KR20010031333A

KR20010031333A - 압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체

Info

Publication number: KR20010031333A
Application number: KR1020007004327A
Authority: KR
Inventors: 비크만아리에더블유
Original assignee: 그래햄 이. 테일러; 더 다우 케미칼 캄파니
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2001-04-16
Also published as: JP2001521085A; DE69812677T2; TW374101B; EP1025321B1; EP1025321A1; WO1999022090A1; US5972475A; IL135761A0; DE69812677D1

Abstract

최적화된 강성의 조합, 광 투과, 단열 및 단위 표면적당 시트 중량을 갖는 향상된 압출 가공된 합성 중합체 수지 시트 구조체가 상술되어 있다. 이러한 향상된 구조체는 리브 구조를 가지며 전단 모듈러스 등가 값(″G')은 최적화되고 0.5 내지 8.0 이하 범위이다. 일 실시예에 있어서, 매 10개 셀당 평균 1개 내지 9개 사각형 셀은 지그재그형 리브(diagonal ribs)를 수납한다. 바람직한 실시예에 있어서, 사각형 셀에 교호적으로 위치된 2개의 가로지르는 경사재(diagonals)가 있다. 지그재그형 리브 갯수에 있어서의 감소는 (단위 표면적당) 시트의 중량을 감소시키지만 놀랍게도 시트 강도 및 강성에 있어서 비례적인 감소를 야기하지 않는다.

Description

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체{STRUCTURAL SHEET DESIGN FOR REDUCED WEIGHT AND INCREASED RIGIDITY}

압출되는 방향을 따라 단면으로 보았을 때, 2개의 인접한 수직 리브는 일반적으로 평행한 수평면 사이에 정방형 또는 사각형 공간을 형성한다. 수직 리브는 압축에 대해서 및 압출 가공과 평행한 방향으로 연속하여 가해지는 외력에 대해서 매우 양호한 기계적인 및 물리적인 특성을 제공한다. 그러나 도 6a에 도시된 바와 같이 외력이 압출 가공의 선을 가로지르는 또는 수직해 가해질 경우 그러한 시트 구조체는 매우 가요성으로 될 수 있음이 공지되어 있다. 도 6a는 압출 가공 방향을 가로지르는 또는 수직한 선에 위치되는 2개의 지지체(62)를 도시하며 외력 또는 하중은 2개 지지체 사이의 한 점에서 시트 표면에 가해진다. 수직 리브만 있는 경우, 상기 외력이 가해질 때 참조부호(y)로 표시한 방향으로 소망하지 않는 양의 가요성이 존재한다.

반면에 압출 가공 방향을 따라서 단면으로 보았을 때 2개의 인접한 지그재그형 또는 경사진 리브는 일반적으로 평행한 면 (및 존재할 경우 수직 리브) 사이에 삼각형 또는 사다리꼴 공간을 형성한다. 예를 들면 유럽 특허 공보 제 EP-A-0 054 856 호, 제 EP-A-0 530 545 호 및 유럽 특허 제 EP 0 731 233 호를 참조한다. 지그재그형 리브의 사용은 수직 방향으로 강성 및 비틀림 강도를 향상시키지만 중량을 부가시키고 단위 시트 면적당 수지 비용을 증가시킨다.

이러한 형태의 시트 구조체는 양호한 물리적 특성의 균형성, 광 투과성 및 단열성의 관점에서 상업적으로 및 주거 구조체로서 광범위한 응용분야에서 사용될 것이다. 필요한 시트 특성으로서 상이한 형태의 응용분야는 다른 요구를 갖는다. 시트는 천창(skylights)과 같은 수평 또는 약간 경사진 설비물 또는 수직 또는 가파르게 경사진 설비물에 사용될 수 있다. 이러한 상태에서, 시트는 눈(snow) 및 얼음에 의한 하중을 받거나 또는 한방향 이상의 방향으로 바람 및 흡입력을 받게된다.

