KR102217436B1 - Laminate and molded product including the same - Google Patents

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KR102217436B1 KR1020170154879A KR20170154879A KR102217436B1 KR 102217436 B1 KR102217436 B1 KR 102217436B1 KR 1020170154879 A KR1020170154879 A KR 1020170154879A KR 20170154879 A KR20170154879 A KR 20170154879A KR 102217436 B1 KR102217436 B1 KR 102217436B1
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Abstract

적층체 및 이를 포함하는 성형품이 개시된다. 상기 적층체는, 제1 섬유강화 복합재, 제2 섬유강화 복합재, 상기 제1 섬유강화 복합재와 상기 제2 섬유강화 복합재의 사이에 배치된 다공성 물질 및 상기 제1 섬유강화 복합재와 상기 제2 섬유강화 복합재 및 상기 다공성 물질에 코팅된 고분자 수지를 포함한다. 상기 성형품은, 차량용 루프패널일 수 있다.A laminate and a molded article including the same are disclosed. The laminate may include a first fiber-reinforced composite material, a second fiber-reinforced composite material, a porous material disposed between the first fiber-reinforced composite material and the second fiber-reinforced composite material, and the first fiber-reinforced composite material and the second fiber-reinforced composite material. It includes a composite material and a polymer resin coated on the porous material. The molded article may be a roof panel for a vehicle.

Description

적층체 및 이를 포함하는 성형품{LAMINATE AND MOLDED PRODUCT INCLUDING THE SAME}Laminate and molded articles including the same {LAMINATE AND MOLDED PRODUCT INCLUDING THE SAME}

본 발명은 적층체 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.The present invention relates to a laminate and a molded article including the same.

기존의 자동차용 루프의 경우, 스틸(steel), 알루미늄(Al), 탄소섬유강화 복합재로 되어 있는데, 스틸은 중량이 무거워 경량화에 대한 요구가 강하고, 알루미늄은, 중량 절감의 효과가 있지만 도장 작업 시 열 변형 및 내후성에 대한 문제가 있다.In the case of the existing automobile roof, it is made of steel, aluminum (Al), and carbon fiber reinforced composites. Steel is heavy in weight, so the demand for weight reduction is strong, and aluminum has the effect of reducing weight, but when painting There are problems with heat deformation and weather resistance.

이러한 문제를 해결하기 위해, 탄소섬유강화 복합재가 사용되었으나, 차량의 원가 상승을 야기시켜, 고성능 차량에만 일부 적용되고 있는 실정이다.In order to solve this problem, a carbon fiber reinforced composite material was used, but it caused an increase in the cost of the vehicle, and thus it is partially applied only to high-performance vehicles.

본 발명은, 경량화 및 원가 절감이 가능한, 고강성의 적층체 및 이를 포함하는 성형품을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a laminate of high rigidity and a molded article including the same, which can reduce weight and reduce cost.

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

적층체는, 제1 섬유강화 복합재, 제2 섬유강화 복합재, 상기 제1 섬유강화 복합재와 상기 제2 섬유강화 복합재의 사이에 배치된 다공성 물질 및 상기 제1 섬유강화 복합재와 상기 제2 섬유강화 복합재 및 상기 다공성 물질에 코팅된 고분자 수지를 포함한다. The laminate includes: a first fiber-reinforced composite material, a second fiber-reinforced composite material, a porous material disposed between the first fiber-reinforced composite material and the second fiber-reinforced composite material, and the first fiber-reinforced composite material and the second fiber-reinforced composite material And a polymer resin coated on the porous material.

성형품은, 상기 적층체를 포함한다. 상기 성형품은, 차량용 루프패널일 수 있다.The molded article contains the laminated body. The molded article may be a roof panel for a vehicle.

본 발명은, 경량화 및 원가 절감이 가능한, 고강성의 샌드위치 구조 적층체 및 이를 포함하는 성형품을 제공할 수 있다. The present invention can provide a high rigidity sandwich structure laminate and a molded article including the same, which can reduce weight and reduce cost.

본 발명에 따른 샌드위치 구조 적층제는 중심층에 비중과 강성이 낮은 다공성 물질을 적용하고 외곽층에 강성을 증대시켜 고강성 확보에 유리한 장점이 있다.The sandwich structure laminate according to the present invention has an advantage in securing high rigidity by applying a porous material having low specific gravity and rigidity to the center layer and increasing rigidity to the outer layer.

