KR20010011802A - 표면재, 샌드위치 구조체, 이들을 이용한 제품 - Google Patents

표면재, 샌드위치 구조체, 이들을 이용한 제품 Download PDF

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KR20010011802A
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Abstract

본 발명은 스테인리스 스틸 판재를 사용하는 구조용 표면재로서, 스테인리스 스틸로 이루어지는 제1표면재와 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 제2표면재로 구성하여 상기 제2표면재가 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창계수를 가지고 금속과 유사한 기계적 특성으로 인하여 박리내력이 우수한 구조용 표면재를 제공함과 동시에 제2표면재에 의한 구조용 표면재의 무게감량을 실현하고 내식성, 내마모성, 미려함 등의 스테인리스 스틸 고유특성을 유지하는 구조용 표면재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제1표면재와 제2표면재로 이루어진 구조용 표면재를 심재에 의하여 상호 결합되는 샌드위치 시트의 표면재 및 샌드위치 구조체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 표면재 및 샌드위치 구조체를 건축물 외장재, 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품으로 제공한다.

Description

표면재, 샌드위치 구조체, 이들을 이용한 제품{SURFACE SHEET, SANDWICH STRUCTURE, ARTICLE USING}
본 발명은 스테인리스 스틸 판재를 사용하는 구조용 표면재, 샌드위치 시트의 표면재, 샌드위치 구조체, 이들을 이용한 제품에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은 구조용 표면재를 스테인리스 스틸로 이루어지는 제1표면재와, 이 제1표면재에 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창계수를 가지고 금속과 유사한 기계적 특성을 갖는 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 제2표면재로 하여 박리내력이 우수한 구조용 표면재를 제공함과 동시에 상기 제1표면재가 미려함, 수명연장, 내식성, 내마모성 등의 고유 표면특성 기능을 담당하고 제2표면재가 무게 감량과 함께 구조적 기능을 담당하는 구조용 표면재에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 제1표면재와 제2표면재로 구성된 구조용 표면재를 사용하여 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 샌드위치 시트의 표면재 및 샌드위치 구조체에 관한 것이다.
상기 샌드위치 구조체는 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 것으로서, 상기 표면재중 적어도 어느 하나가 제1표면재와 제2표면재로 구성된 표면재로 이루어진다.
또한 본 발명은 상기 제1표면재와 제2표면재로 구성된 표면재 및 이 표면재를 사용한 샌드위치 구조체를 건축물 외장재, 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품으로 제공된다.
일반적으로 스테인리스 스틸은 다른 금속에 비하여 미학적으로 좋고, 수명연장, 내식성, 내마모성 등의 표면 특성이 우수하여 이를 표면재로 한 샌드위치 구조체에 대한 개발이 시도되고 있다.
도 6은 스테인리스 스틸을 표면재로 한 종래 샌드위치 구조체의 단면도를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 알루미늄 하니컴을 심재(110)로 하고, 양 표면재(120)를 스테인리스 스틸로 하여 샌드위치 구조체(100)를 구성한 것이다.
상기 표면재(120)인 스테인리스 스틸의 표면(120a) 부동태(PASSIVITY)는 취약한 크롬산화물 형태를 가지므로 치밀한 구조의 크롬산화물을 인위적으로 처리하여 크로메이트층(130)을 형성한 후 이 크로메이트층(130)으로의 수분과 공기의 침투를 차단하고 표면손상 방지를 위하여 고분자 프라이머층(140)을 형성한다.
상기 고분자 프라이머층(140)은 심재(110)와의 접합될 계면을 이루게 되며 이 고분자 프라이머층(140)과 심재(110) 사이에 고분자 접착제(150)를 개재시켜 심재(110)와 스테인리스 스틸로 이루어진 표면재(120)가 서로 접착을 이루게 되는 것이다.
상기에서 심재(110)와 계면을 이루는 고분자 프라이머층(140)의 두께는 대단히 얇으므로 전단(SHEAR)응력에 의한 영향은 작으나, 고분자 프라이머 재료의 기계적 특성에 의한 필(PEEL)응력과 평방향 텐션(FLATWISE TENSION)에는 직접적으로 영향을 미친다.
