KR102312947B1 - 3 dimensional structure comprising multi-layer radio wave absorber and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
다층형 전파흡수 복합재를 포함하는 3차원 구조물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 다층형 전파흡수 복합재의 배면에 유리섬유강화플라스틱(GFRP: glass fiber reinforced plastic) 층 및 전파흡수층 등이 순차로 적층된 3차원 구조물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.It relates to a three-dimensional structure including a multi-layered radio wave absorbing composite and a method for manufacturing the same. Specifically, it relates to a three-dimensional structure in which a glass fiber reinforced plastic (GFRP) layer and a radio wave absorbing layer are sequentially stacked on the back surface of a multilayered radio wave absorbing composite, and a manufacturing method thereof.
플랫폼의 피탐/피격 가능성을 감소시키기 위해서는 노출되는 신호를 최소화시켜야 한다. 특히 전자기 신호는 넓은 범위, 빠른 탐지, 그리고 고 해상도 등의 장점이 있으므로, 이에 대한 저피탐(low observable) 플랫폼의 요구가 증가하고 있다. 저피탐 플랫폼은 전자기파의 산란, 반사 특성을 이용한 형상과 위협 주파수의 신호를 흡수하는 흡수체 적용의 조합으로 설계된다.In order to reduce the possibility of being caught/hit by the platform, the exposed signal should be minimized. In particular, since electromagnetic signals have advantages such as wide range, fast detection, and high resolution, the demand for low observable platforms is increasing. The low detection platform is designed with a combination of shape using the scattering and reflection characteristics of electromagnetic waves and the application of an absorber that absorbs the signal of the threat frequency.
레이다 신호의 주파수가 낮으면, 해상도는 떨어지지만 더 원거리의 물체를 탐지 할 수 있다. 저피탐 플랫폼에서는 이러한 낮은 주파수에서의 피탐 가능성을 줄이기 위해, 광대역 흡수 성능을 갖는 흡수체의 필요성이 대두되고 있다.When the frequency of the radar signal is low, the resolution is lowered, but it can detect more distant objects. In order to reduce the possibility of detection at such a low frequency in the low detection platform, the need for an absorber having broadband absorption performance is emerging.
한편, 흡수체가 구조적 하중 지지의 역할을 동시에 수행하기 위해 복합재 기반의 전파 흡수체가 연구되고 있다. 기존의 전파흡수 복합재 구조는 라미네이트(laminate) 형태로 플랫폼의 외피에 적용되며, 무게 제약으로 인해 광대역 성능 구현에 한계가 있다. 라미네이트 형태의 전파흡수 복합재 구조의 경우, 유리섬유 혹은 케블라 섬유를 기본 소재로 활용하기 때문에, 광대역 성능을 구현하기 위해 두께를 증가시키게 되면 많은 무게 증가를 수반하게 된다. 또한, 자성소재를 적용하게 되면 라미네이트의 두께 증가를 최소화하며 광대역 성능을 구현할 수는 있으나, 자성 소재의 경우 흡수 성능을 구현하기 위해서는 많은 양의 금속 계열 입자를 함침시켜야 하기 때문에 무게 측면에서 장점을 보이지 않는다.Meanwhile, a composite-based radio wave absorber is being studied in order for the absorber to simultaneously serve as structural load support. The existing radio wave absorbing composite structure is applied to the outer skin of the platform in the form of a laminate, and there is a limit in realizing broadband performance due to weight constraints. In the case of a laminate-type radio wave absorbing composite structure, since glass fiber or Kevlar fiber is used as a basic material, increasing the thickness to realize broadband performance entails a lot of weight increase. In addition, when a magnetic material is applied, the increase in the thickness of the laminate can be minimized and broadband performance can be realized. does not
다층형 전파흡수 복합재를 포함하는 3차원 구조물 및 그의 제조 방법을 제공한다. 구체적으로 다층형 전파흡수 복합재의 배면에 유리섬유강화플라스틱층 및 전파흡수층 등이 순차로 적층된 차원 구조물 및 그의 제조 방법을 제공한다.Provided are a three-dimensional structure including a multi-layered radio wave absorbing composite and a method for manufacturing the same. Specifically, it provides a dimensional structure in which a glass fiber reinforced plastic layer and a radio wave absorbing layer are sequentially stacked on the back surface of a multi-layered radio wave absorbing composite, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 구조물은 외부로부터 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 이루어진 전파흡수층 및 폼 코어층이 교대로 복수회 적층된 다층형 전파흡수 복합재; 및 다층형 전파흡수 복합재의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층이 순차로 적층된 배면 적층체를 포함한다.A three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention includes a multi-layered radio wave absorbing composite in which a radio wave absorbing layer and a foam core layer made of a radio wave absorbing material that loses electromagnetic waves incident from the outside are alternately stacked a plurality of times; and a rear laminate in which a first glass fiber reinforced plastic layer, a radio wave absorbing layer, a second glass fiber reinforced plastic layer, a reflective layer, and a third glass fiber reinforced plastic layer are sequentially laminated on the rear surface of the multilayered radio wave absorbing composite.