본 발명은, 경량화 및 원가 절감이 가능한, 고강성의 차량용 루프패널을 제공할 수 있다.The present invention can provide a roof panel for a vehicle of high rigidity, which can reduce weight and reduce cost.

본 발명에 따른 고강성의 차량용 루프패널은, 전술한 샌드위치 구조 적층체를 포함하는 것에 의해, 고강성을 발휘할 수 있다. The high rigidity vehicle roof panel according to the present invention can exhibit high rigidity by including the above-described sandwich structure laminate.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은, 본 발명에 따른 샌드위치 구조 적층체의 모식적인 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 샌드위치 구조 적층체의 모식적인 단면도이다.1 is a schematic perspective view of a sandwich structure laminate according to the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a sandwich structure laminate according to the present invention.

발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시형태들과 실험예들을 참조하면 명확해질 것이다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.Advantages and features of the invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to embodiments and experimental examples to be described later in detail together with the accompanying drawings. It should be noted that the accompanying drawings are only for easily understanding the spirit of the technology disclosed in the present specification, and should not be construed as limiting the spirit of the technology by the accompanying drawings.

또한, 발명은 이하에서 개시되는 내용에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 개시되는 내용은 발명의 개시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이고, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. In addition, the invention is not limited to the content disclosed below, but may be implemented in various forms, and the content disclosed below makes the disclosure of the invention complete, and the invention is for those of ordinary skill in the art to which the invention belongs. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.

관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.If it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the technology, the detailed description may be omitted. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification. In the drawings, the sizes and relative sizes of layers and regions may be exaggerated for clarity of description.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, and the like are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component, and unless otherwise stated, the first component may be the second component.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다. Throughout the specification, unless otherwise specified, each component may be singular or plural.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함하는(including)", "가진(having)" 이라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part refers to "including" or "having" a certain component, this does not exclude other components, but further includes other components unless specifically stated to the contrary. It means something that can be included.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.Throughout the specification, when referred to as "A and/or B", it means A, B or A and B, unless otherwise specified, and when referred to as "C to D", it means that a special opposite description is Unless there is one, it means that it is C or more and D or less.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.When an element or layer is referred to as “on” or “on” of another element or layer, it is possible to interpose another layer or other element in the middle as well as directly above the other element or layer. All inclusive. On the other hand, when a device is referred to as "directly on" or "directly on", it indicates that no other device or layer is interposed therebetween.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., as shown in the figure It may be used to easily describe the correlation between the device or components and other devices or components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of the device during use or operation in addition to the directions shown in the drawings.

이하, 도면을 참고하여, 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the drawings, the invention will be described in more detail.

도 1은, 본 발명에 따른 샌드위치 구조 적층체(100)의 모식적인 사시도이다. 도 2는, 본 발명에 따른 샌드위치 구조 적층체(100)의 모식적인 단면도이다.1 is a schematic perspective view of a sandwich structure laminate 100 according to the present invention. 2 is a schematic cross-sectional view of a sandwich structure laminate 100 according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 샌드위치 구조 적층체(100)는, 제1 섬유강화 복합재(10), 제2 섬유강화 복합재(20), 다공성 물질(30) 및 고분자 수지(미도시)를 포함한다. 1 and 2, the sandwich structure laminate 100 includes a first fiber-reinforced composite material 10, a second fiber-reinforced composite material 20, a porous material 30, and a polymer resin (not shown). do.

샌드위치 구조 적층체(100)는, 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)의 사이에 다공성 물질(30)이 개재된 구조를 가진다. 샌드위치 구조 적층체(100)의 구조는, 중심층에는 비중과 강성이 낮은 다공성 물질(30)을 적용하고 다공성 물질(30)의 양면, 다시 말하면, 샌드위치 구조 적층체(100)의 외곽층에는 강성이 높은 섬유강화 복합재들(10, 20)을 적용하여 고강성 확보에 유리한 장점이 있다.The sandwich structure laminate 100 has a structure in which a porous material 30 is interposed between the first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20. In the structure of the sandwich structure laminate 100, a porous material 30 having low specific gravity and rigidity is applied to the center layer, and both sides of the porous material 30, that is, the outer layer of the sandwich structure laminate 100, are rigid. There is an advantage in securing high rigidity by applying these high fiber-reinforced composites (10, 20).

