제조 방법)
적층 금속판(13)은, 이하의 공정에 의해 제작 가능하다. 우선, 제1 실시 형태와 마찬가지의 공정에 의해 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 제작한다. 그리고, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a)과 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(51a)을 접합함으로써, 코어층(30a)을 제작한다. 접합의 방법은, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)과 코어층(30)을 접합하는 방법과 마찬가지이면 된다. 그 후에는 제1 실시 형태와 마찬가지의 공정을 행함으로써, 적층 금속판(13)을 제작한다.
<5. 제4 실시 형태>
(5-1. 적층 금속판의 전체 구성)
다음으로, 도 12에 기초하여, 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 제4 실시 형태에 따른 적층 금속판(14)은, 제3 실시 형태에 따른 적층 금속판(13)에 수지층(21)을 추가한 것이다.
구체적으로는, 제1 금속판(20a)의 표면[코어층(30)측의 표면]과, 제2 금속판(20b)의 표면[코어층(30)측의 표면]과, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 접합 부분과의 각각에 수지층(21)이 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 금속판(20a) 위의 수지층(21)을 제1 수지층(21a), 제2 금속판(20b) 위의 수지층(21)을 제2 수지층(21b), 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 접합 부분의 수지층(21)을 제3 수지층(21c)으로서 구별하는 경우가 있다. 제1 수지층(21a), 제2 수지층(21b) 및 제3 수지층(21c) 중, 어느 하나는 생략되어도 된다.
그리고, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 바닥 정점(41b, 51b)은, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b) 내에 깊이 박혀 있으며, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)에 접합되어 있다. 또한, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(41a, 51a)은, 제3 수지층(21c) 내에 깊이 박혀 있으며, 서로 접합되어 있다. 이와 같이, 제3 실시 형태에서는, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)와 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)과의 접합점이 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)에 의해 보호되어 있다. 또한, 제1 트러스 구조체(40)와 제2 트러스 구조체(50)와의 접합점도 제3 수지층(21c)에 의해 보호되어 있다.
수지층(21)을 구성하는 수지는 특별히 제한되지 않고, 제2 실시 형태와 마찬가지의 수지로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 제1 트러스 구조체(40)와 제2 트러스 구조체(50)를 접합하기 위한 접착제가 불필요해진다. 또한, 제1 트러스 구조체(40)와 제2 트러스 구조체(50)와의 박리 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a) 위에 제3 수지층(21c)을 형성하는 것만으로, 제1 트러스 구조체(40)와 제2 트러스 구조체(50)를 접합할 수 있다. 따라서, 적층 금속판(14)의 생산성이 향상된다.
또한, 제1 수지층(21a)의 두께 ta1, 제2 수지층(21b)의 두께 ta2, 및 제3 수지층(21c)의 두께 ta3은 특별히 제한되지 않는다. 단, 이들 두께 ta1, ta2, ta3의 총합[수지층(21)의 총 두께]은, 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리에 대략 일치시켜도 된다. 수지층(21)의 총 두께를 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리에 대략 일치시킴으로써, 적층 금속판(12)의 판 두께 방향의 압축 변형에 대한 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)이 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)뿐만 아니라, 수지층(21)으로 유지되게 된다. 이로 인해, 적층 금속판(15)의 절단 시에 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)이 적층 금속판(15)의 두께 방향으로 변동되기 어렵다(두께 방향으로 깊이 박히기 어려움).