한편 하절기에 표면재(120)인 스테인리스 스틸의 표면온도가 80℃ 이상으로 승온되는 경우가 있으므로 상기 고분자 프라이머층(140)은 적어도 100℃ 이상의 유리전이 온도를 가져야 하며 기계적 강도가 높은 특성을 가져야 하므로 가열 경화용 에폭시 수지 계통으로 처리된다.
또한 상기 고분자 프라이머층(140)의 표면 거칠기는 무광처리되어 넓은 표면적이 유지되도록 재료의 특성과 코팅장치의 조정이 요구된다.
상기에서 표면재(120)인 스테인리스 스틸을 알루미늄 심재(110)와의 접착시 가장 큰 문제점은, 표면재(120)인 스테인리스 스틸과 심재(110)인 알루미늄 및 고분자 접착제(150)의 열팽창계수가 상이하여 기온의 변화에 따른 열응력과 전단응력을 견디지 못하여 시간이 경과함에 따라 표면재(120)와 심재(110) 사이에서 박리현상이 일어나게 되고, 이와 함께 표면재(120)인 스테인리스 스틸의 표면(120a) 부동태층에 수분과 공기가 침투 확산되어 산화현상이 발생되게 되고, 또한 고분자 프라이머층(140)의 분자간 공극은 통기성을 차폐하기에 충분하지 않고 두께 또한 얇게 되어 그 결과 표면재(120)의 계면 파괴에 의한 표면박리가 일어나게 되어 샌드위치 구조체(100)의 내구성을 크게 저하시키게 된다.
본 발명은 스테인리스 스틸 판재를 사용하는 구조용 표면재로서 스테인리스 스틸로 이루어지는 제1표면재와 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 제2표면재로 구성하여 상기 제2표면재가 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창계수를 가지고 금속과 유사한 기계적 특성으로 인하여 박리내력이 우수한 구조용 표면재를 제공함과 동시에 제2표면재에 의한 구조용 표면재의 무게감량을 실현하고 내식성, 내마모성, 미려함 등의 스테인리스 스틸 고유특성을 유지하는 구조용 표면재를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제1표면재와 제2표면재로 이루어진 구조용 표면재를 심재에 의하여 상호 결합되는 샌드위치 시트의 표면재 및 샌드위치 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 표면재 및 샌드위치 구조체를 건축물 외장재, 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품으로 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
구조용 표면재로서,
스테인리스 스틸로 이루어지는 제1표면재와,
상기 제1표면재의 배면에 접착되어 제1표면재의 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 제2표면재로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 하니컴 코어 또는 발포체 코어를 심재로 하는 샌드위치 시트의 표면재로서,
스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재와,
상기 제1표면재와 심재 사이에 배치되고, 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며, 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 제2표면재를 포함하고;
이로 인해, 상기 제2표면재가 심재와 제1표면재 사이의 박리내력을 보강하는 기능을 수행하고 동시에 제1표면재의 기계적 특성을 보완하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 샌드위치 시트(SHEET)에 있어서,
상기 표면재중 적어도 어느 하나가 상기 제1,2표면재로 구성된 표면재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 샌드위치 시트(SHEET)에 있어서,
상기 표면재중 적어도 어느 하나가 상기 제1,2표면재로 구성된 표면재로 구성되되, 상기 제2표면재가 심재와 섬유실로 스티칭(STITCHING) 직조되어 3차원의 입체적 구조체로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1표면재를 이루는 스테인레스 스틸이 100℃ 이하의 범위에서 10 ~ 18 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖고, 상기 제2표면재는 8 ~ 25 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는 섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 한다.
상기 제2표면재의 섬유강화 고분자 복합재료가 유리장섬유 강화 고분자 복합재료, 유리단섬유 강화 고분자 복합재료, 합성섬유 강화 고분자 복합재료, 천연섬유 강화 고분자 복합재료 및 상기 재료의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 제2표면재가 1.7 ~ 2.0의 비중, 0.1 ~ 0.3 %의 흡수율, 200 ~ 600 MPa 의 인장강도, 20 ~ 30 GPa의 인장탄성율, 0.14 ~ 0.19 W/m/°K, 8 ~ 25 × 10-6[cm/cm/℃]의 열팽창계수를 갖는 유리섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 한다.
