KR102225631B1 - 성형품, 이를 포함하는 배터리팩 하우징 및 드론용 배터리팩 - Google Patents

성형품, 이를 포함하는 배터리팩 하우징 및 드론용 배터리팩 Download PDF

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Abstract

발명은 성형품, 이를 포함하는 배터리팩 하우징, 및 드론용 배터리팩에 관한 것이다.
상기 성형품은, 난연 외형커버와 상기 난연 외형커버에 인서트된 복합시트를 포함한다. 상기 난연 외형커버는, 난연수지를 포함한다. 상기 복합시트는 상기 난연수지가 포함된 난연층들과 비난연 수지가 포함된 비난연층을 포함한다. 상기 비난연층은 상기 난연층들 사이에 배치된다. 상기 비난연층은 연속섬유 보강재를 포함한다.

Description

성형품, 이를 포함하는 배터리팩 하우징 및 드론용 배터리팩{MOLDED PRODUCT, BATTERY PACK HOUSING INCLUDING THE SAME, AND BATTERY PACK FOR DRONE}
발명은 성형품, 이를 포함하는 배터리팩 하우징 및 드론용 배터리팩에 관한 것이다.
배터리팩은 배터리팩 하우징 내의 수납공간에 배터리셀, BMS(Battery Mangement System), LED 장치 등이 수납된 에너지 저장장치이다. 배터리팩 하우징은, 상기 배터리셀, 상기 BMS(Battery Mangement System), 상기 LED 장치 등을 수용하는 상자형 외장재이다. 예를 들어, 드론용 배터리팩 하우징은, 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트/아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(PC/ABS) 등과 같은 합성수지, 종이 등을 사용하여 제작될 수 있다. 드론용 배터리팩 하우징은 외부충격에 대해 저항할 수 있도록 고강도, 고강성이 요구되며, 최근 제품의 경박단소화 추세에 따라 경량화가 요구된다.
발명은 외부충격에 대해 고강도, 고강성을 가진 경량 배터리팩 하우징을 제공하고자 한다.
발명은 외부 충격에 대한 고강도, 고강성을 가진 경량의 배터리팩 하우징 내에 배터리셀이 내장된 드론용 배터리팩을 제공하고자 한다.
발명은 외부충격에 대해 고강도, 고강성을 가진 경량 배터리팩 하우징에 사용되는 성형품을 제공하고자 한다.
발명은 난연특성을 가진 경량 배터리팩 하우징을 제공하고자 한다.
발명은 난연특성을 가진 경량의 배터리팩 하우징 내에 배터리셀이 내장된 드론용 배터리팩을 제공하고자 한다.
발명은 난연특성을 가진 경량 배터리팩 하우징에 사용되는 성형품을 제공하고자 한다.
발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
성형품은, 난연 외형커버와 상기 난연 외형커버에 인서트된 복합시트를 포함한다. 상기 난연 외형커버는, 난연수지를 포함한다. 상기 복합시트는 상기 난연수지가 포함된 난연층들과 비난연 수지가 포함된 비난연층을 포함한다. 상기 비난연층은 상기 난연층들 사이에 배치된다. 상기 비난연층은 연속섬유 보강재를 포함한다.
상기 난연 외형커버는 제1 벤딩부위를 포함할 수 있다. 상기 난연 외형커버는 상기 제1 벤딩부위를 포함할 수 있고, 상기 복합시트는 상기 제1 벤딩부위와 대응되는 제2 벤딩부위를 포함할 수 있다.
상기 난연 외형커버는, 제1 면과 상기 제1 면에 대해 휘어진 상태로 상기 제1 면으로부터 연장된 제2 면을 포함할 수 있다.
상기 난연 외형커버는, 제1 면과 상기 제1 면에 대해 휘어진 상태로 상기 제1 면으로부터 연장된 제2 면을 포함할 수 있고, 상기 제2 면은 상기 제1 면에 비해 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
상기 난연 외형커버는, 제1 면과 상기 제1 면에 대해 휘어진 상태로 상기 제1 면으로부터 연장된 제2 면을 포함할 수 있고, 상기 제2 면은 상기 제1 면에 비해 두꺼운 두께를 가질 수 있으며, 상기 복합시트는, 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 상기 제1 면에만 인서트될 수 있다.
상기 난연수지는 동종의 합성수지일 수 있다.
예를 들어, 상기 난연 외형커버는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지로 구성될 수 있고, 상기 난연층들은 상기 PET 수지로 구성될 수 있으며, 상기 비난연층은 폴리프로필렌과 유리 연속섬유로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 난연 외형커버는 폴리아미드(PA) 수지로 구성될 수 있고, 상기 난연층들은 상기 PA 수지로 구성될 수 있으며, 상기 비난연층은 폴리프로필렌과 유리 연속섬유로 구성될 수 있다.
상기 난연 외형커버는 단섬유 보강재와 장섬유 보강재 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 난연 외형커버는 유리 단섬유와 유리 장섬유 중 적어도 하나를, 상기 난연 외형커버의 총 중량에 대해, 20 중량% 이상이고 30 중량% 이하의 함량 범위 내에서 더 포함할 수 있다.
상기 연속섬유 보강재는 유리 연속섬유일 수 있다. 상기 연속섬유 보강재는 상기 유리 연속섬유일 수 있으며, 상기 유리 연속섬유는 상기 비난연층의 총 중량에 대해, 30 중량% 이상이고 60 중량% 이하의 함량 범위 내에서 포함될 수 있다.
상기 연속섬유 보강재는 탄소 연속섬유일 수 있다. 상기 연속섬유 보강재는 상기 탄소 연속섬유일 수 있으며, 상기 탄소 연속섬유는 상기 비난연층의 총 중량에 대해, 10 중량% 이상이고 20 중량% 이하의 함량 범위 내에서 포함될 수 있다.
상기 난연 외형커버는, 적어도 하나의 관통홀 및 상기 적어도 하나의 관통홀에 삽입된 적어도 하나의 금속기둥을 더 포함할 수 있다.
배터리팩 하우징은, 상기 성형품들이 서로 결합되어 얻어지는 것으로, 제1 난연 외형커버, 상기 제1 난연 외형커버와 결합된 제2 난연 외형커버, 상기 제1 난연 외형커버와 상기 제2 난연 외형커버의 사이에 형성된 수납공간 및 상기 제1 난연 외형커버와 상기 제2 난연 외형커버 중 적어도 하나와 상기 수납공간의 사이에 배치된 복합시트를 포함한다.