발명의 요약

따라서 기계적인 특성, 단열 및 경량의 향상된 조합을 갖는 압출 가공된 열가소성 시트 구조체를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체를 제공하며, 이 구조체는 (a) 서로 분리된 적어도 2개의 일반적으로 평행한 벽과, (b) 시트의 길이부가 압출 가공 방향으로 연장하고 벽을 서로 분리시키는 수직 및 지그재그형 리브를 포함하며, 시트 구조체는 전단 모듈러스 등가(하기에 정의된 바와 같은 ″G″ 값)가 0.5 N/㎟ 내지 8 N/㎟ 이하의 범위이며, 바람직하게는 구조체의 양 면에서 시험했을 때 0.5 N/㎟ 내지 8 N/㎟ 이하의 범위인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 시트 구조체는 약 1보다 큰 ″G ″값을 갖는다. 변형 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 시트 구조체는 압출 가공 방향을 따라서 반복하는 사각형 셀을 형성하는 수직 리브를 가지며, 매 10개 셀당 평균 1개 내지 9개 사각형 셀은 (ⅰ) 수직 리브가 교차하는 동일 지점에서 메인 층과 교차하는 적어도 하나의 지그재그형 리브 또는 (ⅱ) 2개의 횡단 경사재(diagonals)중 하나를 수납한다.

바람직하게는 열가소성 수지는 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리(에틸렌-테레프탈레이트)(PET), 글리콜로 개질된 PET(glycol-modified PET : PETG) 및 폴리 염화 비닐(PVC)로 이루어진 그룹에서 선택되며, 가장 바람직하게는 폴리카보네이트(PC) 임을 알 수 있다.

놀랍게도 최적화된 ″G″값을 가지며 특히 리브를 갖는 바람직한 셀의 비율을 갖는 최적화된 리브 구조체를 사용할 때 구조체는 보다 낮은 중량 및 감소된 비용의 구조체로 소망 레벨의 성능을 제공함을 알 수 있다.

열가소성 수지로 제조된 다양한 형태의 압출 가공된 시트 구조체는 공지되어 있으며 상업적으로 입수가능하다. 투명한 또는 반투명한 구조체를 종종 원하며 폴리카보네이트 또는 아크릴 수지와 같은 필요한 광 투과도를 갖는 열가소성 수지로 제조되는 것이 공지되어 있다. 상업적으로 입수가능한 형태의 시트는 ″이중 벽(twin wall)″ 시트 또는 ″구조적인″ 시트로 불리우며 이러한 형태의 예시적인 시트는 도 2에 도시되어 있다. 이러한 구조에 있어서 2개 또는 그 이상의 수평층 또는 면(때때로 ″벽″으로 불리움)은 시트의 두께 치수를 결정하는 리브 또는 스트럿 구조체에 의해 서로 이격되어 있다. 또한 리브는 때때로 ″웨브″ 또는 ″슬랫(slats)″으로 불리운다. 공지되고 상업적으로 입수가능한 그러한 형태의 구조체는 수직 리브, 지그재그형 리브(diagonal ribs) 또는 수직 리브와 지그재그형 리브 사이의 특정한 조합을 가지며 이들은 평행한 면을 분리시킨다.

도 1은 수직 및 지그재그형 리브의 최적화된 조합이 있는 본 발명에 따른 시트의 압출 가공 방향을 따라서의 단면도,

도 2는 수직 리브만이 있는 종래기술에 따른 시트 구조체의 압출 가공 방향을 따라서의 단면도,

도 3a 내지 도 3f는 다양한 종래기술의 다중벽 시트 구조체의 리브 구조체를 나타내는 도면,

도 4a 및 도 4b는 수직 및 지그재그형 리브의 최적화된 조합이 있는 본 발명에 따른 구조체의 2가지 변형 실시예의 리브 구조체를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 향상된 시트 구조체를 사용해서 만들어질 수 있는 아치형 천창(skylight)의 다이어그램,

도 6a는 시트 구조체가 압출 가공 방향에 수직인 방향으로 전단 모듈러스 등가 값(가요성에 저항함)이 시험되는 일반적인 시험 상태를 도시하는 도면,

도 6b는 다중벽 시트 구조체에서 다양한 치수 변수를 나타내는 도면,

도 7은 외력이 가해졌을 때 시트 구조체에 대한 전단 모듈러스 등가 값과 결과적인 변위 거리 사이의 관계를 나타내는 그래프.