상기 제2표면재와 접촉하는 스테인리스 스틸의 표면에는 크로메이트층과 고분자 프라이머층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제2표면재의 두께가 제1표면재의 두께에 비해 상대적으로 큰 것을 특징으로 한다.
상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 알루미늄 표면재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 심재가 알루미늄 하니컴, 아라미드 펄프 하니컴, 유리섬유 하니컴, 종이 하니컴 및 합성수지 하니컴으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 심재가 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼과 같은 발포체 폼인 것을 특징으로 한다.
상기 표면재중 어느 하나를 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물에 활용한 제품을 특징으로 한다.
상기 샌드위치 구조체중 어느 하나를 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물에 활용한 제품을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 구조용 표면재의 실시 예를 타나낸 단면도.
도 2는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 1실시 예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 2실시 예를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 3실시 예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 4실시 예를 나타낸 단면도.
도 6은 종래 샌드위치 구조체의 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 표면재 12 : 제1표면재
14 ; 제2표면재 16 : 크로메이트층
18 : 고분자 프라이머층 30 : 샌드위치 구조체
32 : 심재(CORE) 34 : 고분자 접착제
36 : 알루미늄 표면재 38 : 섬유강화 고분자 복합재료 표면재
40 : 섬유실
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 구조용 표면재의 단면도를 도시한 것이다.
도면부호 10은 본 발명의 구조용 표면재 전체를 도시한 것이다.
상기 구조용 표면재(10)는, 스테인리스 스틸로 이루어지는 제1표면재(12)와 이 제1표면재(12)의 배면에 접착되어 상기 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)로 구성된다.
상기 제1표면재(12)의 내측 표면(12a)에는 그 표면 부동태가 취약한 크롬산화물 형태를 가지므로 치밀한 구조의 크롬산화물을 인위적으로 처리하기 위한 크로메이트층(16)을 형성한 후 이 크로메이트층(16)으로의 수분과 공기의 침투를 차단하고 표면손상 방지를 위하여 고분자 프라이머층(18)을 형성하고, 이 고분자 프라이머층(18)의 표면을 통하여 이 고분자 프라이머와 동일한 재질특성을 이루는 고분자 물질인 제2표면재(14)가 접착된다.
상기에서 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸의 표면(12a)을 크로메이트로 처리한 직후 고분자 프라이머를 도포하여 크로메이트층(16)에 수분이나 공기의 흡착을 최소화시키는 것이 바람직하다.
상기 제2표면재(14)의 접착제로는, 경화시킨 제2표면재(14)를 별도의 에폭시계열 접착제를 사용하여 접착하거나 또는 미경화된 제2표면재(14)에 포함되어 있는 고분자 물질에 접착기능을 부여하여 제2표면재(14)의 경화 공정중 동시에 제1표면재(12)와 접합할 수 있다.
상기 제1표면재(12)를 구성하는 스테인리스 스틸은 합금의 종류(예로, SUS 304, 316, 446 등)에 따라 100℃ 이하의 범위에서 10 ~ 18 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는다.
상기 제1표면재(14)는, 유리장섬유 강화 고분자 복합재료, 유리단섬유 강화 고분자 복합재료, 합성섬유 강화 고분자 복합재료, 천연섬유 강화 고분자 복합재료, 탄소섬유 강화 고분자 복합재료, 아라미드섬유 강화 고분자 복합재료 및 상기 재료의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 구성될 수 있으며, 이들 복합재료의 경우에 섬유의 종류와 고분자 물질의 종류 및 이들이 혼합되어 있는 정도와 상태에 따라 열팽창계수가 달라지며 스테인리스 스틸의 열팽창계수와 유사한 성질을 갖는 섬유강화 고분자 복합재료의 대표적인 것으로는 유리장섬유 강화 에폭시수지 복합재료를 들 수 있다.