다층형 전파흡수 복합재의 외면 및 배면 적층체의 외면을 피복하는 제4 유리섬유강화플라스틱 층 및 제4 유리섬유강화플라스틱 층을 피복하는 커버 층을 더 포함할 수 있다.It may further include a fourth glass fiber-reinforced plastic layer covering the outer surface of the multi-layered radio wave absorbing composite and the outer surface of the rear laminate, and a cover layer covering the fourth glass fiber-reinforced plastic layer.
배면 적층체는 다층형 전파흡수 복합재의 배면과 평행하는 방향으로 연장되고, 배면 적층체의 양 단부가 다층형 전파흡수 복합재의 배면의 반대 방향으로 만곡할 수 있다.The rear laminate may extend in a direction parallel to the rear surface of the multilayer radio wave absorbing composite, and both ends of the rear laminate may be curved in opposite directions to the rear surface of the multilayer radio wave absorbing composite.
배면 적층체의 만곡부 및 다층형 전파흡수 복합재 사이의 공간에 전파흡수재료가 충진될 수 있다.A radio wave absorbing material may be filled in the space between the curved portion of the rear laminate and the multi-layered radio wave absorbing composite.
다층형 전파흡수 복합재의 단면에 대하여, 다층형 전파흡수 복합재의 적층 방향 및 전파입사방향이 교차하고, 상기 다층형 전파흡수 복합재의 적층 방향 및 전파입사방향은 15 내지 75˚의 각도(θ1)를 이룰 수 있다.With respect to the cross section of the multi-layered radio wave absorbing composite, the stacking direction and the radio wave incident direction of the multi-layered radio wave absorbing composite intersect, and the laminating direction and the radio wave incident direction of the multi-layered radio wave absorbing composite are 15 to 75 ° angle (θ 1 ) can achieve
다층형 전파흡수 복합재의 단면에 대하여, 다층형 전파흡수 복합재는 전파흡수층 및 폼 코어층이 1회 이상 굽어 형성된 복수의 적층 방향을 갖고, 복수의 적층 방향은 서로 교차하고, 적층 방향간 15 내지 90˚의 각도(θ2)를 이룰 수 있다.With respect to the cross section of the multilayer radio wave absorbing composite, the multilayer radio wave absorbing composite has a plurality of lamination directions in which the radio wave absorbing layer and the foam core layer are formed by bending at least once, the plurality of lamination directions intersect each other, and 15 to 90 between lamination directions An angle (θ 2 ) of ˚ can be achieved.
다층형 전파흡수 복합재 내부에, 전면(前面)에 첨점을 갖고 전면이 곡면으로 이루어지고, 배면이 다층형 전파흡수 복합재의 배면과 맞닿은 반사체를 더 포함할 수 있다.Inside the multi-layered radio wave absorbing composite, it may further include a reflector having a cusp on the front surface, the front surface being made of a curved surface, and the rear surface being in contact with the rear surface of the multilayer radio wave absorbing composite material.
본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 구조물의 제조 방법은 외부로부터 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 이루어진 전파흡수층 및 폼 코어층을 교대로 복수회 적층하고, 큐어링하여 다층형 전파흡수 복합재를 제조하는 단계;In the method for manufacturing a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention, a radio wave absorbing layer and a foam core layer made of a radio wave absorbing material that loses electromagnetic waves incident from the outside are alternately laminated a plurality of times, and cured to form a multi-layered radio wave absorbing composite preparing a;
3차원 구조물의 최외곽형상(OML, outer mold line)을 가지는 금속 몰드에 커버 층, 제4 유리섬유강화플라스틱 층 및 다층형 전파흡수 복합재를 적층하는 단계; 다층형 전파흡수 복합재의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층을 적층하는 단계; 및 적층체를 가압 및 가열하는 단계를 포함한다.laminating a cover layer, a fourth glass fiber reinforced plastic layer, and a multi-layered radio wave absorbing composite on a metal mold having an outer mold line (OML) of a three-dimensional structure; Laminating a first glass fiber reinforced plastic layer, a radio wave absorbing layer, a second glass fiber reinforced plastic layer, a reflective layer and a third glass fiber reinforced plastic layer on the back surface of the multi-layered radio wave absorbing composite; and pressing and heating the laminate.
다층형 전파흡수 복합재의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층을 적층하는 단계에서, 다층형 전파흡수 복합재의 배면의 측부에 전파흡수재료를 충진하여 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층을 포함하는 배면 적층체가 다층형 전파흡수 복합재의 배면과 평행하는 방향으로 연장되고, 양 단부가 상기 다층형 전파흡수 복합재의 배면의 반대 방향으로 만곡하도록 할 수 있다.In the step of laminating the first glass fiber reinforced plastic layer, the radio wave absorbing layer, the second glass fiber reinforced plastic layer, the reflective layer, and the third glass fiber reinforced plastic layer on the back surface of the multi-layered radio wave absorbing composite, the back surface of the multi-layered radio wave absorbing composite A back laminate comprising a first glass fiber reinforced plastic layer, a radio wave absorbing layer, a second glass fiber reinforced plastic layer, a reflective layer and a third glass fiber reinforced plastic layer by filling the side with a radio wave absorbing material It extends in a parallel direction, and both ends may be curved in a direction opposite to the rear surface of the multi-layered radio wave absorbing composite.