평평하고 수평방향 평면으로 가장 긴 치수(길이 및 폭)를 갖는 다중벽 시트를 단면(도 2에 도시된 바와 같이 압출 가공면을 가로지르거나 또는 수직으로 절단함)에서 보았을 때, 2개 또는 그 이상의 일반적으로 평행하고 수평하며 또한 층 또는 면(10)이라 불리우는 벽, 및 길이 방향을 따라서 층 사이에 놓이고 층을 분리시키는 일련의 직립한 또는 수직 리브(20)가 있다. 또한 리브(20)는 때때로 ″웨브″ 또는 ″슬랫″으로 불리운다. 도 3a 내지 도 3e에 도시된 리브 구조체를 갖는 형태의 공지되고 상업적으로 입수가능한 구조체는 평행한 면 사이에서 평행한 면을 분리시키는 수직 리브(21) 또는 수직 리브와 지그재그형 리브(22)의 특정 조합을 갖는 것이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 시트 구조체는 일반적으로 참조부호(11 : 상면, 12 : 하면)로 표시된 매끈한 외측 수평면을 갖지만 또한 소망하는 경우 표면 변형을 가질 수 있다. 또한 시트 구조체는 2개 이상의 층을 가질 수 있으며 집합적으로 ″다중벽″ 시트로 불리운다. 예를 들면, 도 3e 및 도 3f에 도시된 바와 같이, 3개의 수평층[″3중 벽(triple wall)″ 시트로 불리움]의 경우, 2개의 외층(11, 12)과 1개의 내부 층(13)이 있다. 사용되는 열가소성 수지 및 시트 구조체의 디자인에 따라, 이러한 2중 벽 및 3중 벽 시트 구조체 광 투과성, 단열성, 및 물리적인 및 기계적인 특성의 양호한 조합을 제공한다.

상술한 바와 같이, 도 2는 프랑스 특허 제 2,508,555 호 및 유럽 특허 EP 제 110,221 호에 개시된 경사재가 없는 상업적으로 입수가능한 이중 벽 시트 구조체의 단면도를 도시한다. 또한 유사한 다중벽 예는 유럽 특허 제 EP 684,352 호 및 제 EP 286,003 호에 개시된 바와 같은 것이 사용될 수 있다.

도 3a는 유럽 특허 제 EP 530,545 호에 나타난 상업적으로 이용가능한 구조체의 리브 구조를 도시한다. 바람 또는 눈에 의해 하중이 가해질 때, 교호적인(홀수) 셀 경사재는 압축되고 다른 모든(짝수) 경사재는 인장된다. 각각의 셀은 경사재를 가지며 그들 모두는 압축되었을 때 안정화되기에 충분한 두께를 갖는다.

도 3b는 패널의 중앙에서 거울상인 상업적으로 이용가능한 이중벽 구조체의 리브 구조의 단면도를 도시한다. 이러한 구조체는 일 하중 방향으로만 매우 강성이다.

도 3c는 각 셀에서 전체 길이부를 가로지르는 경사재로 인해 하중 방향에 관계없이 매우 안정한 구조를 갖는 상업적으로 이용가능한 이중벽 시트 구조체의 리브 구조의 단면도를 도시한다.

도 3d는 하중 방향에 관계없이 안정하지만 짧은 경사재로 인해 단위 표면적당 중량이 작은 구조를 갖는 상업적으로 이용가능한 이중벽 시트 구조의 리브 구조의 단면도를 도시한다.

도 3e 및 도 3f는 3중 벽 시트 구조체의 리브 구조의 단면도를 도시한다.

현재 공지되고 입수가능한 이러한 및 다른 시트 구조체의 수직 강성의 측정시, 일반적으로 본 발명에 따른 구조체의 변형은 구조체에서 지그재그형 리브의 갯수 및/또는 두께를 최적화함으로써 시트 성능 및 비용의 향상된 조합을 제공할 수 있음을 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 향상된 시트 단면 구조를 도시하는 것으로, 셀의 절반(매 10개당 5개 셀의 평균)은 2개의 교차하는 지그재그형 리브를 갖는다.

도 4a는 도 1과 유사한 것으로 본 발명에 따른 향상된 시트 단면 구조의 리브 구조를 도시하는 도면으로서, 셀의 거의 절반은 2개의 교차하는 경사재를 가지지만 시트 중량 및 비용은 지그재그형 리브없는 중앙 섹션을 사용함으로써 더욱 감소된다.

도 4b는 도 1과 유사한 것으로 본 발명에 따른 향상된 시트 단면 구조를 도시하는 도면으로서, 셀의 절반은 교차하는 경사재를 가지지만 중량은 짧은 지그재그형 리브를 사용함으로써 더욱 감소된다.