이에 따라 섬유의 직물형태와 고분자의 종류 및 각각의 구성비에 따라 표면재인 스테인리스 스틸 합금의 특성에 맞도록 열팽창계수를 조정하므로서 용도에 맞는 제2표면재(14)를 제조할 수 있게 되는 것이다.
유리섬유 강화 고분자 복합재료의 전형적인 제반 성질은 다음과 같다.
1.7 ~ 2.0의 비중, 0.1 ~ 0.3 %의 흡수율, 200 ~ 600 MPa 의 인장강도, 20 ~ 30 GPa의 인장탄성율, 0.14 ~ 0.19 W/m/°K, 8 ~ 25 × 10-6[cm/cm/℃]의 열팽창계수를 갖는다.
상기와 같이 구성된 구조용 표면재(10)는, 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축의 거동을 갖고 금속과 유사한 기계적 특성을 갖는 제2표면재(14)로 구성됨으로서, 온도 변화에 따라 스테인리스 스틸이 열팽창계수에 따라 팽창 및 수축 거동이 일어날 때 이 스테인리스 스틸의 열팽창계수와 거의 유사한 제2표면재(14)도 스테인리스 스틸의 팽창 및 수축에 함께 거동하여 그 결과 열응력에 따른 스테인리스 스틸의 전단현상이 제2표면재(14)의 표면으로 전이되어 스테인리스 스틸의 박리내력을 현저히 증가시키게 된다.
이에 따라 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸을 박판(약 0.03∼1.0㎜)으로 하고, 제2표면재(14)인 섬유강화 고분자 복합재료를 제1표면재(12)에 비하여 상대적으로 두껍게(약 0.1∼5.0㎜)하여 상기 제1표면재(12)가 미려함, 내식성, 내마모성, 수명연장 등의 고유 기능특성을 담당하고 제2표면재(14)가 구조적 기능특성을 담당하게 하며, 상기 제2표면재(14)의 경량으로 인하여 구조용 표면재(10)의 전체 무게를 감량시키는 효과는 얻는다.
한편 상기 제2표면재(14)는 약 0.1∼5.0㎜ 정도의 두께를 가지므로 고분자 프라이머층(18)을 통한 크로메이트층(16)으로의 대기중 수분 및 공기 침투를 최소화시키게 된다.
도 2는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 1실시 예를 단면도로 도시한 것이다.
도면부호 30은 본 발명의 샌드위치 구조체 전체를 나타낸다.
상기 샌드위치 구조체(30)는, 하니컴 코어 또는 발포체 코어로 형성되는 심재(32)에 고분자 접착제(34)로서 상기 도 1에 도시된 표면재(10)를 접합하여 구성한 것이다.
즉, 스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재(12)의 내측 표면(12a)에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층(18)을 처리한 다음 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 접착하고, 이 제2표면재(14)와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착하여 구성한 것이다.
이와 같이 상기 심재(32)와 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸 사이에 개재되는 제2표면재(14)가 상기 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축의 거동을 가지고, 금속과 유사한 기계적 특성에 의한 스테인리스 스틸과 제2표면재(14) 사이의 열응력에 의한 전단응력의 발생을 최소화시키게 된다.
상기 제2표면재(14)와 심재(32)는 고분자 접착제(34)에 의하여 대단히 견고하게 접착되므로 박리되는 것을 억지할 수 있다.
상기 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸과 제2표면재(14)인 섬유강화 고분자 복합재료에 특징 및 성능에 대한 설명은 도 1의 설명과 같으므로 생략한다.