적층체를 가압 및 가열하는 단계에서 20℃ 내지 180℃의 온도와 3bar 내지 6bar의 압력으로 가압 및 가열할 수 있다.In the step of pressurizing and heating the laminate, it may be pressurized and heated at a temperature of 20° C. to 180° C. and a pressure of 3 bar to 6 bar.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전파 흡수 대역이 (-10 dB 기준) 8GHz 이상 구현이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to implement a radio wave absorption band of 8 GHz or more (based on -10 dB).
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기존 라미네이트 형태의 전파흡수구조 비해, 폼코어가 주된 소재이기 때문에 무게 증가도 많지 않으면서도 광대역 흡수 성능을 달성 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, compared to the conventional laminate-type radio wave absorption structure, since the foam core is the main material, it is possible to achieve broadband absorption performance without much increase in weight.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 폼코어층과 전파흡수층으로 이루어진 블럭을 적용 형상으로 가공을 하기 때문에, 형상에 제약을 받지 않는다. 따라서, 완만한 곡률을 갖는 날개 앞전 구조, 날카로운 형상을 갖는 조종면 등에 폭넓에 활용 가능하다.According to an embodiment of the present invention, since the block made of the foam core layer and the radio wave absorbing layer is processed into an applied shape, there is no restriction on the shape. Therefore, it can be widely used in a wing leading edge structure having a gentle curvature, a control surface having a sharp shape, and the like.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 구조물의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 실험예에서 전파흡수층(11)의 유전율에 따른 10 dB bandwidth(90% 흡수성능을 갖는 흡수대역폭) contour 그래프이다.
도 9는 실험예에서 전파흡수층(11)의 유전율에 따른 20 dB bandwidth(90% 흡수성능을 갖는 흡수대역폭) contour 그래프이다.
도 10은 실험예에서 전파흡수층(11)의 유전율에 따른 30 dB bandwidth(90% 흡수성능을 갖는 흡수대역폭) contour 그래프이다.
도 11은 3차원 구조물의 흡수 성능 특성을 나타낸 그래프이다.1 is a view schematically showing a cross-section of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a cross-section of a three-dimensional structure according to another embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a cross-section of a three-dimensional structure according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG. 3 .
5 is a view schematically showing a cross-section of a three-dimensional structure according to another embodiment of the present invention.
6 is a view schematically showing a cross-section of a three-dimensional structure according to another embodiment of the present invention.
7 is a view schematically showing a cross-section of a three-dimensional structure according to another embodiment of the present invention.
8 is a 10 dB bandwidth (absorption bandwidth having 90% absorption performance) contour graph according to the dielectric constant of the radio
9 is a 20 dB bandwidth (absorption bandwidth having 90% absorption performance) contour graph according to the dielectric constant of the radio
10 is a 30 dB bandwidth (absorption bandwidth having 90% absorption performance) contour graph according to the dielectric constant of the radio
11 is a graph showing the absorption performance characteristics of a three-dimensional structure.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second, third, etc. are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and includes the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component. It does not exclude additions.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.When a part is referred to as being “on” or “on” another part, it may be directly on or on the other part, or the other part may be involved in between. In contrast, when a part refers to being "directly above" another part, the other part is not interposed therebetween.
본 발명에서 "층(layer(s))"이라는 용어는 단층을 의미하거나, 혹은 중첩된 복층을 의미한다. 여기서 복층은, 각각의 층들이 그 층에 해당하는 요건들을 만족시키는 층들이 중첩된 형태의 층을 의미한다.In the present invention, the term “layer(s)” refers to a single layer, or to an overlapping multilayer. Here, the multi-layer refers to a layer in which layers in which each layer satisfies the requirements corresponding to the layer are overlapped.
본 발명에서 "전면(前面)"이란 3차원 구조물로 전파가 입사하는 면을 의미한다. "배면"이란 "전면"의 반대면을 의미한다.In the present invention, the term “front” refers to a surface on which radio waves are incident to a three-dimensional structure. "Back" means the opposite side of "front".