(5-2. 적층 금속판의 제조 방법)
적층 금속판(14)은, 이하의 공정에 의해 제작 가능하다. 우선, 제1 실시 형태와 마찬가지의 공정에 의해 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 제작한다. 그리고, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a)과 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(51a)을 접합함으로써, 코어층(30a)을 제작한다. 구체적으로는, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a) 위에 수지 시트를 적층한다. 이어서, 가열 등에 의해 수지 시트를 연화시킨다. 이어서, 수지 시트 위로부터 제2 트러스 구조체(50)를 제1 트러스 구조체(40)에 압입함으로써, 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a)과 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(51a)을 접촉시킨다. 이어서, 수지 시트를 냉각하는 등에 의해, 수지 시트를 경화시킨다. 이에 의해, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)는 서로 접합된다. 또한, 수지 시트는 제3 수지층(21c)으로 된다. 단, 접합 강도를 더욱 확보하는 관점에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 방법에 의한 접합 방법을 더 행하여도 된다. 그 후에는 제3 실시 형태와 마찬가지의 공정을 행함으로써, 적층 금속판(14)을 제작한다.
<6. 제5 실시 형태>
(6-1. 적층 금속판의 전체 구성)
다음으로, 도 13에 기초하여, 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 제5 실시 형태에 따른 적층 금속판(15)은 코어층(30)을 제1 트러스 구조체(40)만으로 구성하고, 또한 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 사이를 수지층(21)으로 충전한 것이다. 즉, 제5 실시 형태에서는, 제1 금속판(20a)은 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a)(제1 정점)에 접합되고, 제2 금속판(20b)은 제1 트러스 구조체(40)의 바닥 정점(41b)(제2 정점)에 접합된다. 또한, 수지층(21)은 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)의 코어층(30)측의 표면에 설치되게 된다.
수지층(21)을 구성하는 수지는 특별히 제한되지 않고, 제2 실시 형태와 마찬가지의 수지로 구성되어 있어도 된다. 단, 수지층(21)의 두께는 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)과의 거리(=h)에 대략 일치한다. 제5 실시 형태에서는, 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 사이를 수지만으로 충전한 적층 금속판보다도 전단 변형 및 판 두께 방향의 압축 변형에 대한 강도가 커진다. 단, 트러스 구조체의 수가 적은 만큼, 전단 변형 및 판 두께 방향의 압축 변형에 대한 강도는, 도 10에 도시한 적층 금속판(12)보다도 작다.
또한, 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)이 제1 트러스 구조체(40)뿐만 아니라, 수지층(21)으로 유지되어 있다. 이로 인해, 적층 금속판(15)의 절단 시에 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)이 적층 금속판(15)의 두께 방향으로 변동되기 어렵다(두께 방향으로 깊이 박히기 어려움).
또한, 도 13의 예에서는, 수지층(21)의 두께가 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리(=h)에 대략 일치하고 있지만, 수지층(21)의 두께는 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)과의 거리(=h)보다도 작아도 된다. 이 경우, 제1 금속판(20a)의 표면, 제2 금속판(20b)의 표면 각각(또는 어느 한쪽)에 수지층(21)이 형성되고, 또한 수지층(21)의 총 두께가 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리(=h)보다도 작아지게 된다.
(6-2. 적층 금속판의 제조 방법)
적층 금속판(15)은, 이하의 공정에 의해 제작 가능하다. 우선, 제1 실시 형태와 마찬가지의 공정에 의해 제1 트러스 구조체(40)를 제작한다. 이어서, 제1 금속판(20a)의 표면에 수지 시트를 적층함으로써, 제1 금속판(20a)의 표면에 수지층(21)[제1 수지층(21a)]을 형성한다. 마찬가지의 공정에 의해, 제2 금속판(20b)의 표면에 수지층(21)[제2 수지층(21b)]을 형성한다. 여기서, 제1 수지층(21a)과 제2 수지층(21b)의 총 두께는 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)과의 거리(=h)에 대략 일치한다. 또한, 제1 금속판(20a)[또는 제2 금속판(20b)]의 표면만에 수지층(21)을 형성하고, 이 수지층(21)의 두께를 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리(=h)에 대략 일치시켜도 된다. 또한, 수지층(21)의 총 두께는 제1 금속판(20a)과 제2 금속판(20b)의 거리(=h)보다도 작아도 된다.