상기 심재(32)는 하니컴 형태로서, 알루미늄 하니컴, 아라미드 펄프 하니컴, 유리섬유 하니컴, 종이 하니컴 및 합성수지 하니컴을 사용할 수 있고, 발포체 형태로서, 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼을 사용할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 샌드위치 구조체(30)는, 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸(12)과 동일한 열팽창 수축의 거동을 갖고 금속과 유사한 기계적 특성을 갖는 제2표면재(14)가 스테인리스 스틸(12)과 심재(32) 사이에 개재되어 있으므로 온도 변화에 따라 스테인리스 스틸이 열팽창계수에 따라 팽창 및 수축거동이 일어날 때 이 스테인리스 스틸의 열팽창계수와 거의 유사한 제2표면재(14)도 스테인리스 스틸의 팽창 및 수축에 함께 거동하여 그 결과 열응력에 따른 스테인리스 스틸의 전단현상이 제2표면재(14)의 표면으로 전이되어 스테인리스 스틸의 박리내력을 현저히 증가시키게 된다.
즉, 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸의 열팽창 및 수축시 제2표면재(14)가 열팽창 수축 거동을 같이 함으로서 스테인리스 스틸에서 발생되는 열응력이 제2표면재(14)로 전이됨으로서 스테인리스 스틸과 제2표면재(14) 사이의 열응력에 대한 전단응력의 발생을 최소화시키게 된다.
이와 함께 제2표면재(14)가 고분자 접착제(34)에 의하여 심재(32)와 견고하게 접착되어 있으므로 박리억지와 함께 제2표면재(14)가 갖고 있는 자체 두께(약 0.1∼5.0㎜)에 의하여 고분자 프라이머층(18)을 보호하게 되어 그 결과 크로메이트층(16)의 대기중의 수분과 공기침투를 최소화시켜 제1표면재(12)인 스테인리스 스틸의 표면 부동태에 산화를 억지시켜 박리를 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 2실시 예를 단면도로 도시한 것이다.
이는 심재(32)에 의해서 상호 결합되는 표면재중 어느 하나를 알루미늄 표면재(36)로 구성한 것이다.
이 경우에 표면재(36)와 심재(32)의 사이에는 제2표면재(14)를 생략할 수 있다.
즉, 심재(32)의 양면중 한쪽면에는 스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재 (12)의 내측 표면에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층(18)을 처리한 다음 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 접착하고, 이 제2표면재(14)와 심재 (32)를 고분자 접착제(34)로 접착하고, 심재(32)의 양면중 반대면에는 알루미늄으로 이루어진 표면재(36)의 내측 표면에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층 (18)을 처리한 다음 이 표면재(36)와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착하여 구성한 것이다.
도 4는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 3실시 예를 단면도로 도시한 것이다.
이는 심재(32)에 의해서 상호 결합되는 표면재중 어느 하나를 섬유강화 고분자 복합재료 표면재(38)로 구성한 것이다.
이 경우에 표면재(38)인 섬유강화 고분자 복합재료와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착되게 되어 그 사이에 제2표면재(14)는 생략된다.
즉, 심재(32)의 양면중 한쪽면에는 스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재 (12)의 내측 표면에 크로메이트층(16)과 고분자 프라이머층(18)을 처리한 다음 유리섬유 강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 접착하고, 이 제2표면재(14)와 심재(32)를 고분자 접착제(34)로 접착하고, 심재(32)의 양면중 반대면에는 섬유강화 고분자 복합재로 이루어진 표면재(38)를 고분자 접착제(34)로 심재(32)와 접착하여 구성한 것이다.
도 5는 본 발명의 샌드위치 구조체의 제 4실시 예를 단면도로 도시한 것이다.
이는 심재(32)의 양면에 접합되는 섬유강화 고분자 복합재료인 제2표면재(14)를 섬유실(40)로 스티칭(STITCHING) 직조하여 제2표면재(14)와 심재(32)를 3차원의 입체적 구조체를 이루도록 하여 샌드위치 구조체(30)의 심재부분 강성을 보다 강화시킨 것에 특징이 있다.
상기에서 사용되는 심재(32)로서는 스티칭에 적합한 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼과 같은 발포체 폼이 적합하다.
상기의 샌드위치 구조체(30) 표면재는 도 3의 실시 예와 유사하다.
상기 도 1 및 도 5의 도면에서는 표면재(10) 및 샌드위치 구조체(30)가 평판인 것을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 제2표면재가 유연성을 갖고 있기 때문에 제1표면재가 평판을 포함한 요철판, 곡면판, 앵글형태의 판재에서도 적용이 가능하다.