본 발명에서 3차원 구조물의 "단면"이란 3차원 구조물의 배면을 수직으로 자른면을 의미한다.In the present invention, the term "cross-section" of the three-dimensional structure refers to a surface cut vertically from the rear surface of the three-dimensional structure.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, they are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 구조물(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다. 도 1의 3차원 구조물(100)은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 1의 3차원 구조물(100)을 다양한 형태로 변형할 수 있다.1 schematically shows a cross-section of a three-
도 1에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 구조물(100)은 외부로부터 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 이루어진 전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)이 교대로 복수회 적층된 다층형 전파흡수 복합재(10); 및 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21), 전파흡수층(22), 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23), 반사층(24) 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)이 순차로 적층된 배면 적층체(20)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the three-
이하에서는 각 구성별로 상세하게 설명한다.Hereinafter, each configuration will be described in detail.
다층형 전파흡수 복합재(10)는 교대로 복수회 적층된 전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)으로 이루어진다.The multi-layered radio
전파흡수층(11)은 외부로부터 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 이루어진 층이다. 외부로부터 입사되는 전자기파는 예를 들어, 적의 탐지자산에 의해 조사된 광학 신호, 전자기 신호, 적외선 신호, 진동 신호 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 전파흡수재료는 유전체, 자성체 또는 도전체로 이루어진 재료에 해당될 수 있다.The radio
폼 코어층(12)은 복수의 전파흡수층(11) 사이를 메우는 역할을 한다. 폼 코어층(12)은 공기와 유사 유전율을 갖는 재료 또는 전자기 성능을 갖는 도전성 재료를 포함할 수 있다.The
폼 코어층(12)의 두께는 5.0 내지 10.0mm가 될 수 있다. The thickness of the
도 1에서 나타나듯이, 전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)은 교대로 복수회 적층될 수 있다. 더욱 구체적으로 3 내지 100 회 적층될 수 있다. 더욱 구체적으로 10 내지 30 회 적층될 수 있다. 1, the radio
적층 횟수가 너무 적으면, 전자기파 흡수 성능이 부족할 수 있다. 적층 횟수가 더 증가하더라도 전자기파 흡수 성능이 증가하지 않으며, 오히려 다층형 전파흡수 복합재(10)의 전체 두께가 늘어나 3차원 구조물(100)의 무게가 증가할 수 있다.If the number of laminations is too small, the electromagnetic wave absorption performance may be insufficient. Even if the number of laminations is further increased, the electromagnetic wave absorbing performance does not increase, but rather the overall thickness of the multilayered radio
전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)의 두께 비율(폼 코어층/전파 흡수층)은 1 내지 200 이 될 수 있다. 더욱 구체적으로 10 내지 50 이 될 수 있다. 전술한 범위에서 전자기파를 효율적으로 손실시킬 수 있다. The thickness ratio of the radio
다층형 전파흡수 복합재(10)의 전체 두께는 50 내지 200mm가 될 수 있다.The total thickness of the multilayer radio
배면 적층체(20)는 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21), 전파흡수층(22), 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23), 반사층(24) 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)이 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면으로부터 순차로 적층되어 이루어진다.The
제1 유리섬유강화플라스틱 층(21)은 유리섬유강화플라스틱 재료로 이루어진다. 여기서, 상기 유리섬유강화플라스틱은 유리섬유·탄소섬유·케블라 등의 방향족 나일론섬유와 불포화 폴리에스터·에폭시수지 등의 열경화성수지를 결합한 물질로서, 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 녹슬지 않고 가공하기 쉬운 장점들을 갖는다. 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21)은 외부의 환경요소(습도, 외부 충격 등)으로부터 다층형 전파흡수 복합재(10)를 보호하는 역할을 한다.The first glass fiber reinforced
전파흡수층(22)은 외부로부터 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 이루어진 층이다. 다층형 전파흡수 복합재(10) 내의 전파흡수층(11)과 동일한 재료 또는 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 전파흡수층(22)은 전파흡수 복합재(10) 내의 전파흡수층(11)에 더하여 전체 3차원 구조체의 전파흡수 능력을 단절되지 않고, 연속성 있게 부여하는 역할을 한다. The radio
제2 유리섬유강화플라스틱 층(23)은 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21)과 동일하거나, 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23)은 외부의 환경요소(습도, 외부 충격 등)으로부터 전파흡수층(22)을 보호하는 역할을 한다.The second glass fiber reinforced
반사층(24)은 내부를 통과한 전파가 더 이상 진행하지 못하도록 차폐(shielding)의 역할을 담당한다. 반사층(24)은 Al, Cu, Fe, Ni 등의 금속 막을 포함할 수 있고, 카본섬유강화복합재료도 포함할 수 있다.The
제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)은 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21) 및 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23)과 동일하거나, 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)은 외부의 환경요소(습도, 외부 충격 등)으로부터 반사층(24)을 갈바닉 부식으로부터 보호하는 역할을 한다.The third glass fiber reinforced