상기 복합시트는 상기 제1 난연 외형커버와 상기 제2 난연 외형커버 중 적어도 하나에 인서트된다.
상기 제1 난연 외형커버는 난연수지를 포함한다. 상기 제2 난연 외형커버는 상기 난연수지를 포함한다.
상기 복합시트는, 상기 난연수지가 포함된 난연층들과 비난연 수지가 포함된 비난연층을 포함한다. 상기 비난연층은 상기 난연층들 사이에 배치된다. 상기 비난연층은 연속섬유 보강재를 포함한다.상기 배터리팩 하우징은, 드론용 배터리팩 하우징일 수 있다.
드론용 배터리팩은, 상기 배터리팩 하우징과 상기 수납공간 내에 장착된 배터리셀을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
발명은 외부충격에 대해 고강도, 고강성을 가진 경량 배터리팩 하우징을 제공할 수 있다. 기존의 배터리팩은, 배터리팩 하우징 낮은 강도, 낮은 강성을 보완하기 위해, 배터리셀에 금속재질의 프레임이 부착되었다. 금속재질의 프레임의 사용은, 배터리팩의 조립공정 수를 증가시켰을 뿐만 아니라, 배터리팩의 중량을 증가시켰다.
발명에 따른 배터리팩 하우징은, 그 자체로 강도, 강성이 충분히 높기 때문에, 배터리셀에 금속재질의 프레임을 부착하는 것이 필요치 않거나, 또는 최소화될 수 있다.
따라서, 발명에 따른 배터리팩 하우징은, 배터리팩의 경량화를 가능하게 하고, 배터리팩의 제조 생산성을 향상시킬 수 있다.
드론용 배터리팩 하우징은 드론에 전원을 공급하는 장치들을 보호하는 역할을 하기 때문에 고강도, 고강성을 가져야 할 뿐만 아니라 드론 추락시 전원공급 장치들을 보호하기 위해 충돌 시 파손이 되지 않아야 한다.
발명에 따른 배터리팩 하우징은, 배터리팩의 경량화를 가능하게 하고, 드론 추락 시 전원공급 장치들을 보호할 수 있을 정도로 충분한 고강도, 고강성을 가지므로, 드론용 배터리팩 하우징에 적합하다.
한편, 배터리가 과도하게 작동하거나 혹은 충돌, 추락 시 배터리가 폭발하는 경우가 있다. 기존의 배터리팩 하우징은 화재 발생 시, 연소되어 드론의 다른 부품들로 불을 전달하여 드론의 전체 부품이 화재로 인해 파손될 수 있었다.
발명에 따른 배터리팩 하우징은, 난연 소재를 포함하고 있으므로, 기존의 배터리팩 하우징과 달리, 배터리의 오작동, 충돌, 추락 시 배터리가 폭발하는 경우에도, 드론의 다른 부품들로 불이 전달되는 것이 예방될 수 있거나 최소화될 수 있다.
발명은 외부 충격에 대해 고강도, 고강성을 가지고 난연특성을 가진 경량의 배터리팩을 제공할 수 있다. 발명에 따른 배터리팩은 드론용 배터리팩에 적합한 장점이 있다.
발명은 외부 충격에 대해 고강도, 고강성을 가지고 난연특성을 가진 경량의 배터리팩 하우징에 사용되는 성형품을 제공할 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리팩 하우징의 모식적인 분해 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 복합시트의 모식적인 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 배터리팩 하우징의 모식적인 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징의 모식적인 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징의 모식적인 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징의 모식적인 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징의 모식적인 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 성형품의 제조공정도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 성형품의 제조공정도이다.
도 10 내지 도 13 은 도 9의 제조공정의 일부를 모식적으로 도시한 것이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징을 구성하는 성형품의 모식적인 사시도이다.
도 15는 도 14의 B-B' 선에 따른 모식적인 단면도이다.
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.
또한, 발명은 이하에서 게시되는 내용에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 게시되는 내용은 발명의 게시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이고, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
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.
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.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
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.
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.
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.
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.
이하, 도면을 참고하여, 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리팩 하우징(100)의 모식적인 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 배터리팩 하우징(100)은 소정의 형상을 가진 성형품들이 결합되어 얻어지는 것으로, 내부에는 부품을 수용할 수 있는 수납공간이 구비된다. 각 성형품은 난연 외형커버와 복합시트를 포함하여 구성되며, 예를 들어, 제1 성형품(M1)은 제1 난연 외형커버(10)와 제1 난연 외형커버(10)의 일면 상에 직접 배치된 제1 복합시트(S1)를 포함한다. 후술하는 바와 같이, 각 성형품은, 인서트 사출성형의 결과물로, 제1 복합시트(S1)는 제1 난연 외형커버(10) 에 인서트된다.
배터리팩 하우징(100)은 제1 난연 외형커버(10), 제2 난연 외형커버(20), 제1 복합시트(S1) 및 제2 복합시트(미도시)를 포함한다. 제1 복합시트(S1)는 제1 난연 외형커버(10) 에 인서트된다. 제2 복합시트(미도시)는 제2 난연 외형커버(20) 에 인서트된다.
제1 난연 외형커버(10)는, 그 형상이 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(11) 및 몸체(11)로부터 연장된 손잡이(12)를 포함하여 구성될 수 있고, 손잡이(12)와 몸체(11)의 사이에는, 사용자가 손잡이(12)를 쥘 수 있도록 소정의 공간(13)이 구비될 수 있다.
몸체(11)는 제1 면(11a)과 제1 면(11a)에 대해 휘어진 상태로 제1 면(11a)으로부터 연장된 제2 면(11b)을 포함할 수 있다. 제1 면(11a)은 제1 벤딩부위(BP1)를 통해 제2 면(11b)과 연결되며 제2 면(11b)의 테두리 면(TD1)을 기준으로 제1 면(11a)은 오목하게 파인 홈부로 형성될 수 있다.