제1 섬유강화 복합재(10)는, 고분자 화합물(P)과 제1 보강섬유(1)를 포함한다. 제1 섬유강화 복합재(10)는, 기공들을 포함할 수 있으며, 제 1 섬유 강화 복합재(10)의 기공율은 개발되는 제품의 요구 강도/강성에 따라서 정해질 수 있다.The first fiber-reinforced composite material 10 includes a polymer compound (P) and a first reinforcing fiber (1). The first fiber-reinforced composite material 10 may include pores, and the porosity of the first fiber-reinforced composite material 10 may be determined according to the required strength/stiffness of the product to be developed.

고분자 화합물(P)은, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 중 어느 하나일 수 있다. 물품의 종류 및 요구되는 성능에 따라, 고분자 화합물(P)로는, 다양한 종류의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 사용될 수 있다. The polymer compound (P) may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Depending on the type of article and the required performance, various types of thermoplastic resins or thermosetting resins may be used as the polymer compound (P).

예를 들어, 고분자 화합물(P)은, 열가소성 수지로서, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE)수지, 폴리아미드(PA) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 고분자 화합물(P)은, 열경화성 수지로서, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 화합물을 포함할 수 있다. For example, the polymer compound (P) is a thermoplastic resin, from the group consisting of polypropylene (PP) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene (PE) resin, polyamide (PA) resin, and combinations thereof. It may contain one selected compound. In addition, for example, the polymer compound (P), as a thermosetting resin, may include one compound selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, and combinations thereof.

제1 보강섬유(1)는, 단일 가닥의 섬유들이 모여서 만들어진 집합체일 수 있다. 제1 보강섬유(1)의 단일 가닥은 단면의 직경이, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 200㎛, 약 1㎛ 내지 약 50㎛, 약 1㎛ 내지 약 30㎛, 또는, 약 1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다. 제1 보강섬유(1)의 단일 가닥은, 상기 범위의 단면 직경을 가짐으로써 우수한 단방향 배향성을 가질 수 있으며, 제조 과정에서 고분자 화합물(P)로의 함침성을 향상시킬 수 있다.The first reinforcing fibers 1 may be an aggregate made by gathering single strands of fibers. The single strand of the first reinforcing fiber 1 has a cross-sectional diameter, for example, from about 1 μm to about 200 μm, from about 1 μm to about 50 μm, from about 1 μm to about 30 μm, or from about 1 μm to It may be 20㎛. The single strand of the first reinforcing fiber 1 may have excellent unidirectional orientation by having a cross-sectional diameter in the above range, and improve impregnation with the polymer compound (P) in the manufacturing process.

제1 보강섬유(1)는, 장섬유 보강섬유, 단섬유 보강섬유, 연속 보강섬유 중 하나일 수 있다. 장섬유 보강섬유, 단섬유 보강섬유, 연속 보강섬유는, 예를 들어, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유 또는 천연 섬유 등일 수 있다. The first reinforcing fiber 1 may be one of a long fiber reinforcing fiber, a short fiber reinforcing fiber, and a continuous reinforcing fiber. Long-fiber reinforcing fibers, short-fiber reinforcing fibers, and continuous reinforcing fibers are, for example, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polypropylene fibers, polyethylene terephthalate fibers, polybutylene terephthalate fibers, polyethylene fibers or natural fibers. I can.

샌드위치 구조 적층체(100) 및 이것이 적용된 제품의 경량화 및 원가 절감을 위해서, 제1 보강섬유(1)로는, 유리섬유가 사용될 수 있다. In order to reduce the weight and cost of the sandwich structure laminate 100 and the product to which it is applied, as the first reinforcing fiber 1, glass fiber may be used.

제2 섬유강화 복합재(20)는, 고분자 화합물(P)과 제2 보강섬유(2)를 포함한다. 제2 섬유강화 복합재(20)는, 기공들을 포함할 수 있으며, 제 2 섬유 강화 복합재(20)의 기공율은 개발되는 제품의 요구 강도/강성에 따라서 정해질 수 있다.The second fiber-reinforced composite material 20 includes a polymer compound (P) and a second reinforcing fiber (2). The second fiber-reinforced composite material 20 may include pores, and the porosity of the second fiber-reinforced composite material 20 may be determined according to the required strength/stiffness of the product to be developed.