도 2에서는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다.2 schematically shows a cross-section of a three-
도 2에서 나타나듯이, 3차원 구조물(100)은 다층형 전파흡수 복합재(10)의 외면 및 배면 적층체(20)의 외면을 피복하는 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31) 및 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31)을 피복하는 커버 층(32)을 더 포함할 수 있다. 즉, 3차원 구조물(100)은 커버 층(32) 및 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31)에 의해 덮혀 있을 수 있다. As shown in FIG. 2 , the three-
커버 층(32)은 3차원 구조물(100)을 보호하고, 3차원 구조물(100)의 형상을 유지하는 역할을 한다. 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31)은 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21), 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23) 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)와 동일하거나, 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31)은 부에서 입사하는 전자기파 관점에서는 투과창(transparent window) 역할을 하며, 외부의 환경요소(습도, 외부 충격 등)으로부터 3차원 구조물(100)을 보호하는 역할을 한다. 다층형 전파흡수 복합재(10) 및 배면 적층체(20)로 변경될 시, 임피던스 미스매치를 최소화하기 위해서, 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31)이 동일하게 유지될 수 있다.The
도 3에서와 같이 배면 적층체(20)가 만곡하는 경우, 만곡한 배면 적층체(20)의 외면을 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31) 및 커버 층(32)이 피복할 수 있다.When the
도 3에서는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다.3 schematically shows a cross-section of a three-
도 3에서 나타나듯이, 3차원 구조물(100)은 적용되는 부품에 따라 최외곽형상(OML, Outer Mold Line)을 구현할 수 있다. 도 3에서는 비행체 부품을 위한 최외곽형상(OML, Outer Mold Line)을 구현한 예이다.As shown in FIG. 3 , the three-
도 3에 나타나듯이, 배면 적층체(20)는 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면과 평행하는 방향으로 연장되고, 배면 적층체(20)의 양 단부가 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면의 반대 방향으로 만곡할 수 있다. 즉, 배면 적층체(20)는 'ㄷ'자 형태의 단면을 가질 수 있다. 배면 적층체(20)는 'ㄷ'자의 좌평탄부와 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면이 접할 수 있다. 배면 적층체(20)가 'ㄷ'자 형태의 단면을 가짐으로써, 연속성 있게 적층될 수 있다. As shown in FIG. 3 , the
도 4에서는 만곡부(A 부분)을 확대하여 나타낸다. 도 4에 나타나듯이, 만곡부 및 다층형 전파흡수 복합재(10) 사이의 공간에 전파흡수재료(33)가 충진될 수 있다. 배면 적층체(20)가 만곡하는 경우, 소재의 곡률로 인한 공간이 필연적으로 발생할 수 밖에 없다. 이 공간에 전파흡수재료(33)를 충진함으로써, defect를 없애어 구조적인 안정성을 기대할 수 있고, 또한 불연속면에서 전자기 신호의 산란을 최소화 할 수 있다.In Fig. 4, the curved portion (part A) is shown in an enlarged manner. As shown in FIG. 4 , the radio
도 5에서는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다.5 schematically shows a cross-section of a three-
도 5에서 나타나듯이, 다층형 전파흡수 복합재(10)의 적층 방향 및 전파입사방향이 교차하고, 다층형 전파흡수 복합재(10)의 적층 방향 및 전파입사방향이 15 내지 75˚의 각도(θ1)를 이룰 수 있다. 다층형 전파흡수 복합재(10)의 적층 방향이란 다층형 전파흡수 복합재(10)를 이루는 전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)의 면에 대한 법선 방향을 의미한다. 다층형 전파흡수 복합재(10)의 적층 방향 및 전파입사방향이 평행하지 않고, 각도(θ1)가 적절히 형성됨으로써, 전파흡수층(11) 에서 일부 반사되는 전파(reflected wave)의 방향을 비 위험지역으로 산란시킬 수 있기 때문에, mono-static RCS (Radar Cross Section)를 보다 더욱 감소 시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 다층형 전파흡수 복합재(10)의 적층 방향 및 전파입사방향이 30 내지 60˚의 각도(θ1)를 이룰 수 있다.As shown in FIG. 5 , the stacking direction and the radio wave incidence direction of the multi-layered radio
도 6에서는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다.6 schematically shows a cross-section of a three-
도 6에서 나타나듯이, 다층형 전파흡수 복합재(10)는 전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)이 1회 이상 굽어 형성된 복수의 적층 방향을 갖고, 복수의 적층 방향은 서로 교차하고, 적층 방향간 15 내지 90˚의 각도(θ2)를 이룰 수 있다.As shown in FIG. 6 , the multilayered radio
다층형 전파흡수 복합재(10)의 적층 방향이 복수개 존재하고, 각도(θ2)가 적절히 형성됨으로써, 전파흡수층(11) 에서 일부 반사되는 전파(reflected wave)의 방향을 비 위험지역으로 산란시킬 수 있기 때문에, mono-static RCS (Radar Cross Section)를 보다 더욱 감소 시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 적층 방향간 45 내지 90˚의 각도(θ2)를 이룰 수 있다.There are a plurality of stacking directions of the multi-layered radio
도 7에서는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 3차원 구조물(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다.7 schematically shows a cross-section of a three-