제2 난연 외형커버(20)는, 그 형상이 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, 몸체(21)와 몸체(21)로부터 연장된 손잡이(22)를 포함하여 구성될 수 있고, 손잡이(22)와 몸체(21)의 사이에는 사용자가 손잡이(22)를 쥘 수 있도록 소정의 공간(23)이 구비될 수 있다.
몸체(21)는 제1 면(21a)과 제1 면(21a)에 대해 휘어진 상태로 제1 면(21a)으로부터 연장된 제2 면(21b)을 포함할 수 있다. 제1 면(21a)은 제1 벤딩부위(BP1)를 통해 제2 면(21b)과 연결되며 제2 면(21b)의 테두리 면(TD2)을 기준으로 제1 면(21a)은 오목하게 파인 홈부로 형성될 수 있다.
제1 난연 외형커버(10)와 제2 난연 외형커버(20)는 거울상 대칭되게 배치되어 서로 결합될 수 있다. 제1 난연 외형커버(10)와 제2 난연 외형커버(20)는 각각 제1 면(11a, 21a)에서 연장되고 제1 면(11a, 21a)에 대해 휘어진 제2 면(11b, 21b)을 포함하여 구성되므로, 제1 난연 외형커버(10)와 제2 난연 외형커버(20)가 서로 결합된 때, 보다 구체적으로는, 제1 난연 외형커버(10)의 테두리면(TD1)과 제2 난연 외형커버(20)의 테두리면(TD2)가 서로 결합된 때, 제1 난연 외형커버(10)와 제2 난연 외형커버(20)의 사이에는 소정의 공간이 형성될 수 있다.
다시 말하면, 배터리팩 하우징(100)의 내부에는 소정의 수납공간이 형성될 수 있다. 수납공간에는, 배터리셀(미도시), BMS(미도시), LED 등과 같은 다양한 부품들이 수납될 수 있다.
배터리팩 하우징(100)에서, 제1 복합시트(S1)는 제1 난연 외형커버(10)와 수납공간의 사이에 배치될 수 있다. 배터리팩 하우징(100)에서, 제2 복합시트(미도시)는 제2 난연 외형커버(20)와 수납공간의 사이에 배치될 수 있다.
도시된 예에 따라, 제1 난연 외형커버(10)의 몸체(11)의 형상은 대략 "ㄷ"자 형상으로 제작될 수 있다. 다만, 제1 난연 외형커버(10)의 몸체(11)의 형상은 인서트 사출성형기의 금형의 형상에 따라 달라질 수 있다. 제2 난연 외형커버(20)의 몸체(21)의 형상 또한 도시된 예에 따라 대략 "ㄷ"자 형상으로 제작될 수 있으나, 이것 만으로 제한되지 않는다.
도 2는 일 실시예에 따른 복합시트(S1)의 모식적인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 복합시트(S1)는, 제1 난연 외형커버(10)의 제1 벤딩부위(BP1)에 대응되는 제2 벤딩부위(BP2)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 복합시트(S1)는, 평판 몸체(FB)와 평판 몸체(FB)로부터 연장되고 평판 몸체(FB)에 대해 휘어진 벤딩면들(LB, RB)을 포함하여 구성될 수 있다. 평판 몸체(FB)는 제1 난연 외형커버(10)의 제1 면(11a)과 대응되며, 벤딩면들(LB, RB)은 제1 난연 외형커버(10)의 제2 면(11b)과 대응된다. 다시 말하면, 평판 몸체(FB)는 제1 난연 외형커버(10)의 제1 면(11a)과 마주하게 배치되며, 벤딩면들(LB, RB)은 제1 난연 외형커버(10)의 제2 면(11b)과 마주하게 배치된다.
도시된 예에 따라, 제1 복합시트(S1)는 "ㄷ" 형상으로 제작될 수 있다. 다만, 제1 복합시트(S1)의 형상은 인서트 사출성형기의 금형의 형상에 따라 달라질 수 있다. 제2 복합시트(미도시)에 대한 설명은, 전술한 제1 복합시트(S1)와 동일하므로, 생략하기로 한다.
제1 난연 외형커버(10)는 난연수지를 포함한다. 난연수지는, 난연특성을 가진 합성수지로, 공지된 것이 사용될 수 있다. 난연수지로는, 예를 들어, 난연 열가소성플라스틱, 난연 폴리올레핀(polyolefin, PO), 난연 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 난연 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 난연 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 난연 폴리에틸렌프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 난연 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 난연 폴리아미드(polyamide, PA) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
난연수지는 공지된 난연제를 사용하여 제조된 것으로, 할로겐계 난연수지 또는 비할로겐계 난연수지 또는 이들의 조합일 수 있다. 유해성과 환경친화성의 측면에서, 비할로겐계 난연수지가 사용될 수 있고, 비할로겐계 난연수지의 예로는, 인계 난연수지를 들 수 있다.
제1 난연 외형커버(10)는 난연수지와, 단섬유 보강재와 장섬유 보강재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단섬유 보강재 또는 장섬유 보강재는, 유리 단섬유, 유리 장섬유, 탄소 단섬유, 탄소 장섬유 등일 수 있다. 예를 들어, 제1 난연 외형커버(10)는 유리 단섬유와 유리 장섬유 중 적어도 하나를, 제1 난연 외형커버(10)의 총 중량에 대해, 20 중량% 이상이고 30 중량% 이하의 함량 범위 내에서 포함할 수 있다.
제1 난연 외형커버(10)는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 제1 난연 외형커버(10)는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 제1 난연 외형커버(10)는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PET 수지 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PET 수지 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PA 수지 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PET 수지 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PC 수지 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PC 수지 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
제1 난연 외형커버(10)는 제1 면(11a)과 제2 면(11b)이 상기한 두께 범위 내에서 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 실질적으로 동일한 두께는, 오차범위 5% 이내에서, 두께가 동일한 것을 의미한다.
제2 난연 외형커버(20)는, 난연수지를 포함한다. 난연수지는, 난연특성을 가진 합성수지로, 공지된 것이 사용될 수 있다. 난연수지로는, 예를 들어, 난연 열가소성플라스틱, 난연 폴리올레핀(polyolefin, PO), 난연 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 난연 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 난연 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 난연 폴리에틸렌프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 난연 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 난연 폴리아미드(polyamide, PA) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
난연수지는 공지된 난연제를 사용하여 제조된 것으로, 할로겐계 난연수지 또는 비할로겐계 난연수지 또는 이들의 조합일 수 있다. 유해성과 환경친화성의 측면에서, 비할로겐계 난연수지가 사용될 수 있고, 비할로겐계 난연수지의 예로는, 인계 난연수지를 들 수 있다.