본 발명의 중요한 것은, 지그재그형 리브를 갖는 반복되는 사각형 유닛(″셀″이라 불리움)의 개수를 줄이는 것과 같은 최적화된 리브 구조를 얻을 수 있다는 놀랄만한 발견이며, 리브 중량이 감소되는 양과 비교해 시트 강도에 있어서 직접적인 비례 감소를 야기하지 않는다는 것이다. 역으로, 경사재를 갖지 않는 종래기술의 구조체에서 사각형 셀의 퍼센트에 지그재그형 리브를 부가하는 것은 시트 성능에 있어서 놀랄만한 향상을 가져온다.

지그재그형 리브가 사용되는 종래기술에서, 각각의 사각형 반복 유닛에 지그재그형 리브를 위치시켜 상당한 수직 강성을 제공하는 것이 알려졌다. 반대로, 하기에 보다 자세히 도시된 바와 같이, 종래기술 구조체 셀의 절반에서 지그재그형 리브를 제거하는 것은 유닛 면적당 경사재의 중량을 50% 정도 감소시키지만 수직 강성은 10% 정도만 감소됨을 알 수 있다. 따라서, 높은 레벨의 강도 및 단열 특성을 갖는 시트 구조체를 제공하며 시트 중량을 감소시킬 수 있다. 그런 후 강도 향상 및 중량 감소의 밸런스는 시트 표면의 주어진 유닛을 설치 및 지지시 필요한 구조 요소의 공급량(비용)을 최소화하여, 전반적인 건설 비용을 감소시킨다.

특정한 시트 치수 세트에 대해 최적화된 리브 구조(크기, 형상, 위치 및 리브의 개수)를 결정하기 위해서, 리브 구조체가 (압출 가공 및 리브 방향에 수직한 방향으로) 시트의 수직 강성에 미치는 효과를 결정하는 것이 유용하다. 이는 시트가 시트 단면의 대향 측상의 2개 에지 또는 에지점에서 지지될 때(도 6a) 중앙 하중하에서 가요성 또는 굽힘에 대한 저항력이다. 한장의 시트가 압출 가공 방향과 수직 또는 평행한 2개 측면상에 지지되고 도 6a에 도시된 바와 같이 그 위에 하중이 가해질 때 이것은 주어진 구조체에 대해 계측되고 도시될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이러한 방법으로 시험되는 시트 구조체는 가요성이 있거나 또는 수직한 방향으로 주어진 양(″Y″)만큼 변위된다.

도 6a에 도시된 바와 같은 하중하에서 ″샌드위치형″ 시트 구조체의 최대 변위는 '응력 및 변형에 대한 럭스(Roarks) 방정식' 202 페이지에 주어진 방정식에 의해 계산된다. 이 방정식은 중앙에 전단 모듈러스(″G″)를 갖는 폼 재료가 있는 샌드위치형 구조체에 기초한다. 또한 이 방정식은 다중벽 시트의 중앙 영역에 리브 구조체가 있는 경우에 유효 ″G″값 또는 압출 가공에 수직한 방향의 특정 리브 구조체에 대한 전단 모듈러스 등가를 계산하기 위해 적용될 수 있다.

상기 방정식을 이용함으로써 및 도 6a에 도시된 바와 같은 시험을 수행함으로써, ″G″값(N/㎟)은 압출 가공에 수직한 방향으로 주어진 시트 구조체에 대해 계측될 수 있다. 샘플의 길이(L)는 100㎜ 내지 200㎜ 이어야 한다. 시트(61)는 시트 단면의 대향측상의 2개 에지에서 지지되는 2개의 지지체(62)상에 지지된다. 외력(F)은 금속 스트립과 같은 강성 스트립재(63)를 통해 시트에 가해져야 하며 이 외력은 약 20㎜의 변위(Y)를 달성하기에 충분해야 한다.

본원에 사용되고 도 6a에 도시된 바와 같은 상황에서, 주어진 시트 구조체에 대해 압출 가공에 수직한 방향의 전단 모듈러스 등가(N/㎟)(이후 ″G″ 또는 ″G″값으로 불리움)를 계산하기 위해 사용될 수 있는 방정식은 하기의 수학식 1이다.