도 7에서 나타나듯이, 다층형 전파흡수 복합재(10) 내부에, 전면(前面)에 첨점을 갖고 전면이 곡면으로 이루어지고, 배면이 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면과 맞닿은 반사체(13)를 더 포함할 수 있다. 이러한 형상은 입사하는 전자파를 효과적으로 비위험지역으로 산란, 반사시킬 수 있는 구조이다. 또한, 전자파 흡수 효과 및 형상의 산란 효과를 동시에 구현하여 되돌아 가는 신호를 더욱 줄일 수 있다.As shown in FIG. 7 , inside the multilayered radio
광대역화되는 레이더 탐지 주파수 대역을 비롯한 안티-스텔스 기술에 대응하기 위해서는 광대역 스텔스 성능이 필수적이다. 또한, 스텔스 무기체계의 특성상 일반적으로 날카로운 외형을 갖게 되는 경우가 대부분이므로, 기존의 전파흡수체의 적용 방식으로는 설계된 전파흡수체의 성능이 구조물의 RCS에 그대로 반영되지 않을 여지가 있다. 하지만, 본 실시예에 따라 패턴화된 전파흡수재료를 다층으로 적층시킨 전파흡수체는 전파흡수 성능의 저하가 거의 없으며, 광대역 전파흡수 성능을 가질 수 있다. 따라서, 전파흡수체가 구조물에 적용될 공간, 재료, 무게의 측면에서 보다 효과적으로 광대역 전파흡수 성능이 구현될 수 있다.In order to cope with anti-stealth technology including the broadening radar detection frequency band, wide-band stealth performance is essential. In addition, since the characteristics of stealth weapon systems generally have sharp appearances in most cases, the performance of the designed radio wave absorber may not be reflected in the RCS of the structure as it is with the existing radio wave absorber application method. However, the radio wave absorber in which the radio wave absorption material patterned according to the present embodiment is laminated in multiple layers hardly deteriorates the radio wave absorption performance and may have broadband radio wave absorption performance. Therefore, broadband radio wave absorption performance can be more effectively implemented in terms of space, material, and weight to which the radio wave absorber is to be applied to the structure.
본 발명의 일 실시예에서 3차원 구조물(100)의 제조 방법은 전술한 구조를 구현할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 일 예로 하기 방법으로 3차원 구조물(100)을 제조할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the manufacturing method of the three-
본 발명의 일 실시예에서 3차원 구조물(100)의 제조 방법은 외부로부터 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 이루어진 전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)을 교대로 복수회 적층하고, 큐어링하여 다층형 전파흡수 복합재(10)를 제조하는 단계(S10); 3차원 구조물(100)의 최외곽형상(OML, outer mold line)을 가지는 금속 몰드에 커버 층(32), 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31) 및 다층형 전파흡수 복합재(10)를 적층하는 단계(S20); 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21), 전파흡수층(22), 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23), 반사층(24) 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)을 적층하는 단계(S30); 및 적층체를 가압 및 가열하는 단계(S40)를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the method of manufacturing the three-
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.
먼저, 단계(S10)에서는 외부로부터 입사된 전자기파를 손실시키는 전파흡수재료로 이루어진 전파흡수층(11) 및 폼 코어층(12)을 교대로 복수회 적층하고, 큐어링하여 다층형 전파흡수 복합재(10)를 제조한다. 큐어링은 Autoclave 공정에서 고온 고압으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 120℃ 내지 180℃의 온도와 3bar 내지 6bar의 압력으로 큐어링 공정을 수행할 수 있다. First, in step S10, the radio
다층형 전파흡수 복합재(10)를 제조한 이후, 목적하는 부품의 형태에 맞도록 가공을 수행할 수 있다.After manufacturing the multi-layered radio
다음으로, 단계(S20)에서는 3차원 구조물(100)의 최외곽형상(OML, outer mold line)을 가지는 금속 몰드에 커버 층(32), 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31) 및 다층형 전파흡수 복합재(10)를 적층한다. 이 때, 제4 유리섬유강화플라스틱 층(31)은 프리프레그(prepreg) 상태의 시트 형태로 되어있다.Next, in step S20, the
다음으로, 단계(S30)에서는 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21), 전파흡수층(22), 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23), 반사층(24) 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)을 적층한다.Next, in step S30, the first glass fiber reinforced
이 때, 다층형 전파흡수 복합재의 배면의 측부에 전파흡수재료(33)를 충진하여 제1 유리섬유강화플라스틱 층(21), 전파흡수층(22), 제2 유리섬유강화플라스틱 층(23), 반사층(24) 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층(25)을 포함하는 배면 적층체(20)가 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면과 평행하는 방향으로 연장되고, 양 단부가 상기 다층형 전파흡수 복합재(10)의 배면의 반대 방향으로 만곡하도록 할 수 있다.At this time, the first glass fiber reinforced
다음으로, 단계(S40)에서는 적층체를 가압 및 가열한다. 이 때, 진공 조건으로 만들고, 고온 고압의 autoclave 공정을 통해 최종적으로 3차원 구조물(100)을 제조할 수 있다. 이 과정에서 다층형 전파흡수 복합재(10) 및 배면 적층체(20)가 일체화된다. 예를 들면, 120℃ 내지 180℃의 온도와 3bar 내지 6bar의 압력으로 가압 및 가열 공정을 수행할 수 있다.Next, in step S40, the laminate is pressed and heated. At this time, the three-
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. However, these experimental examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.