제2 난연 외형커버(20)는 난연수지와, 단섬유 보강재와 장섬유 보강재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단섬유 보강재 또는 장섬유 보강재는, 유리 단섬유, 유리 장섬유, 탄소 단섬유, 탄소 장섬유 등일 수 있다. 예를 들어, 제2 난연 외형커버(20)는 유리 단섬유와 유리 장섬유 중 적어도 하나를, 제2 난연 외형커버(20)의 총 중량에 대해, 20 중량% 이상이고 30 중량% 이하의 함량 범위 내에서 포함할 수 있다.
제2 난연 외형커버(20)는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 제2 난연 외형커버(20)는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 제2 난연 외형커버(20)는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 난연 PET 수지 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PET 수지 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PA 수지 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PET 수지 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PC 수지 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PC 수지 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
제2 난연 외형커버(20)는 제1 면(21a)과 제2 면(21b)이 상기한 두께 범위 내에서 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 실질적으로 동일한 두께는, 오차범위 5% 이내에서, 두께가 동일한 것을 의미한다.
도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 배터리팩 하우징(100)의 모식적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 복합시트(S1)는, 난연층(1)과 비난연층(2)을 포함한다. 비난연층(2)은 난연층(1)의 사이에 배치될 수 있다. 제1 복합시트(S1)는 난연특성과 고강성 특성, 고강도 특성을 모두 발휘할 수 있다.
난연층들(1)은 난연수지를 포함한다. 난연층들(1)은 제1 복합시트(S1)에 난연성을 부여하는 역할을 할 수 있다. 난연층들(1)은, 보강섬유를 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다. 보강섬유는, 유리 단섬유, 유리 장섬유, 탄소 단섬유, 탄소 장섬유, 유리 연속섬유, 탄소 연속섬유 등일 수 있다.
난연수지는, 난연특성을 가진 합성수지로, 공지된 것이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 난연 열가소성플라스틱, 난연 폴리올레핀(polyolefin, PO), 난연 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 난연 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 난연 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 난연 폴리에틸렌프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 난연 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 난연 폴리아미드(polyamide, PA) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
난연수지는 공지된 난연제를 사용하여 제조된 것으로, 할로겐계 난연수지 또는 비할로겐계 난연수지 또는 이들의 조합일 수 있다. 유해성과 환경친화성의 측면에서, 비할로겐계 난연수지가 사용될 수 있고, 비할로겐계 난연수지의 예로는, 인계 난연수지를 들 수 있다.
난연층들(1)은 0.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 난연층들(1)은 0.5 mm 이상이고 1.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 난연층들(1)은 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 난연 PET 수지층은 0.5 mm 이상이고 1.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PET 수지층은 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PA 수지층은 0.5 mm 이상이고 1.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PA 수지층은 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PC 수지층은 0.5 mm 이상이고 1.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 난연 PC 수지층은 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
비난연층(2)은 비난연 수지와 연속섬유 보강재를 포함한다. 비난연층(2)은 제1 복합시트(S1)에 고강도, 고강성과 동시에 경량화를 부여하기 위한 것으로, 고강도, 고강성을 가진 경량 소재인 연속섬유 강화열가소성플라스틱(continuous fiber thermoplastic, CFT)이 사용될 수 있다. 연속섬유강화 열가소성플라스틱의 예로는, 폴리프로필렌과 유리 섬유가 포함된 것을 들 수 있다. 연속섬유강화열가소성플라스틱의 다른 예로는, 폴리아미드와 유리 섬유가 포함된 것을 들 수 있다.
비난연 수지는, 난연특성이 부여되지 않은 일반적인 합성수지이며, 비난연 수지의 예로는, 열가소성플라스틱, 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 폴리에틸렌프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리아미드(polyamide, PA) 중 적어도 하나를 들 수 있다.
연속섬유 보강재는, 공지된 것이면 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 유리 연속섬유, 탄소 연속섬유 등일 수 있다.
예를 들어, 연속섬유 보강재로 유리 연속섬유가 사용된 경우, 유리 연속섬유는 비난연층(2)의 총 중량에 대해, 30 중량% 이상이고 60 중량% 이하의 함량 범위 내에서 비난연층(2) 내에 포함될 수 있다. 연속섬유 보강재로 유리 연속섬유가 사용된 경우, 유리 연속섬유는 비난연층(2)의 총 중량에 대해, 30 중량% 이상이고 60 중량% 이하의 함량 범위 내에서 배터리팩 하우징을 경량화하는 동시에 외부 충격에 대해 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.
또한, 예를 들어, 연속섬유 보강재로 탄소 연속섬유가 사용된 경우, 탄소 연속섬유는 비난연층(2)의 총 중량에 대해, 10 중량% 이상이고 20 중량% 이하의 함량 범위 내에서 비난연층(2) 내에 포함될 수 있다. 연속섬유 보강재로 탄소 연속섬유가 사용된 경우, 탄소 연속섬유는 비난연층(2)의 총 중량에 대해, 10 중량% 이상이고 20 중량% 이하의 함량 범위 내에서 배터리팩 하우징을 경량화하는 동시에 외부 충격에 대해 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.
비난연층(2)은 0.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 비난연층(2)은 0.9 mm 이상이고 2.4 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 비난연층(2)은 1.8 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 비난연 유리섬유 강화 PP 수지층은 0.9 mm 이상이고 2.4 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 비난연 유리섬유 강화 PP 수지층은 1.8 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 비난연 유리섬유 강화 PA 수지층은 0.9 mm 이상이고 2.4 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 비난연 유리섬유 강화 PA 수지층은 1.8 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
제2 복합시트에 대한 설명은 제1 복합시트(S1)에 대한 설명과 동일하므로, 생략하기로 한다.
배터리팩 하우징(100)은 난연층들(1)에 사용된 합성수지가 동종의 것이며, 예를 들어, 난연층들(1)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있다. 다른 예로, 난연층들(1)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 난연층들(1)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있다.