고분자 화합물(P)은, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 중 어느 하나일 수 있다. 물품의 종류 및 요구되는 성능에 따라, 고분자 화합물(P)로는, 다양한 종류의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 사용될 수 있다. The polymer compound (P) may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Depending on the type of article and the required performance, various types of thermoplastic resins or thermosetting resins may be used as the polymer compound (P).

예를 들어, 고분자 화합물(P)은, 열가소성 수지로서, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE)수지, 폴리아미드(PA) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 고분자 화합물(P)은, 열경화성 수지로서, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 화합물을 포함할 수 있다. For example, the polymer compound (P) is a thermoplastic resin, from the group consisting of polypropylene (PP) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene (PE) resin, polyamide (PA) resin, and combinations thereof. It may contain one selected compound. In addition, for example, the polymer compound (P), as a thermosetting resin, may include one compound selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, and combinations thereof.

제2 보강섬유(2)는, 단일 가닥의 섬유들이 모여서 만들어진 집합체일 수 있다. 제2 보강섬유(2)의 단일 가닥은 단면의 직경이, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 200㎛, 약 1㎛ 내지 약 50㎛, 약 1㎛ 내지 약 30㎛, 또는, 약 1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다. 제2 보강섬유(2)의 단일 가닥은, 상기 범위의 단면 직경을 가짐으로써 우수한 단방향 배향성을 가질 수 있으며, 제조 과정에서 고분자 화합물(P)로의 함침성을 향상시킬 수 있다.The second reinforcing fibers 2 may be an aggregate made by gathering single strands of fibers. The single strand of the second reinforcing fiber 2 has a cross-sectional diameter of, for example, about 1 μm to about 200 μm, about 1 μm to about 50 μm, about 1 μm to about 30 μm, or about 1 μm to It may be 20㎛. The single strand of the second reinforcing fiber 2 may have an excellent unidirectional orientation by having a cross-sectional diameter within the above range, and may improve impregnation with the polymer compound (P) in the manufacturing process.

제2 보강섬유(2)는, 장섬유 보강섬유, 단섬유 보강섬유, 연속 보강섬유 중 하나일 수 있다. 장섬유 보강섬유, 단섬유 보강섬유, 연속 보강섬유는, 예를 들어, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유 또는 천연 섬유 등일 수 있다. The second reinforcing fiber 2 may be one of a long fiber reinforcing fiber, a short fiber reinforcing fiber, and a continuous reinforcing fiber. Long-fiber reinforcing fibers, short-fiber reinforcing fibers, and continuous reinforcing fibers are, for example, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polypropylene fibers, polyethylene terephthalate fibers, polybutylene terephthalate fibers, polyethylene fibers or natural fibers. I can.

샌드위치 구조 적층체(100) 및 이것이 적용된 제품의 경량화 및 원가 절감을 위해서, 제2 보강섬유(2)로는, 유리섬유가 사용될 수 있다. In order to reduce the weight and cost of the sandwich structure laminate 100 and the product to which it is applied, as the second reinforcing fiber 2, glass fiber may be used.

한편, 샌드위치 구조 적층체(100)에서, 제1 보강섬유(1)는, 제1 방향으로 단방향 배향될 수 있고, 제2 보강섬유(2)는, 제1 방향과 평행하지 않은 제2 방향으로 단방향 배향될 수 있다. 다시 말하면, 샌드위치 구조 적층체(100)의 강성을 향상시키기 위해서, 제1 보강섬유(1)와 제2 보강섬유(2)는 서로 엇갈리게 배향될 수 있다. Meanwhile, in the sandwich structure laminate 100, the first reinforcing fibers 1 may be unidirectionally oriented in the first direction, and the second reinforcing fibers 2 may be oriented in a second direction not parallel to the first direction. It can be unidirectionally oriented. In other words, in order to improve the rigidity of the sandwich structure laminate 100, the first reinforcing fibers 1 and the second reinforcing fibers 2 may be oriented alternately.