E는 ISO 527에 따른 재료 인성 모듈러스이며 이러한 계산을 위해 필요한 치수 및 다른 값은 도 6a 또는 도 6b에 도시되어 있다. 리브 및 벽은 계산을 수행하기 위해 필요한 치수를 나타내는 도 6b에 보다 자세히 표시되어 있다. 벽 두께(tf)를 위해 사용되는 값은 시트 폭(W)을 가로지르는 상이한 위치에서 계측하여 평균낸 tf1 및 tf2에 대한 다수의 값을 평균냄으로써 얻어져야 한다. 모든 차원은 N(Newtons)과 ㎜(millimeters)이다.

리브 구조체를 변형시키면서 ″G″값을 관찰 또는 계산하고 그에 따른 대응 변위(y 값)를 그래프(도 7에 도시됨)로 나타낸 바에 의하면, ″G″값이 0.5 이상, 보다 바람직하게는 0.8 이상, 가장 바람직하게는 1 이상으로 증가함에 따라 그러한 형태의 시트 구조체에 대해 변위는 최소(시트 강성은 최대가 됨)가 됨을 알 수 있다. 일반적으로, 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 5를 초과하는, 특히 8을 초과하는 ″G″값에 대해 강성은 매우 조금 부가된다.

따라서, 구조체에 대해 적어도 0.5, 바람직하게는 적어도 0.6, 더욱 바람직하게는 적어도 0.8, 가장 바람직하게는 적어도 1의 ″G″값을 제공함으로써 최적화된 특성 조합이 얻어진다. 명백히, G가 높을 필요가 없는 시트 구조체에 있어서, 그러한 구조체는 G값을 8 이하, 바람직하게는 7 이하, 더욱 바람직하게는 5 이하, 가장 바람직하게는 4 이하로 감소시킴으로써 비용 및 성능면에서 더욱 최적화될 수 있다. 이러한 최적화는 지그재그형 리브의 두께 또는 상기 리브의 개수를 감소시키는 것을 포함해 다양한 수단에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 시트 구조체는 단일하며 높거나 낮은 ″G″값을 갖는 앞서 공지된 모든 시트 구조체와 상이하다. 하단에서, 수직 리브만을 갖는 종래기술의 구조체는 열악한 강성을 가지며 0.3 이하 정도의 ″G″값을 갖는다. 상단에서, 각각의 사각형 반복 유닛에 전체 길이부 및/또는 두꺼운 경사재를 갖는 종래기술의 구조체는 양호한 강성(8이상의 ″G″)을 갖는 반면 비용 및 중량이 상대적으로 커진다.

본 발명에 따른 시트 구조체는 8 이상의 G를 갖는 무겁고 보다 고가의 구조체와 비교했을 때 전반적인 강성에서 조그마한 감소만을 보임을 알 수 있다. 이러한 시트 구조체는 가장 산업적인 글레이징(glazing) 응용에서와 같이 시트가 압출 가공 방향과 평행한 에지를 따라서만 지지되는 경우 또는 패널 길이가 패널 폭의 2배 이상인 경우의 응용분야에서 훌륭히 기능한다.

시트 치수

본 발명은 다중벽 또는 매우 광범위한 시트 치수 및 설계를 가로지는 구조적인 시트 구조체에 적용될 수 있다. 사용되는 중합체 수지 및 시트의 적용 의도에 따라, 시트는 전체 두께가 4㎜ 내지 100㎜ 범위일 수 있으며, 바람직한 두께는 적어도 5㎜, 보다 바람직하게는 적어도 10㎜ 내지 85㎜, 더욱 바람직하게는 60㎜ 까지, 더욱 바람직하게는 35㎜ 까지 및 가장 바람직하게는 25㎜ 까지 범위이다. 10㎜ 내지 25㎜ 사이의 두께를 갖는 시트는 본 발명에 따른 구조체의 바람직한 실시예이다.

현재의 구성 기법 및 시트 압출 가공 장치에 따라, 본 발명에 따른 시트 구조체의 폭은 의도된 설계를 위해 바람직하게는 적어도 0.2m, 보다 바람직하게는 적어도 0.3m, 더욱 바람직하게는 적어도 0.4m, 더욱 바람직하게는 적어도 0.5m 및 가장 바람직하게는 적어도 0.6m로 실제로 넓어야 한다. 제조 장치의 제약 또는 다른 고려 사항에 따라, 시트 구조체는 일반적으로 3m 이하, 바람직하게는 2m 이하, 더욱 바람직하게는 1m 이하의 폭을 갖는다. 물론 넓은 시트 치수가 압출 가공될 수 있으며 소망의 폭으로 가공될 수 있다.