배터리팩 하우징(100)은 제1 난연 외형커버(10)와 난연층들(1)에 사용된 합성수지가 동종의 것이며, 예를 들어, 난연층들(1) 중 제1 난연 외형커버(10)로부터 가깝게 배치된 난연층(1)과, 제1 난연 외형커버(10)에 사용된 합성수지는 동종의 것일 수 있다. 제1 난연 외형커버(10)와 이에 인접하게 배치된 난연층(1)에 동종의 합성수지가 사용되는 것에 의해, 제1 복합시트(S1)와 제1 난연 외형커버(10)의 계면 결합력이 향상될 수 있다.
예를 들어, 제1 난연 외형커버(10)와 난연층들(1)에 사용된 합성수지는, 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다. 다른 예로, 제1 난연 외형커버(10)와 난연층들(1)에 사용된 합성수지는, 난연 폴리아미드일 수 있다. 또 다른 예로, 제1 난연 외형커버(10)와 난연층들(1)에 사용된 합성수지는, 난연 폴리카보네이트일 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층들(1)에는, 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리프로필렌 수지가 사용될 수 있다.
예를 들어, 난연 PET 수지층들은 0.5 mm 이상이고 1.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있고, 난연 PET 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있으며, 비난연 유리섬유 강화 PP 수지층은 0.9 mm 이상이고 2.4 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층들(1)에는, 난연 폴리아미드(PA) 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다.
예를 들어, 난연 PA 수지층들은 0.5 mm 이상이고 1.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있고, 난연 PA 외형커버는 1.0 mm 이상이고 2.5 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있으며, 비난연 유리섬유 강화 PA 수지층은 0.9 mm 이상이고 2.4 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층들(1)에는, 난연 폴리카보네이트(PC) 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리프로필렌(PP) 수지가 사용될 수 있다.
예를 들어, 난연 PC 수지층들은 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있고, 난연 PC 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있으며, 비난연 유리섬유 강화 PP 수지층은 1.8 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징(101)의 모식적인 단면도이다. 이하에서는, 배터리팩 하우징(101)과 배터리팩 하우징(100)의 차이점에 대해서만, 상세하게 설명하기로 하고, 앞서 상세하게 설명한 구성요소 및 구조 등에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 배터리팩 하우징(101)은 제1-1 복합시트(S1-1)를 포함한다. 제1-1 복합시트(S1-1)는 난연층들(3)과 난연층들(3)의 사이에 배치된 비난연층(2)을 포함한다.
배터리팩 하우징(101)은 난연층들(3)과 제1 난연 외형커버(10)에 사용된 합성수지가 서로 상이한 점에서 배터리팩 하우징(100)과 차이가 있다. 예를 들어, 난연층들(3)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지가 사용될 수 있다. 다른 예로, 난연층들(3)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리카보네이트(PC) 수지가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 난연층들(3)에는 난연 폴리아미드(PA) 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층들(3)에는, 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리프로필렌 수지가 사용될 수 있다.
예를 들어, 난연 PET 수지층들은 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있고, 난연 PC 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있으며, 비난연 유리섬유 강화 PP 수지층은 1.8 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층들(3)에는, 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있고, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다.
예를 들어, 난연 PA 수지층들은 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있고, 난연 PET 외형커버는 1.5 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있으며, 비난연 유리섬유 강화 PA 수지층은 1.8 mm 이상이고 3.0 mm 이하의 범위에서 소정의 두께를 가질 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징(102)의 모식적인 단면도이다. 이하에서는, 배터리팩 하우징(102)와 배터리팩 하우징(100)의 차이점에 대해서만, 상세하게 설명하기로 하고, 동일한 구성요소 및 동일한 구조 등에 대해서는, 앞서 상세하게 설명하였으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 배터리팩 하우징(102)은 제1-2 복합시트(S1-2)를 포함한다. 제1-2 복합시트(S1-2)는, 비난연층(2)의 상부에 배치된 난연층(1)과 비난연층(2)의 하부에 배치된 난연층(4)에 사용된 합성수지가 서로 상이한 점에서, 제1 복합시트(S1)와 차이가 있다.
예를 들어, 난연층(1)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다. 다른 예로, 난연층(1)에는 난연 폴리아미드(PA) 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 난연층(1)에는 난연 폴리카보네이트(PC) 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 난연층(1)에는 난연 폴리폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층(1)에는, 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는, 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있으며, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리프로필렌 수지가 사용될 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층(1)에는, 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는, 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있으며, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층들(1)에는, 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는, 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있으며, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리프로필렌 수지가 사용될 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징(103)의 모식적인 단면도이다. 이하에서는, 배터리팩 하우징(103)과 배터리팩 하우징(101)의 차이점에 대해서만, 상세하게 설명하기로 하고, 동일한 구성요소 및 동일한 구조 등에 대해서는, 앞서 상세하게 설명하였으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 배터리팩 하우징(103)은 제1-3 복합시트(S1-3)를 포함한다. 제1-3 복합시트(S1-3)는, 비난연층(2)의 상부에 배치된 난연층(3)과 비난연층(2)의 하부에 배치된 난연층(4)에 사용된 합성수지가 서로 상이한 점에서, 제1-1 복합시트(S1-1)와 차이가 있다.
예를 들어, 난연층(3)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다. 다른 예로, 난연층(3)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 난연층(3)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 난연층(3)에는 난연 폴리폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층(3)에는, 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는, 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있으며, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리프로필렌 수지가 사용될 수 있다.
구체적인 예에서, 난연층(3)에는, 난연 폴리아미드 수지가 사용될 수 있고, 난연층(4)에는, 난연 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있으며, 제1 난연 외형커버(10)에는 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용될 수 있으며, 비난연층(2)에는, 유리섬유로 강화된 폴리아미드 수지가 사용될 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징(104)의 모식적인 단면도이다. 이하에서는, 배터리팩 하우징(104)과 배터리팩 하우징(100)의 차이점에 대해서만, 상세하게 설명하기로 하고, 동일한 구성요소 및 동일한 구조 등에 대해서는, 앞서 상세하게 설명하였으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 배터리팩 하우징(104)은 관통홀들(H)과 관통홀들(H)에 삽입된 금속기둥들(30)을 포함하는 점에서 배터리팩 하우징(100)과 차이가 있다. 배터리팩 하우징(100)은 제1 외형커버(10)와 제1 복합시트(S1)가 각각 열전도도가 낮은 합성수지로 구성되므로, 방열성의 면에서 한계가 있다.