이어서, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 가열하는 등에 의해, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 연화시킨다. 이어서, 코어층(30)과 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)을 접합한다. 이때, 제1 트러스 구조체(40)는, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)을 밀어내서 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)에 접촉한다. 또한, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)은 일체화하고, 단일층으로 이루어지는 수지층(21)이 형성된다. 그 후, 수지층(21)을 냉각하는 등에 의해, 수지층(21)을 경화시킨다. 이에 의해, 제1 트러스 구조체(40)는 제1 금속판(20a) 및 제2 금속판(20b)에 접합된다. 즉, 제1 수지층(21a) 및 제2 수지층(21b)은 접착제로서 기능한다. 단, 접합 강도를 더욱 확보하는 관점에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 방법에 의한 접합 방법을 더욱 행해도 된다. 이상의 공정에 의해, 적층 금속판(15)을 제작한다.
실시예
(실시예 1)
(적층 금속판의 제작)
실시예 1에서는, 이하의 제법에 의해 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 제작하였다. 즉, 정사각형의 개구가 다수 형성된 익스팬드 메탈[재질 SPCC(JIS G3141), 프레임의 굵기 0.8㎜]을 준비하고, 이 익스팬드 메탈을 V자형의 홈을 부여한 금형으로 프레스 성형함으로써, 정사각뿔형의 트러스(40a)를 1열 제작하였다. 그리고, 익스팬드 메탈을 마찬가지의 금형으로 반복하여 프레스 성형함으로써, 트러스(40a)가 매트릭스 형상으로 배치된 제1 트러스 구조체(40)를 제조하였다. 마찬가지의 공정에 의해 제1 트러스 구조체(40)와 동일한 구조를 갖는 제2 트러스 구조체(50)도 제작하였다.
그리고, 제2 트러스 구조체(50)의 정점(51)이 제1 트러스 구조체(40)의 정점(41) 사이에 배치되도록 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 중첩시켰다. 구체적으로는, 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(51a)이 제1 트러스 구조체(40)의 헤드 정점(41a) 간의 중심에 배치되고, 제2 트러스 구조체(50)의 바닥 정점(51b)이 제1 트러스 구조체(40)의 바닥 정점(41b) 간의 중심에 배치되도록, 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 중첩시켰다. 이에 의해, 코어층(30)을 제작하였다. 이어서, 두께의 서로 다른 복수 종류의 냉연 강판[금속판(20)]을 준비하고, 이들 금속판(20)을 사용해서 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.35, 0.40, 1.0, 1.4, 1.8, 4.0, 4.5배로 되는 복수 종류의 적층 금속판(11)(실시예)을 제작하였다. 또한, 금속판(20)과 코어층(30)은 접착제(에폭시계)에 의해 접합하였다.
또한, 각 적층 금속판(10)에서는, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 두께를 동일하게 하고, 정점 간 거리 WL1, WL2를 금속판(20)[=제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)]의 두께의 10배로 하였다.
(절곡 시험)
이하의 방법에 의해 절곡 시험을 행하였다. 구체적으로는, 지점 간 거리 100㎜로 하고, 펀치(5R)로 50㎜까지 압입하였다. 그리고, 절곡부의 트러스의 헤드 정점의 각도, 즉 접합 각도 θ11의 변화를 눈으로 측정하였다. 이 결과, 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.40, 1.0, 1.4, 1.8, 4.0배로 되는 경우의 접합 각도 θ11의 변화는, 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.35, 4.5배로 되는 경우의 접합 각도 θ11의 변화보다도 작았다. 또한, 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 1.0, 1.4, 1.8배로 되는 경우의 접합 각도 θ11의 변화는, 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.40, 4.0배로 되는 경우의 접합 각도 θ11의 변화보다도 작았다.
또한, 각 적층 금속판(10)의 절곡부를 눈으로 관찰하였지만, 금속판(20)의 코어층(30)으로의 함입은 거의 볼 수 없었다.