실험예 Experimental example
도 3에서 예시한 3차원 구조물(100)을 제조하였다. 이 때, 전파흡수층(11)의 유전율을 달리 하여 전파 흡수 대역을 측정하여 도 8 내지 도 10에 나타내었다. 도 8에서 나타나듯이, 유전율의 실수부 10 ~ 15, 허수부 8 ~ 12 사이의 전파흡수층(11) 소재를 적용하게 되면, 전파 흡수 대역폭 (-10 dB 기준) 8 GHz 이상의 흡수성능을 구현할 수가 있음을 확인할 수 있다.The three-
또한, 도 8 내지 도 10의 결과를 참조하여 본 발명에 대한 검증을 수행하기 위해 시편 제작 후 성능 검증을 진행하여 도 11에 나타내었다. 해석 그래프와 제작된 시편의 측정 그래프가 잘 일치하는 것을 알 수 있다. 또한, 전파 흡수 대역이 (-10 dB 기준) 8GHz 이상 구현이 가능한 것을 확인할 수 있다.In addition, in order to verify the present invention with reference to the results of FIGS. 8 to 10 , performance verification was performed after specimen production and is shown in FIG. 11 . It can be seen that the analysis graph and the measurement graph of the manufactured specimen agree well. In addition, it can be seen that the radio wave absorption band (based on -10 dB) can be implemented at 8 GHz or higher.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 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 present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can take other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it can be implemented as Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100: 3차원 구조물,
10: 다층형 전파흡수 복합재,
11: 제 전파흡수층,
12: 폼 코어층,
20: 배면 적층체,
21: 제1 유리섬유강화플라스틱 층,
22: 전파흡수층,
23: 제2 유리섬유강화플라스틱 층,
24: 반사층,
25: 제3 유리섬유강화플라스틱 층,
31: 제4 유리섬유강화플라스틱 층,
32: 커버 층,
33: 전파흡수재료100: three-dimensional structure,
10: multi-layered radio wave absorbing composite,
11: the second wave absorption layer,
12: foam core layer,
20: back laminate,
21: a first glass fiber reinforced plastic layer,
22: radio wave absorption layer,
23: a second glass fiber reinforced plastic layer,
24: reflective layer,
25: a third glass fiber reinforced plastic layer,
31: a fourth glass fiber reinforced plastic layer,
32: cover layer,
33: radio wave absorbing material
Claims (10)
상기 다층형 전파흡수 복합재의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층이 순차로 적층된 배면 적층체를 포함하는 3차원 구조물.a multi-layered radio wave absorbing composite in which a radio wave absorbing layer made of a radio wave absorbing material and a foam core layer are alternately stacked a plurality of times to lose electromagnetic waves incident from the outside; and
A first glass fiber reinforced plastic layer, a radio wave absorbing layer, a second glass fiber reinforced plastic layer, a reflective layer, and a third glass fiber reinforced plastic layer are sequentially stacked on the rear surface of the multi-layered radio wave absorbing composite. structure.
상기 다층형 전파흡수 복합재의 외면 및 상기 배면 적층체의 외면을 피복하는 제4 유리섬유강화플라스틱 층 및 상기 제4 유리섬유강화플라스틱 층을 피복하는 커버 층을 더 포함하는 3차원 구조물.According to claim 1,
A three-dimensional structure further comprising a fourth glass fiber-reinforced plastic layer covering the outer surface of the multi-layered radio wave absorbing composite and the outer surface of the rear laminate, and a cover layer covering the fourth glass fiber-reinforced plastic layer.
상기 배면 적층체는 다층형 전파흡수 복합재의 배면과 평행하는 방향으로 연장되고, 상기 배면 적층체의 양 단부가 상기 다층형 전파흡수 복합재의 배면의 반대 방향으로 만곡하는 형태인 3차원 구조물.According to claim 1,
The rear laminated body extends in a direction parallel to the rear surface of the multilayered radio wave absorbing composite, and both ends of the rear laminated body are curved in the opposite direction to the rear of the multilayered radio wave absorbing composite. A three-dimensional structure.
상기 배면 적층체의 만곡부 및 상기 다층형 전파흡수 복합재 사이의 공간에 전파흡수재료가 충진된 3차원 구조물.4. The method of claim 3,
A three-dimensional structure in which a radio wave absorbing material is filled in the space between the curved portion of the rear laminate and the multi-layered radio wave absorbing composite.