층 및 리브 간격 및 두께

본 발명에 따른 다중벽 시트 구조체의 층 및 리브는 소망하는 전반적인 시트 두께, 사용되는 중합체 수지의 형태, 층이 내부 층(예를 들면, 3중 벽 시트에서) 또는 외부 층인가 및 시트에 대한 적용 의도에 따라 독립적으로 선택된 광범위한 두께를 가질 수 있다. 도 6b에 참조부호(tf1, tf2)로 도시된 외부 층 또는 벽에 대해, 두께는 적어도 0.1㎜, 바람직하게는 적어도 0.2㎜, 더욱 바람직하게는 적어도 0.3㎜ 가장 바람직하게는 적어도 0.4㎜이어야 함을 알 수 있다. 반면에, 층은 5㎜, 바람직하게는 적어도 4㎜, 더욱 바람직하게는 적어도 3㎜보다 두꺼울 필요가 없음을 알 수 있다. 내부 또는 외부 위치는 필요한 층 구께에 분명히 영향을 미친다. 하기에 상술하는 바와 같이, 3중(또는 그 이상) 벽 시트에서 내부 층은 대체로 0.1㎜ 내지 0.25㎜ 두께 정도로 외측 층보다 얇다. 본 발명에 따른 바람직한 시트 구조체에 있어서, 전반적인 시트 두께(D)에 대한 평균 벽 두께(tf1과 tf2의 평균)의 비율은 바람직하게는 적어도 0.01:1 및 바람직하게는 0.07:1 이하이다.

또한 리브는 일반적으로 외부 층보다 다소 얇을 수 있으며, 지그재그형 리브는 일반적으로 수직 리브보다 다소 얇음을 알 수 있다. 도 6b에 ″tr″(수직 리브)″ 및 ″td″(지그재그형 리브)로 도시된 리브 두께는 소망하게는 적어도 0.05㎜, 바람직하게는 적어도 0.1㎜, 바람직하게는 적어도 0.2㎜, 더욱 바람직하게는 적어도 0.3㎜이며, 바람직하게는 3㎜ 보다 두껍지 않으며, 바람직하게는 2㎜ 두께 이하이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시트 구조체에서 반복되는 구조 유닛은 벽(수평 시트 층)에 수직인 반복되는 수직 리브에 의해 형성된 사각형 유닛(또한 ″셀″로 불리움)이다. 미적으로 및 설치 목적을 위해 필수적인 것이 아닐지라도, 리브가 시트의 폭부를 가로질러 대칭으로 위치되고, 수직 리브는 고르고 균일하게 이격되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 시트 구조체에 있어서, 수직 리브 사이의 거리(도 6b에서 ″p″)는 수직 리브의 두께(tr)와 관련되는 것이 바람직함을 알 수 있다. 일반적으로, tr:p의 비율은 바람직하게는 적어도 0.01:1 및 바람직하게는 0.07:1 이하이다.

반복되는 사각형 유닛의 크기는 소망 레벨의 시트 성능(예를 들면, G값)에 기초하여 선택되며, 보다 작은 반복 유닛은 강하고 보다 강성인 시트를 제공하지만 시트 중량을 증가시킨다. 본 발명에 따른 구조체에 있어서, 수직 리브 사이의 평균 거리, 즉 도 6b에 참조부호(p)로 도시된 개별 셀의 평균 폭은 최적화된 리브 구조체를 위해 전반적인 시트 두께와 연관됨을 알 수 있다. 일반적으로, 전반적인 시트 두께(D)에 대한 평균적인 개별 셀 폭(p)의 비율이 적어도 0.4:1, 보다 바람직하게는 0.8:1이며, 바람직하게는 2:1 보다 작은, 더욱 바람직하게는 1.2:1 보다 작은 관계를 갖는 것이 바람직하다. 상이한 시트 형태 및 두께, p, 리브 사이의 거리, 및 리브 높이에 대해, D-(tf1+tf2)는 3㎜, 바람직하게는 적어도 4㎜, 더욱 바람직하게는 적어도 5㎜부터에서 50㎜까지, 바람직하게는 40㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 30㎜ 이하 및 가장 바람직하게는 20㎜ 이하이다.