제1 보강섬유(1)의 배향방향(제1 방향)과 제2 보강섬유(2)의 배향방향(제2 방향)은, 교차각이 대략 30° 내지 90° 일 수 있다. 제1 보강섬유(1)와 제2 보강섬유(2)가 서로 엇갈리게 배향되는 것에 의해, 샌드위치 구조 적층체(100)는 신율과 비에너지 흡수율을 향상시킬 수 있다. The orientation direction (first direction) of the first reinforcing fibers 1 and the orientation direction (second direction) of the second reinforcing fibers 2 may have an intersection angle of approximately 30° to 90°. Since the first reinforcing fibers 1 and the second reinforcing fibers 2 are oriented alternately with each other, the sandwich structure laminate 100 may improve elongation and specific energy absorption.

샌드위치 구조 적층체(100)는, 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)를 각각 적어도 하나씩 포함한다. 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)는, 단층으로 구성될 수도 있고 다층으로 구성될 수도 있다. 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)가 각각 다층으로 구성된 때, 샌드위치 구조 적층체(100)의 상부와 하부에서 가해지는 외력에 대해, 균일한 강성, 비에너지 흡수율이 발휘되도록, 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)는, 다공성 물질(30)을 사이에 두고 동수(同數)로 배치될 수 있다. The sandwich structure laminate 100 includes at least one each of the first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20. The first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20 may be composed of a single layer or may be composed of multiple layers. When the first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20 are each composed of multiple layers, uniform stiffness and specific energy absorption rate against external force applied from the upper and lower portions of the sandwich structure laminate 100 In order to be exhibited, the first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20 may be disposed in the same number with the porous material 30 interposed therebetween.

다시 말하면, 다공성 물질(30)을 사이에 두고, 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)는 서로 대칭되게 배치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 샌드위치 구조 적층체(100)가 상부와 하부 모두에서 가해지는 외력에 대해 균일한 강성, 비에너지 흡수율을 가질 수 있다.In other words, with the porous material 30 interposed therebetween, the first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20 may be disposed symmetrically to each other. By doing so, the sandwich structure laminate 100 can have uniform stiffness and specific energy absorption with respect to external forces applied from both the upper and lower portions.

다공성 물질(30)은, 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)의 사이에 배치된다. 다공성 물질은 오픈셀 구조로 되어 있고 샌드위치 구조 적층체(100)의 성형 공정 시 제1 보강섬유(1)와 제2 보강섬유(2)의 사이에서 고분자 수지의 흐름을 유지시켜주는 유로 역할을 할 수 있으며, 성형 완료 후 고분자 수지로 충진되어 클로즈셀 구조가 된다. The porous material 30 is disposed between the first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20. The porous material has an open cell structure and serves as a channel for maintaining the flow of the polymer resin between the first reinforcing fiber (1) and the second reinforcing fiber (2) during the molding process of the sandwich structure laminate 100. After the molding is completed, it is filled with a polymer resin to form a closed cell structure.

다공성 물질(30)은, 플렉서블(flexible) 물질일 수 있다. 샌드위치 구조 적층체(100)는, 심재가 그것에 비해 얇은 외피층들의 사이에 배치되는 구조로, 강성 확보 측면에서 유리한 효과를 발휘할 수 있다. 제1 및 제2 섬유강화 복합재(10, 20)와 같은 고강성 박막이 외피층으로 사용된 경우, 고강성 박막 외피층들로만 구성된 적층체에 비해 고강성을 확보하기 위해서는, 심재의 두께가 두꺼워질 수 있다. 이처럼, 샌드위치 구조 적층체의 두께가 두꺼워지는 경우, 이것이 적용된 제품의 공간 활용도가 떨어질 수 있다.The porous material 30 may be a flexible material. The sandwich structure laminate 100 is a structure in which a core material is disposed between thinner outer skin layers than it, and can exert an advantageous effect in terms of securing rigidity. When a high-rigidity thin film such as the first and second fiber-reinforced composites 10 and 20 is used as the outer skin layer, the thickness of the core material may be increased in order to secure high rigidity compared to the laminate composed of only the high-rigidity thin film outer skin layers. . In this way, when the thickness of the sandwich structure laminate becomes thick, space utilization of the product to which it is applied may decrease.