배터리팩 하우징(104)은 제1 외형커버(10)와 제1 복합시트(S1)를 각각 관통하는 관통홀들(H)을 포함하고, 관통홀들(H)에는 열전도도가 높은 금속기둥들(30)을 삽입됨으로써, 배터리팩 하우징(100)의 낮은 방열성을 개선할 수 있다.
도 8 은 일 실시예에 따른 성형품(도 1의 M1 참조)의 제조공정도이다.
도 8 을 참조하면, 일 실시예에 따른 성형품의 제조방법은, 하기의 P1 내지 P3 의 공정들을 포함한다. 일 실시예에 따른 성형품의 제조방법에 따라, 복합시트와 난연수지 조성물이 소정의 형상으로 성형되어 일체화된 인서트 사출물이 얻어질 수 있다. 이 때 얻어진 인서트 사출물은 배터리팩 하우징을 구성하는 성형품에 해당되며, 배터리팩 하우징과 성형품에 대해서는, 앞서 상세히 설명하였으므로, 상세한 설명을 생략하기로 한다.
P1 공정: 비난연층이 난연층들 사이에 배치된 적층구조를 가진 평판 형상의 복합시트를 준비하는 것
P2 공정: 평판형상의 복합시트를 예열하는 것
P3 공정: 예열된 평판형상의 복합시트를 금형 내에 배치시키고 난연수지 조성물을 주입하여 인서트 사출성형하는 것
도 9 는 다른 실시예에 따른 성형품의 제조공정도이다. 도 9를 참조하면, 다른 실시예에 따른 성형품의 제조방법은, 하기의 P1 공정, P4 공정, P2-1 공정, P3-1 공정을 포함한다. 도 9의 제조공정도는 P4 공정을 통해 평판형상의 복합시트를 소정의 형상으로 예비성형하는 점에서, 도 8의 제조공정도와 차이가 있다.
P1 공정: 비난연층이 난연층들 사이에 배치된 적층구조를 가진 평판 형상의 복합시트를 준비하는 것
P4 공정: 평판형상의 복합시트를 사출기의 금형 형상에 따라 예비성형하는 것
P2-1 공정: 예비성형 복합시트를 예열하는 것
P3-1 공정: 예열된 예비성형 복합시트를 금형 내에 배치시키고 난연수지 조성물을 주입하여 인서트 사출성형하는 것
도 10 내지 도 13 은 도 9의 제조공정의 P1 공정부터 P4 공정을 모식적으로 도시한 것이다.
먼저, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 도 9의 P1 공정에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
제1 난연 수지시트(1), 제2 난연 수지시트(1)와 비난연 수지시트(2)를 각각 준비한 뒤, 제1 난연 수지시트(1)의 상부에 비난연 수지시트(2)를 적층시키고, 비난연 수지시트(2)의 상부에 제2 난연 수지시트(1)를 적층시켜, 난연 수지시트들(1)의 사이에 비난연 수지시트(2)가 적층된 적층체를 제작한다.
난연 수지시트들(1)의 사이에 비난연 수지시트(2)가 적층된 적층체를 상부 프레스(UP)와 하부 프레스(LP)의 사이에 위치시킨 뒤, 상부 프레스(UP)를 I 방향으로 이동시키고, 하부 프레스(LP)를 II 방향으로 이동시키는 것에 의해, 각 시트들을 합지하여, 평판 형상의 복합시트(도 12의 S1)가 얻어질 수 있다.
합지 온도는 난연 수지시트의 유리전이온도로 설정될 수 있고, 예를 들어, 난연 수지시트에 난연 폴리카보네이트가 사용된 경우, 합지온도는 230℃ 일 수 있다. 또한, 예를 들어, 난연 수지시트에 난연 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용된 경우, 합지온도는 265℃ 일 수 있다.
한편, 합지압력은, 예를 들어, 10 bar 일 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하여, 도 9의 P4 공정에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
평판형상의 복합시트(도 12의 S1)를 프리포밍(preforming) 금형에 위치시킨 뒤, 상부 금형(UMB)을 I 방향을 따라 이동시키고, 하부 금형(LMB)을 II 방향을 따라 이동시키는 것에 의해 소정의 형상으로 예비성형된 복합시트(도 13의 S1)를 제작할 수 있다.
상부 금형(UMB)의 양단이 하부 금형(LMB)을 향하는 방향으로 돌출된 돌출부(UMP)를 갖고, 하부 금형(LMB)의 중앙부가 상부 금형(UMB)을 향하는 방향으로 돌출된 돌출부(LMP)를 가진 때, 상하부 금형(UMB, LMB)이 서로 맞물리면서, 평판형상의 복합시트(도 12의 S1)의 양단이 절곡되어, 중절모 유사 형태로 예비성형된 복합시트(도 13의 S1)가 얻어질 수 있다.
예비성형된 복합시트를 P2-1 공정, P-3 공정을 통해 난연수지 조성물과 함께 인서트 사출성형하는 것에 의해 성형품(도 1의 M1)이 얻어질 수 있다.
발명은 배터리팩 하우징(도 1의 100)의 수납공간에 배터리셀이 수납된 고강도, 고강성을 가진 경량의 배터리팩을 제공할 수 있다.
발명은 배터리팩 하우징(도 1의 100)의 수납공간에 드론용 배터리셀이 수납된 고강도, 고강성을 가진 경량의 드론용 배터리팩을 제공할 수 있다.
한편, 발명자들이 수행한 실험에 따르면, 일반사출만으로는 기존의 배터리팩 하우징과 동일한 수준의 충돌성능을 보였으나, 전술한 복합시트를 이용하여 전술한 난연 수지조성물과 함께 인서트 사출성형을 수행한 때에는, 기존의 배터리팩 하우징에 비해 향상된 충돌성능을 보였다.
< 실험예 >
실시예 1 내지 5, 비교예에 따라 평판들을 준비하였다. 각각의 평판에 시험구를 충돌시켜, 평판의 파손정도를 측정하였다. 각 평판의 크기는, 가로 × 세로 × 두께가, 200 mm × 200 mm × 3 mm 이었으며, 시험구(ball)의 지름은 80 mm, 시험구의 중량은 10 kg, 시험구의 속도는 100 km/h 였다.