상기 도 1 및 도 5에 도시된 표면재(10) 및 샌드위치 구조체(30)는 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물 등의 제품에 활용되는 것이다.
예를 들어, 상기 샌드위치 구조체(30)를 건축물 외장재로 사용할 경우에 스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재(12) 외관부분을 형성하게 되어 제품의 미려함과 함께 내식성, 내마모성, 수명연장 등의 특성을 갖게 된다.
이상과 같이 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 표면재 및 샌드위치 구조체의 실시 예를 설명하였다.
본 발명에 대하여 추가의 이점 및 변형은, 이 분야의 지식을 가진 자에게는 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서 광범한 양태에 있어, 본 발명은 본 명세서에 표시, 설명된 특정 상세 및 대표적 구조에 한정되지 않는다.
따라서 여러 변형이, 첨부된 특허청구범위 및 그 대등물에 의해 정의된 전반적 발명 개념의 정신 또는 범위에서 벗어나지 않고도 가능할 것이다.
상술한 실시 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재와 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어진 제2표면재로 구성된 표면재 및 이표면재를 사용한 샌드위치 구조체에 의하면, 스테인리스 스틸과 섬유강화 고분자 복합재료가 동일한 열팽창 및 수축 거동을 가지고 상기 섬유강화 고분자 복합재료가 금속과 유사한 기계적 특성을 가지고 있어 스테인리스 스틸 표면 부동태의 박리현상을 최소화시켜 박리내력이 우수한 표면재 및 샌드위치 구조체를 제공함으로서 이를 사용한 각종 제품의 내구수명을 대폭 연장시키는 효과를 갖는다.

Claims (29)

  1. 구조용 표면재로서,
    스테인리스 스틸로 이루어지는 제1표면재와,
    상기 제1표면재의 배면에 접착되어 제1표면재의 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 제2표면재로 구성된 것을 특징으로 하는 표면재.
  2. 하니컴 코어 또는 발포체 코어를 심재로 하는 샌드위치 시트의 표면재로서,
    스테인리스 스틸로 이루어진 제1표면재와,
    상기 제1표면재와 심재 사이에 배치되고, 스테인리스 스틸과 동일한 열팽창 수축 거동을 가지며, 금속과 유사한 기계적 특성을 가지는 제2표면재를 포함하고;
    이로 인해, 상기 제2표면재가 심재와 제1표면재 사이의 박리내력을 보강하는 기능을 수행하고 동시에 제1표면재의 기계적 특성을 보완하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 시트의 표면재.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1표면재를 이루는 스테인레스 스틸이 100℃ 이하의 범위에서 10 ~ 18 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖고, 상기 제2표면재는 8 ~ 25 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는 섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 하는 표면재.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2표면재의 섬유강화 고분자 복합재료가 유리장섬유 강화 고분자 복합재료, 유리단섬유 강화 고분자 복합재료, 합성섬유 강화 고분자 복합재료, 천연섬유 강화 고분자 복합재료, 탄소섬유 강화 고분자 복합재료, 아라미드섬유 강화 고분자 복합재료 및 상기 재료의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2표면재가 1.7 ~ 2.0의 비중, 0.1 ~ 0.3 %의 흡수율, 200 ~ 600 MPa 의 인장강도, 20 ~ 30 GPa의 인장탄성율, 0.14 ~ 0.19 W/m/°K, 8 ~ 25 × 10-6[cm /cm/℃]의 열팽창계수를 갖는 유리섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 하는 표면재.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2표면재와 접촉하는 스테인리스 스틸의 표면에는 크로메이트층과 고분자 프라이머층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면재.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제2표면재의 두께가 제1표면재의 두께에 비해 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 표면재.