샌드위치 구조 적층체(100)는, 다공성 물질(30)로, 플렉서블(flexible) 물질을 사용하는 것에 의해 전체 두께가 증대되는 것을 최소화하면서도, 플렉서블 다공성 물질(30)은, 외부 충격에 대한 비에너지 흡수율을 향상시킬 수 있어서, 심재와 외피층들이 모두 고강성 박막들로 구성된 경우에 비해 고강성을 확보할 수 있다. The sandwich structure laminate 100 is a porous material 30, while minimizing the increase in the overall thickness by using a flexible material, the flexible porous material 30 has a specific energy absorption rate against external impact As compared to the case where both the core material and the outer skin layer are composed of high rigidity thin films, high rigidity can be secured.

다공성 물질(30)은, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지로 구성될 수 있다. 폴리에스테르계 수지는, 주사슬 속에 에스테르 결합(-CO-O-)을 포함하는 중합체를 의미하며, 다공성 물질(30)의 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 수지를 들 수 있다.The porous material 30 may be composed of, for example, a polyester-based resin. Polyester-based resin refers to a polymer containing an ester bond (-CO-O-) in the main chain, and examples of the porous material 30 include polyethylene terephthalate (PET)-based resin.

다공성 물질(30)은, 예를 들어, 밀도가 400 kg/m3 내지 1000 kg/m3 인 폴리에스테르계 수지로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 밀도가 400 kg/m3 내지 1000 kg/m3 인 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지일 수 있다. The porous material 30 may be made of, for example, a polyester-based resin having a density of 400 kg/m 3 to 1000 kg/m 3 , for example, a density of 400 kg/m 3 to 1000 kg/m It may be a 3- phosphor polyethylene terephthalate-based resin.

고분자 수지(미도시)는, 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20) 및 다공성 물질(30)에 코팅되어, 적층체(100)를 구성하는 각 층들 간의 결합력을 향상시킬 수 있으며, 이를 통해, 샌드위치 구조 적층체(100)의 강성이 더 향상될 수 있다. The polymer resin (not shown) is coated on the first fiber-reinforced composite material 10, the second fiber-reinforced composite material 20, and the porous material 30 to improve the bonding strength between the layers constituting the laminate 100. Through this, the rigidity of the sandwich structure laminate 100 may be further improved.

고분자 수지는, RTM(Resin Transfer Molding), WCM(Wet Compression Molding) 등과 같은 복합재 성형 공정을 통해 다공성 물질(30), 제1 섬유강화 복합재(10) 및 제2 섬유강화 복합재(20)에 함침될 수 있다. The polymer resin is impregnated into the porous material 30, the first fiber-reinforced composite material 10, and the second fiber-reinforced composite material 20 through a composite material molding process such as RTM (Resin Transfer Molding) and WCM (Wet Compression Molding). I can.

복합재 성형 공정은, 다공성 물질(30)이 제1 섬유강화 복합재(10)와 제2 섬유강화 복합재(20)의 사이에 배치되고, 고분자 수지가 함침되지 않은 상태의 드라이 매트에 고분자 수지를 주입하여, 고분자 수지를 적층체(100)를 구성하는 각 층들 내에 함침시킨 뒤, 경화하는 것으로, 이를 통해, 다공성 물질(30), 제1 섬유강화 복합재(10) 및 제2 섬유강화 복합재(20)를 일체화할 수 있다. In the composite molding process, a porous material 30 is disposed between the first fiber-reinforced composite material 10 and the second fiber-reinforced composite material 20, and a polymer resin is injected into a dry mat in which the polymer resin is not impregnated. , A polymer resin is impregnated in each of the layers constituting the laminate 100 and then cured, through which the porous material 30, the first fiber-reinforced composite material 10, and the second fiber-reinforced composite material 20 are formed. Can be integrated.

복합재 성형 공정에서, 기 설계된 성형용 금형이 활용되는 경우, 액상 고분자 수지를 다공성 물질(30), 제1 섬유강화 복합재(10) 및 제2 섬유강화 복합재(20)에 함침시킨 뒤, 후속하여, 소정의 형상으로 적층체(100)를 성형하는 것이 가능하다. In the composite molding process, when a pre-designed molding mold is used, after impregnating the liquid polymer resin into the porous material 30, the first fiber-reinforced composite material 10, and the second fiber-reinforced composite material 20, subsequently, It is possible to mold the laminate 100 into a predetermined shape.