실시예 1
난연 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지시트 0.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트 1.5 mm 및 난연 PET 수지시트 0.5 mm 가 순서대로 배치된 복합시트를 제작하였다. 유리섬유 강화플라스틱 수지시트로는, 폴리프로필렌 40wt% 에 유리 연속섬유 60wt%을 배합한 것이 사용되었다.
복합시트를 사출 금형에 배치시키고, 난연 PET 사출수지를 주입하여 사출품을 제작하였다. 가로 × 세로 × 두께가 200 mm × 200 mm × 3 mm 이 되도록 사출품을 재단하여, 실시예 1에 따른 평판을 제작하였다. 실시예 1에 따른 평판은, 난연 PET 수지층 0.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지층 1.5 mm, 난연 PET 수지층 0.5 mm 및 난연 PET 사출층 1.0 mm 가 순서대로 배치된 적층체로 제작되었다.
실시예 2
난연 폴리아미드(PA) 수지시트 0.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트 1.5 mm 및 난연 PA 수지시트 0.5 mm 가 순서대로 배치된 복합시트를 제작하였다. 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트로는, 폴리아미드 40wt% 에 유리 연속섬유 60wt%을 배합한 것이 사용되었다.
복합시트를 사출 금형에 배치시키고, 난연 PA 사출수지를 주입하여 사출품을 제작하였다. 가로 × 세로 × 두께가 200 mm × 200 mm × 3 mm 이 되도록 사출품을 재단하여, 실시예 2에 따른 평판을 제작하였다. 실시예 2에 따른 평판은, 난연 PA 수지층 0.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지층 1.5 mm, 난연 PA 수지층 0.5 mm 및 난연 PA 사출층 1.0 mm 가 순서대로 배치된 적층체로 제작되었다.
실시예 3
난연 폴리카보네이트(PC) 수지시트 0.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트 1.5 mm 및 난연 PC 수지시트 0.5 mm 가 순서대로 배치된 복합시트를 제작하였다. 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트로는, 폴리프로필렌 40wt% 에 유리 연속섬유 60wt% 을 배합한 것이 사용되었다.
복합시트를 사출 금형에 배치시키고, 난연 PC 사출수지를 주입하여 사출품을 제작하였다. 가로 × 세로 × 두께가 200 mm × 200 mm × 3 mm 이 되도록 사출품을 재단하여, 실시예 3에 따른 평판을 제작하였다. 실시예 3에 따른 평판은, 난연 PC 수지층 1.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지층 1.8 mm, 난연 PC 수지층 1.5 mm 및 난연 PC 사출층 1.5 mm 가 순서대로 배치된 적층체로 제작되었다.
실시예 4
난연 PET 수지시트 0.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트 1.5 mm 및 난연 PET 수지시트 0.5 mm 가 순서대로 배치된 복합시트를 제작하였다. 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트로는, 폴리프로필렌 40wt% 에 유리 연속섬유 60wt%을 배합한 것이 사용되었다.
복합시트를 사출 금형에 배치시키고, 난연 PC 사출수지를 주입하여 사출품을 제작하였다. 가로 × 세로 × 두께가 200 mm × 200 mm × 3 mm 이 되도록 사출품을 재단하여, 실시예 4에 따른 평판을 제작하였다. 실시예 4에 따른 평판은, 난연 PET 수지층 1.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지층 1.8 mm, 난연 PET 수지층 1.5 mm 및 난연 PC 사출층 1.5 mm 가 순서대로 배치된 적층체로 제작되었다.
실시예 5
난연 PA 수지시트 0.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트 1.5 mm 및 난연 PA 수지시트 0.5 mm 가 순서대로 배치된 복합시트를 제작하였다. 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지시트로는, 폴리아미드 40wt% 에 유리 연속섬유 60wt%을 배합한 것이 사용되었다.
복합시트를 사출 금형에 배치시키고, 난연 PET 사출수지를 주입하여 사출품을 제작하였다. 가로 × 세로 × 두께가 200 mm × 200 mm × 3 mm 이 되도록 사출품을 재단하여, 실시예 5에 따른 평판을 제작하였다. 실시예 5에 따른 평판은, 난연 PA 수지층 1.5 mm, 비난연 유리섬유 강화플라스틱 수지층 1.8 mm, 난연 PA 수지층 1.5 mm 및 난연 PET 사출층 1.5 mm 가 순서대로 배치된 적층체로 제작되었다.
비교예
폴리카보네이트-ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 수지를 사출 금형에 주입하여, 사출물을 제작하였다. 가로 × 세로 × 두께가 200 mm × 200 mm × 3 mm 이 되도록 사출품을 재단하여, 비교예에 따른 평판으로 사용하였다.
구분 구조
실시예 1 난연 PET시트 0.5 mm / CFT(PP+GF) 1.5 mm / 난연 PET시트 0.5 mm / 난연 PET 사출소재 1.0 mm 적층체
실시예 2 난연 PA시트 0.5 mm / CFT(PA+GF) 1.5 mm / 난연 PA시트 0.5 mm / 난연 PA 사출소재 1.0 mm 적층체
실시예 3 난연 PC시트 1.5 mm / CFT(PP+GF) 1.8 mm / 난연 PC시트 1.5 mm / 난연 PC 사출소재 1.5 mm 적층체
실시예 4 난연 PET시트 1.5 mm / CFT(PP+GF) 1.8 mm / 난연 PET시트 1.5 mm / 난연 PC 사출소재 1.5 mm 적층체
실시예 5 난연 PA시트 1.5 mm / CFT(PA+GF) 1.8 mm / 난연 PA시트 1.5 mm / 난연 PET 사출소재 1.5 mm 적층체
비교예 PC-ABS(Polycarbonate-ABS) 단층 구조물
표 2에는, 실시예들에 따른 평판들과 비교예에 따른 평판의 충돌실험 결과가 정리되어 있다. 표 2를 참조하면, 실시예 1 및 2는, 파손율이 0 %로 시험구의 충돌로 인한 평판의 파손이 관찰되지 않았다.
실시예 3 내지 5는, 파손율이 60 % 이하로, 실시예 1 및 2에 비해 낮은 내충격성을 보였으나, 비교예에 비해, 향상된 내충격성을 발휘하였다.