  8. 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 샌드위치 시트(SHEET)에 있어서,
    상기 표면재중 적어도 어느 하나가 청구항 2에 기재된 표면재로 구성되는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스테인리스 스틸이 100℃ 이하의 범위에서 10 ~ 18 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  10. 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 샌드위치 시트(SHEET)에 있어서,
    상기 표면재중 적어도 어느 하나가 청구항 2 기재의 표면재로 구성되고,
    상기 제1표면재를 이루는 스테인리스 스틸은 100℃ 이하의 범위에서 10 ~ 18 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는 스테인리스 스틸로 이루어지고,
    상기 제2표면재는 8 ~ 25 × 10-6[cm/㎝/℃] 정도의 열팽창계수를 갖는 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  11. 제 8항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제2표면재와 접촉하는 스테인레스 스틸의 표면에는 크로메이트층과 고분자 프라이머층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  12. 제 8항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  13. 제 8항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  14. 제 8항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제2표면재의 섬유강화 고분자 복합재료가 유리장섬유 강화 고분자 복합재료, 유리단섬유 강화 고분자 복합재료, 합성섬유 강화 고분자 복합재료, 천연섬유 강화 고분자 복합재료, 탄소섬유 강화 고분자 복합재료, 아라미드섬유 강화 고분자 복합재료 및 상기 재료의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제2표면재가 1.7 ~ 2.0의 비중, 0.1 ~ 0.3 %의 흡수율, 200 ~ 600 MPa 의 인장강도, 20 ~ 30 GPa의 인장탄성율, 0.14 ~ 0.19 W/m/°K, 8 ~ 25 × 10-6[cm/cm/℃]의 열팽창계수를 갖는 유리섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제2표면재가 특히 유리장섬유 강화 에폭시수지 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  17. 제 8항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 심재가 알루미늄 하니컴, 아라미드 펄프 하니컴, 유리섬유 하니컴, 종이 하니컴 및 합성수지 하니컴으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  18. 제 8항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 심재가 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼과 같은 발포체 폼인 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  19. 심재(CORE)에 의해서 상호 결합되는 두 개의 표면재로 구성되는 샌드위치 시트(SHEET)에 있어서,
    상기 표면재중 적어도 어느 하나가 청구항 2에 기재된 표면재로 구성되되, 상기 제2표면재가 심재와 섬유실로 스티칭(STITCHING) 직조되어 3차원의 입체적 구조체로 구성된 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제2표면재와 접촉하는 스테인레스 스틸의 표면에는 크로메이트층과 고분자 프라이머층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 두 개의 표면재중 어느 하나가 섬유강화 고분자 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 제2표면재의 섬유강화 고분자 복합재료가 유리장섬유 강화 고분자 복합재료, 유리단섬유 강화 고분자 복합재료, 합성섬유 강화 고분자 복합재료, 천연섬유 강화 고분자 복합재료, 탄소섬유 강화 고분자 복합재료, 아라미드섬유 강화 고분자 복합재료 및 상기 재료의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 제2표면재가 1.7 ~ 2.0의 비중, 0.1 ~ 0.3 %의 흡수율, 200 ~ 600 MPa 의 인장강도, 20 ~ 30 GPa의 인장탄성율, 0.14 ~ 0.19 W/m/°K, 8 ~ 25 × 10-6[cm/cm/℃]의 열팽창계수를 갖는 유리섬유강화 고분자 복합재료인 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  25. 제 19항에 있어서,
    상기 제2표면재가 특히 유리장섬유 강화 에폭시수지 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  26. 제 19항에 있어서,
    상기 심재가 폴리우레탄 폼, 페놀수지 폼, PVC 폼, PE 또는 EVA 폼과 같은 발포체 폼인 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  27. 제 19항에 있어서,
    상기 제2표면재는 심재의 양 표면과 섬유실로 스티칭 직조되어 3차원의 입체적 구조체로 연결된 것을 특징으로 하는 박리내력이 우수한 샌드위치 구조체.
  28. 청구항 1 내지 7의 표면재중 어느 하나를 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물에 활용한 제품.
  29. 청구항 8 내지 27의 샌드위치 구조체중 어느 하나를 철도차량, 컨테이너, 캐빈, 건축물 외장재, 칸막이, 바닥재, 옥외 구조물에 활용한 제품.
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