샌드위치 구조 적층제(100)는 하기 그림과 식 (1)에 따라서, 중심층에 비중과 강성이 낮은 다공성 물질을 적용하고 외곽층에 강성을 증대시켜 동일 두께에서 동등 수준의 강성을 갖게 된다.The sandwich structure laminate 100 has the same level of rigidity at the same thickness by applying a porous material having low specific gravity and rigidity to the center layer and increasing the rigidity to the outer layer according to the following figure and equation (1).

샌드위치 구조 적층체(100)는, 성형공정을 통해 소정의 형상을 가진 성형품으로 제작될 수 있으며, 성형품의 예로는, 차량용 루프패널을 들 수 있다.The sandwich structure laminate 100 may be manufactured into a molded product having a predetermined shape through a molding process, and an example of the molded product may be a roof panel for a vehicle.

< 실시예 1 ><Example 1>

단면의 직경이 17㎛인 유리 섬유 60 중량% 가 폴리프로필렌 수지 매트릭스(matrix) 40 중량%에 함침되어 있고, 단일 방향의 배향성을 갖는 300㎛ 두께의 제1 섬유강화 복합재를 마련하였다.A first fiber-reinforced composite material having a thickness of 300 μm having an orientation in a single direction was prepared by impregnating 60% by weight of glass fibers having a diameter of 17 μm into 40% by weight of a polypropylene resin matrix.

단면의 직경이 17㎛인 유리 섬유 60 중량% 가 폴리프로필렌 수지 매트릭스(matrix) 40 중량%에 함침되어 있고, 단일 방향의 배향성을 갖는 300㎛ 두께의 제2 섬유강화 복합재를 마련하였다.A second fiber-reinforced composite material having a thickness of 300 μm having a unidirectional orientation in which 60% by weight of glass fibers having a diameter of 17 μm was impregnated in 40% by weight of a polypropylene resin matrix was prepared.

밀도가 470 kg/m3 내지 700 kg/m3 이고, 두께가 2 mm 인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계열의 다공성 물질을 마련하였다.A polyethylene terephthalate (PET)-based porous material having a density of 470 kg/m 3 to 700 kg/m 3 and a thickness of 2 mm was prepared.

한 장의 제1 섬유강화 복합재와 한 장의 제2 섬유강화 복합재의 사이에, 한 장의 폴리에틸렌테레프탈레이트 계열의 다공성 물질을 적층시킨 뒤, 복합재 성형 공정을 통해, 고분자 수지를 함침시키고, 경화하여, 두께 2.88 mm 의 실험군 적층체를 제작하였다. 적층체에서, 제1 섬유강화 복합재 내의 제1 보강섬유와 제2 섬유강화 복합재 내의 제2 보강섬유 사이의 교차각(crossing angle)은 90° 이였다.A polyethylene terephthalate-based porous material is laminated between one sheet of the first fiber-reinforced composite material and one sheet of the second fiber-reinforced composite material, and then a polymer resin is impregnated and cured through the composite material molding process, and the thickness is 2.88. The test group laminate of mm was produced. In the laminate, the crossing angle between the first reinforcing fibers in the first fiber-reinforced composite and the second reinforcing fibers in the second fiber-reinforced composite was 90°.

< 비교예 1 ><Comparative Example 1>

실시예 1에 사용된 제1 섬유강화 복합재를 복수 개를 적층한 뒤, 수지충전공정을 통해 고분자 수지를 함침시키고 경화하여 두께 2.58 mm 의 대조군 적층체를 제작하였다. After laminating a plurality of the first fiber-reinforced composite material used in Example 1, a polymer resin was impregnated and cured through a resin filling process to prepare a control laminate having a thickness of 2.58 mm.

< 비교예 2 ><Comparative Example 2>

밀도가 470 kg/m3 내지 700 kg/m3 이고, 두께가 2.28 mm 인 폴리우레탄 폼을 사용하여, 실험군 적층체를 제작한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 대조군 적층체를 마련하였다.A control laminate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the experimental group laminate was produced using a polyurethane foam having a density of 470 kg/m 3 to 700 kg/m 3 and a thickness of 2.28 mm. I did.