구분 파손율
실시예 1 0 %
실시예 2 0 %
실시예 3 60 %
실시예 4 40 %
실시예 5 50 %
비교예 80 % 이상
도 14는 또 다른 실시예에 따른 배터리팩 하우징(105)을 구성하는 성형품의 모식적인 사시도이다. 도 15는 도 14의 B-B' 선에 따른 모식적인 단면도이다.
이하에서는, 배터리팩 하우징(105)과 배터리팩 하우징(100)의 차이점에 대해서만, 상세하게 설명하기로 하고, 동일한 구성요소 및 동일한 구조 등에 대해서는, 앞서 상세하게 설명하였으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1, 도 2 및 도 14를 참조하면, 배터리팩 하우징(105)은, 제1 성형품(M1')를 포함한다. 제1 성형품(M1')은 제1 난연 외형커버(10)와 제1 복합시트(S1')을 포함한다. 제1 복합시트(S1')는 평판 몸체(FB)로 구성될 수 있고, 제1 복합시트(S1)와 달리, 평판 몸체(FB)로부터 연장되고 평판 몸체(FB)에 대해 휘어진 벤딩면들(LB, RB)을 포함하지 않을 수 있다. 다시 말하면, 제1 복합시트(S1')는 제1 난연 외형커버(10)의 제1 면(11a)에만 인서트될 수 있고, 제2 면(11b)에는 인서트되지 않을 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제1 난연 외형커버(10)는, 제1 면(11a)로부터 제1 벤딩부위(BP1)을 경유하여 연장되고, 제1 면(11a)에 대해 휘어진 제2 면(11b)을 포함할 수 있다. 제2 면(11b)의 두께(WD2)는 제1 면(11a)의 두께(WD1)에 비해 두꺼울 수 있다. 제2 면(11b)의 두께(WD2)를 제1 면(11a)의 두께(WD1)에 비해 두껍게 하는 것에 의해, 배터리팩 하우징(105)의 강도, 강성을 보완할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나, 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 각 실시예에 게시된 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.
100, 101, 102, 103, 104, 105: 배터리팩 하우징
M: 성형품
10, 20: 난연 외형커버 30: 금속기둥
S: 복합시트 1, 3, 4: 난연층 2: 비난연층
H: 관통홀

Claims (13)

  1. 난연수지가 포함된 난연 외형커버; 및
    상기 난연 외형커버에 인서트된 복합시트;가 포함되고,
    상기 복합시트는, 상기 난연수지가 포함된 난연층들과 비난연 수지가 포함된 비난연층을 포함하며, 상기 비난연층은 상기 난연층들 사이에 배치되고,
    상기 비난연층은 연속섬유 보강재를 포함하고,
    상기 난연 외형커버는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지로 구성되며,
    상기 난연층들은 상기 PET 수지로 구성되고,
    상기 비난연층은 폴리프로필렌과 유리 연속섬유로 구성되고, 또는,
    상기 난연 외형커버는 폴리아미드(PA) 수지로 구성되며,
    상기 난연층들은 상기 PA 수지로 구성되고,
    상기 비난연층은 폴리아미드와 유리 연속섬유로 구성되는
    성형품.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 난연 외형커버는 제1 벤딩부위를 포함하며,
    상기 복합시트는 상기 제1 벤딩부위와 대응되는 제2 벤딩부위를 포함하는,
    성형품.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 난연 외형커버는, 제1 면과 상기 제1 면에 대해 휘어진 상태로 상기 제1 면으로부터 연장된 제2 면을 포함하며,
    상기 제2 면은 상기 제1 면에 비해 두꺼운 두께를 가지고,
    상기 복합시트는, 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 상기 제1 면에만 인서트된,
    성형품.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 난연수지는 동종의 합성수지인 성형품.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 난연 외형커버는 단섬유 보강재와 장섬유 보강재 중 적어도 하나를 더 포함하는, 성형품.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 난연 외형커버는 유리 단섬유와 유리 장섬유 중 적어도 하나를, 상기 난연 외형커버의 총 중량에 대해, 20 중량% 이상이고 30 중량% 이하의 함량 범위 내에서 더 포함하는, 성형품.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 연속섬유 보강재는 유리 연속섬유이고, 상기 유리 연속섬유는 상기 비난연층의 총 중량에 대해, 30 중량% 이상이고 60 중량% 이하의 함량 범위 내에서 포함된 성형품.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 연속섬유 보강재는 탄소 연속섬유이며, 상기 탄소 연속섬유는 상기 비난연층의 총 중량에 대해, 10 중량% 이상이고 20 중량% 이하의 함량 범위 내에서 포함된 성형품.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 난연 외형커버가,
    적어도 하나의 관통홀 및 상기 적어도 하나의 관통홀에 삽입된 적어도 하나의 금속기둥을 더 포함하는 성형품.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 난연수지가 포함된 제1 난연 외형커버;
    상기 난연수지가 포함되고 상기 제1 난연 외형커버와 결합된 제2 난연 외형커버;
    상기 제1 난연 외형커버와 상기 제2 난연 외형커버의 사이에 형성된 수납공간; 및
    상기 제1 난연 외형커버와 상기 제2 난연 외형커버 중 적어도 하나와 상기 수납공간의 사이에 배치되고, 상기 제1 난연 외형커버와 상기 제2 난연 외형커버 중 적어도 하나에 인서트된 복합시트;가 포함되며,
    상기 복합시트는, 상기 난연수지가 포함된 난연층들과 비난연 수지가 포함된 비난연층을 포함하며, 상기 비난연층은 상기 난연층들 사이에 배치되고,
    상기 비난연층은 연속섬유 보강재를 포함하고,
    상기 난연 외형커버는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지로 구성되며,
    상기 난연층들은 상기 PET 수지로 구성되고,
    상기 비난연층은 폴리프로필렌과 유리 연속섬유로 구성되고, 또는,
    상기 난연 외형커버는 폴리아미드(PA) 수지로 구성되며,
    상기 난연층들은 상기 PA 수지로 구성되고,
    상기 비난연층은 폴리아미드와 유리 연속섬유로 구성되는
    배터리팩 하우징.
  13. 제12 항에 따른 배터리팩 하우징; 및
    상기 수납공간 내에 장착된 배터리셀을 포함하는 드론용 배터리팩.
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