이 결과, 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.4배 이상 4.0배 이하로 되는 경우에, 절곡부의 강도, 성형성, 및 외관이 보다 향상된다는 사실을 알게 되었다. 또한, 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 1.0배 이상 1.8배 이하인 것이 보다 바람직하다는 사실도 알게 되었다. 또한, 정점 간 거리 WL1, WL2가 금속판(20)의 두께의 10배 이하로 되는 경우에, 금속판(20)이 코어층(30)에 거의 함입되지 않는다는 사실도 알게 되었다.
다음으로, 비교예 1로서, 코어층(30)에 제1 트러스 구조체(40)만을 사용한 적층 금속판(100)(비교예 1)을 제작하였다. 적층 금속판(100)의 정점 간 거리 WL1, WL2는 적층 금속판(100)의 총 두께의 0.40배이며, 금속판(20)[=제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)]의 두께의 10배였다. 실시예 1과 마찬가지의 절곡 시험을 실시한 결과, 비교예에 따른 적층 금속판(100)의 접합 각도 θ7의 변화는, 모두 실시예 1에 따른 적층 금속판(11)의 접합 각도 θ11의 변화보다도 크고, 금속판(20)이 코어층(30)에 함입된다는 사실을 알게 되었다. 이상의 결과로부터, 실시예에 따른 적층 금속판(11)은, 비교예에 따른 적층 금속판(100)보다도 절곡부의 강도, 성형성, 및 외관이 향상된다는 사실을 알게 되었다.
(실시예 2)
실시예 1에서 제작한 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)의 헤드 정점(41a, 51a) 간을 접합함으로써, 실시예 2에 따른 코어층(30a)을 제작하였다. 이어서, 두께가 서로 다른 복수 종류의 냉연 강판[금속판(20)]을 준비하고, 이들 금속판(20)을 사용해서 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(13)의 총 두께의 0.35, 0.40, 1.0, 1.4, 1.8, 4.0, 4.5배로 되는 복수 종류의 적층 금속판(13)(실시예)을 제작하였다. 또한, 금속판(20)과 코어층(30a)의 접합, 및 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)끼리의 접합은 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 행하였다. 또한, 각 적층 금속판(13)에서는, 제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)의 두께를 동일하게 하고, 정점 간 거리 WL1, WL2를 금속판(20)[=제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)]의 두께의 10배로 하였다.
다음으로, 비교예 2의 코어층으로서, 트러스가 트러스(40a)의 2배의 크기를 갖는 트러스 구조체를 준비하였다. 그 후의 공정은 실시예 2와 마찬가지로 하여 비교예 2에 따른 적층 금속판(100)을 제작하였다. 적층 금속판(100)의 정점 간 거리 WL1, WL2는 적층 금속판(100)의 총 두께의 0.40배이며, 금속판(20)[=제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)]의 두께의 10배였다. 그리고, 적층 금속판(13, 100)의 각각에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 절곡 시험을 행하였다. 이 결과, 실시예 1과 마찬가지의 결과가 얻어졌다.
(실시예 3)
실시예 1과 마찬가지의 제조 방법에 의해, 정점 간 거리 WL1, WL2가 적층 금속판(11)의 총 두께의 0.40배이며, 금속판(20)[=제1 금속판(20a), 제2 금속판(20b)]의 두께의 30배, 35배인 적층 금속판(11)을 제작하였다. 그리고, 실시예 1과 마찬가지의 절곡 시험을 행하고, 절곡부를 눈으로 관찰하였다. 이 결과, 정점 간 거리 WL1, WL2가 금속판(20)의 두께 30배로 되는 경우, 금속판(20)의 코어층(30)으로의 약간의 함입을 볼 수 있었다. 또한, 정점 간 거리 WL1, WL2가 금속판(20)의 두께 35배로 되는 경우, 금속판(20)의 코어층(30)으로의 새로운 함입을 볼 수 있었다. 이 결과, 금속판(20)의 함입 방지의 관점에서, 정점 간 거리 WL1, WL2는, 금속판(20)의 두께의 30배 이하가 바람직하고, 10배 이하가 보다 바람직하다는 사실을 알게 되었다. 실시예 2의 적층 금속판(13)에 대해서도 마찬가지의 실험을 행하였지만, 마찬가지의 결과가 얻어졌다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이라면, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 2개의 제1 트러스 구조체(40) 및 제2 트러스 구조체(50)를 사용해서 코어층(30)을 제작하였지만, 3개 이상의 트러스 구조체를 사용해서 코어층(30)을 제작해도 된다.