< 실험예 ><Experimental Example>

실시예 1의 실험군 적층체, 비교예 1 내지 3에 따른 대조군 적층체들을 이용하여, 모듈러스를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다.Using the experimental group laminate of Example 1 and the control laminates according to Comparative Examples 1 to 3, the modulus was measured, and the results are summarized in Table 1 below.

모듈러스 측정을 위하여 ASTM D790 규격을 적용하여 3점 굽힘 시험을 진행하였고, 5kN loadcel을 적용한 Instron UTM 장비를 이용하여 측정을 진행하였다.To measure the modulus, a three-point bending test was performed by applying ASTM D790 standard, and the measurement was performed using an Instron UTM equipment to which a 5kN loadcel was applied.

구분division 두께thickness 모듈러스(단위 Gpa)Modulus (unit Gpa) 실시예 1Example 1 2.88 mm2.88 mm 22.7422.74 비교예 1Comparative Example 1 2.58 mm2.58 mm 18.2618.26

이상 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나, 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 각 실시예에 개시된 내용들을 조합하여 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, but the invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various different forms by combining the contents disclosed in each embodiment. Those skilled in the art will appreciate that the invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

100: 적층체
1: 제1 보강섬유 2: 제2 보강섬유
10: 제1 섬유강화 복합재
20: 제2 섬유강화 복합재
30: 다공성 물질100: laminate
1: first reinforcing fiber 2: second reinforcing fiber
10: first fiber reinforced composite
20: second fiber-reinforced composite
30: porous material

Claims (7)

제1 섬유강화 복합재;
제2 섬유강화 복합재;
상기 제1 섬유강화 복합재와 상기 제2 섬유강화 복합재의 사이에 배치된 다공성 물질; 및
상기 제1 섬유강화 복합재와 상기 제2 섬유강화 복합재 및 상기 다공성 물질에 코팅된 고분자 수지;를 포함하고,
상기 다공성 물질은, 폴리에스테르계 수지로 구성되고,
상기 섬유강화 복합재는, 유리섬유강화 복합재이고,
상기 제1 섬유강화 복합재는, 고분자 화합물과 제1 보강섬유를 포함하고,
상기 제2 섬유강화 복합재는, 상기 고분자 화합물과 제2 보강섬유를 포함하며,
상기 제1 보강섬유의 배향방향과 상기 제2 보강섬유의 배향방향이 서로 엇갈리고,
상기 고분자 화합물과 상기 다공성 물질이 서로 상이한
적층체.A first fiber-reinforced composite;
A second fiber-reinforced composite;
A porous material disposed between the first fiber-reinforced composite material and the second fiber-reinforced composite material; And
Including; the first fiber-reinforced composite material, the second fiber-reinforced composite material, and a polymer resin coated on the porous material,
The porous material is composed of a polyester resin,
The fiber reinforced composite is a glass fiber reinforced composite,
The first fiber-reinforced composite material includes a polymer compound and a first reinforcing fiber,
The second fiber-reinforced composite material includes the polymer compound and a second reinforcing fiber,
The orientation direction of the first reinforcing fiber and the orientation direction of the second reinforcing fiber are alternated with each other,
The polymer compound and the porous material are different from each other
Laminate. 제1 항에 있어서,
상기 고분자 화합물은 폴리프로필렌 수지로 구성된
적층체.The method of claim 1,
The polymer compound is composed of polypropylene resin
Laminate. 제1 항에 있어서,
상기 다공성 물질은, 밀도가 400 kg/m3 내지 1000 kg/m3 인, 적층체.The method of claim 1,
The porous material has a density of 400 kg/m 3 to 1000 kg/m 3 , a laminate. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 제1 섬유강화 복합재와 상기 제2 섬유강화 복합재는, 상기 다공성 물질을 사이에 두고 동수로 배치되는, 적층체.The method of claim 1,
The first fiber-reinforced composite material and the second fiber-reinforced composite material are arranged in equal numbers with the porous material therebetween. 삭제delete 제1 항에 따른 적층체를 포함하는 성형품.
A molded article comprising the laminate according to claim 1.
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