상기 다층형 전파흡수 복합재의 단면에 대하여, 상기 다층형 전파흡수 복합재의 적층 방향 및 전파입사방향이 교차하고, 상기 다층형 전파흡수 복합재의 적층 방향 및 전파입사방향은 15 내지 75˚의 각도(θ1)를 이루는 3차원 구조물.According to claim 1,
With respect to the cross section of the multi-layered radio wave absorbing composite, the stacking direction and the radio incident direction of the multi-layered radio wave absorbing composite intersect, and the laminating direction and the radio wave incident direction of the multi-layered radio wave absorbing composite are 15 to 75 degrees angle (θ) 1 ) forming a three-dimensional structure.
상기 다층형 전파흡수 복합재의 단면에 대하여, 상기 다층형 전파흡수 복합재는 상기 전파흡수층 및 상기 폼 코어층이 1회 이상 굽어 형성된 복수의 적층 방향을 갖고, 복수의 적층 방향은 서로 교차하고, 적층 방향간 15 내지 90˚의 각도(θ2)를 이루는 3차원 구조물.According to claim 1,
With respect to the cross section of the multi-layered radio wave absorbing composite, the multi-layered radio wave absorbing composite has a plurality of lamination directions in which the radio wave absorbing layer and the foam core layer are bent at least once, and the plurality of lamination directions intersect each other, and the lamination direction A three-dimensional structure that forms an angle (θ 2 ) between 15 and 90˚.
상기 다층형 전파흡수 복합재 내부에, 전면(前面)에 첨점을 갖고 전면이 곡면으로 이루어지고, 배면이 상기 다층형 전파흡수 복합재 배면과 맞닿은 반사체를 더 포함하는 3차원 구조물.According to claim 1,
A three-dimensional structure further comprising a reflector having a cusp on the front surface and a curved surface, the rear surface of which is in contact with the rear surface of the multilayer radio wave absorption composite, inside the multi-layered radio wave absorbing composite.
3차원 구조물의 최외곽형상(OML, outer mold line)을 가지는 금속 몰드에 커버 층, 제4 유리섬유강화플라스틱 층 및 상기 다층형 전파흡수 복합재를 적층하는 단계;
상기 다층형 전파흡수 복합재의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층을 적층하는 단계; 및
적층체를 가압 및 가열하는 단계를 포함하는 3차원 구조물의 제조 방법.manufacturing a multi-layered radio wave absorbing composite by alternately stacking a radio wave absorbing layer and a foam core layer made of a radio wave absorbing material that loses electromagnetic waves incident from the outside, a plurality of times, and curing;
laminating a cover layer, a fourth glass fiber reinforced plastic layer, and the multi-layered radio wave absorbing composite on a metal mold having an outer mold line (OML) of a three-dimensional structure;
laminating a first glass fiber reinforced plastic layer, a radio wave absorbing layer, a second glass fiber reinforced plastic layer, a reflective layer and a third glass fiber reinforced plastic layer on the rear surface of the multi-layered radio wave absorbing composite; and
A method of manufacturing a three-dimensional structure comprising the step of pressing and heating the laminate.
상기 다층형 전파흡수 복합재의 배면에 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층을 적층하는 단계에서,
상기 다층형 전파흡수 복합재의 배면의 측부에 전파흡수재료를 충진하여 제1 유리섬유강화플라스틱 층, 전파흡수층, 제2 유리섬유강화플라스틱 층, 반사층 및 제3 유리섬유강화플라스틱 층을 포함하는 배면 적층체가 다층형 전파흡수 복합재의 배면과 평행하는 방향으로 연장되고, 상기 배면 적층체의 양 단부가 상기 다층형 전파흡수 복합재의 배면의 반대 방향으로 만곡하도록 하는 3차원 구조물의 제조 방법.9. The method of claim 8,
In the step of laminating a first glass fiber reinforced plastic layer, a radio wave absorbing layer, a second glass fiber reinforced plastic layer, a reflective layer and a third glass fiber reinforced plastic layer on the back surface of the multi-layered radio wave absorbing composite,
A back laminate comprising a first glass fiber reinforced plastic layer, a radio wave absorbing layer, a second glass fiber reinforced plastic layer, a reflective layer, and a third glass fiber reinforced plastic layer by filling the side of the back side of the multi-layered radio wave absorbing composite with a radio wave absorbing material A method of manufacturing a three-dimensional structure in which a sieve extends in a direction parallel to the rear surface of the multi-layered radio wave absorbing composite, and both ends of the rear laminate are curved in opposite directions to the rear of the multi-layered radio wave absorbing composite.
상기 적층체를 가압 및 가열하는 단계에서 20℃ 내지 180℃의 온도와 3bar 내지 6bar의 압력으로 가압 및 가열하는 3차원 구조물의 제조 방법.9. The method of claim 8,
A method of manufacturing a three-dimensional structure for pressurizing and heating the laminate at a temperature of 20° C. to 180° C. and a pressure of 3 bar to 6 bar in the step of pressing and heating the laminate.
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