10: 적층 금속판
20: 금속판
20a: 제1 금속판
20b: 제2 금속판
21: 수지층
21a: 제1 수지층
21b: 제2 수지층
21c: 제3 수지층
30, 30a: 코어층
40: 제1 트러스 구조체
41: 정점
50: 제2 트러스 구조체
51: 정점

Claims (18)

  1. 프레임으로 구성되는 트러스가 매트릭스 형상으로 배치된 제1 트러스 구조체 및 제2 트러스 구조체를 구비하는 코어층과,
    상기 코어층의 한쪽의 표면에 설치되고, 적어도 상기 제1 트러스 구조체의 정점에 접합되는 제1 금속판과,
    상기 코어층의 다른 쪽의 표면에 설치되고, 적어도 상기 제2 트러스 구조체의 정점에 접합되는 제2 금속판
    을 구비하고,
    상기 제1 트러스 구조체는, 상기 제2 트러스 구조체 및 상기 제2 금속판 중 적어도 한쪽에 접합되고,
    상기 제2 트러스 구조체는, 상기 제1 트러스 구조체 및 상기 제1 금속판 중 적어도 한쪽에 접합되고,
    상기 제1 트러스 구조체의 정점은, 상기 제1 및 제2 금속판에 접합되고,
    상기 제2 트러스 구조체의 정점은, 상기 제1 및 제2 금속판에 접합되고, 또한, 상기 제2 트러스 구조체의 정점은, 각각 상기 제1 트러스 구조체의 정점 간에 배치되고,
    상기 제2 트러스 구조체의 정점은, 상기 제1 트러스 구조체의 정점 간을 연결하는 직선 상에 배치되고, 또한, 상기 제1 트러스 구조체의 정점 간의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 트러스 구조체 및 제2 트러스 구조체 중, 적어도 한쪽의 트러스 구조체는, 금속판을 성형함으로써 제작되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 트러스 구조체 및 제2 트러스 구조체 중, 적어도 한쪽의 트러스 구조체는, 펀칭 메탈을 성형함으로써 제작되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속판의 상기 코어층측의 표면, 및 상기 제2 금속판의 상기 코어층측의 표면 중, 적어도 한쪽에 형성된 수지층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수지층의 총 두께는, 상기 코어층의 두께에 일치하는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 수지층은, 열가소성 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속판에 접합되는 정점 간의 거리, 및 상기 제2 금속판에 접합되는 정점 간의 거리 중 적어도 한쪽은, 상기 적층 금속판의 총 두께의 0.4배 이상 4.0배 이하인 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속판에 접합되는 정점 간의 거리, 및 상기 제2 금속판에 접합되는 정점 간의 거리 중 적어도 한쪽은, 이하의 수식 (1)의 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
    (식 1)
    0.57≤w/h≤3.7/α
    상기 수식 (1)에 있어서,
    w는, 상기 제1 금속판에 접합되는 정점 간의 거리, 또는 상기 제2 금속판에 접합되는 정점 간의 거리를 나타내고,
    h는, 상기 제1 금속판과 상기 제2 금속판과의 거리를 나타내고,
    α는, 굽힘 가공 시에 있어서의 상기 코어층과 상기 제1 금속판 또는 상기 제2 금속판과의 접합 각도의 변화율을 나타냄.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어층과 상기 제1 금속판 또는 상기 제2 금속판과의 접합 각도는, 60 내지 150°인 것을 특징으로 하는, 적층 금속판.
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