소망하는 전반적인 시트 두께의 선택에 따라, 벽(즉, 층 또는 면)의 개수 및 벽 또는 층 사이의 간격(수직 리브의 높이)는 소망의 시트 성능 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 바람직하게는, 20㎜까지의 시트 두께에서, 2개 또는 3개의 이격된 층(즉, 이중벽 시트 또는 삼중벽 시트)이 사용된다. 3개의 층이 사용되는 경우(상부 층, 중앙 층 및 하부 층), 중앙 층은 상부 층과 하부 층으로부터 동일한 거리(중앙)에 위치될 수 있거나, 또는 일 면 또는 나머지 면에 다소 근접할 수 있다.

유럽 특허 제 EP 286,003 호 및 제 EP 731 233 호는 단열 및 강성 특성을 최적화하기 위해 다중층 시트에서 3개 또는 그 이상의 층의 사용 및 위치를 개시하고 있다. 유럽 특허 제 EP 731 233 호는 층류 기류 거동을 갖는 셀이 형성되도록 층 사이의 거리 제공의 바람직성을 더 개시한다. 예를 들면, 이러한 것은 상술된 구조체에서 2개 층 사이의 수직 거리가 대략 14㎜일 때 얻어진다. 이러한 경우, 공기는 난류가 발생되지 않으며 그에 따라 최적 단열 효과를 달성하는 셀 외형이 얻어진다.

유럽 특허 제 EP 731 233 호는 외측 층보다 얇은 중앙 층을 제공하는 바람직성을 더 개시한다. 중앙 층은 보드의 전반적인 강성에 조금 영향을 미치며 주요 기능은 최적화된 단열을 위해 적절한 기류 거동을 위한 셀 치수를 제공하는 것임을 알 수 있다. 또한, 중앙 층은 추가적인 열 전달 장애의 기능을 가지며, 이는 단열성을 더 향상시킨다. 일반적으로 10㎜ 정도의 전반적인 시트 두께는 ″이중벽″이거나 또는 2개 층을 가지며, 16㎜ 정도 또는 그 이상의 두께는 하나 또는 그 이상의 내부 층 또는 면을 갖는 3중 벽 또는 다중 벽이다.

지그재그형 리브

지그재그형 리브의 사용은 본 기술분야의 숙련자에 의해 인지되어 인장에서 있어서 강성으로 인해 향상된 비틀림 및 수직 강성을 갖는 시트를 제공한다. 리브의 압축 강도는 특히 얇은 리브에서 거의 양호하지 않다. 따라서, 단일 경사재는 일 방향으로의 비틀림 외력에 대한 인장 저항을 제공하지만, 만일 리브에 압축력을 가하는 다른 방향으로부터 비틀림 외력이 가해질 경우 압축되고 파손되기가 더욱 쉽다. 최대 시트 강성은 지그재그형 리브가 시트 벽 또는 수직 리브를 교차부 사이에서 곧으며, 양 방향(대향함)으로 연장하는 지그재그형 리브가 존재하여 상이한 방향으로부터의 외력에 대한 인장 저항할 필요가 있다.

그러나 전술한 바와 같이, 지그재그형 리브 및 수직 리브를 갖는 종래기술의 시트 구조체는 각각의 반복되는 사각형 유닛 또는 셀내에 지그재그형 리브(하나 또는 양 방향으로)를 갖도록 하는 것이 일반적으로 생각될 수 있다. 본 발명에 따르면, 시트 성능 및 시트 비용/중량의 향상된 조합이 얻어짐을 알 수 있으며, 여기서 평균적으로 지그재그형 리브는 시트의 폭을 가로지르는 매 10개의 사각형 유닛마다 9개 또는 그 이하, 바람직하게는 8개 또는 그 이하, 더욱 바람직하게는 7개 또는 그 이하 및 가장 바람직하게는 매 10개당 6개 또는 그 이하의 사각형 유닛에 위치된다. 바람직하게는 지그재그형 리브는 평균적으로 매 10개 사각형 셀당 적어도 1개 셀, 더욱 바람직하게는 적어도 2개 셀, 더욱 바람직하게는 적어도 3개 셀, 가장 바람직하게는 적어도 4개 셀에 위치된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 교호적인 셀에 위치된 지그재그형 리브가 존재한다(즉, 지그재그형 리브는 매 10당 약 5개의 셀에 위치됨).

바람직하게는, 지그재그형 리브를 갖는 셀은 시트의 폭을 가로질러 일반적으로 규칙적으로 및 대칭 분포 또는 패턴으로 위치되어 최상의 특성을 제공한다. 그러나 셀 패턴은 바람직하게는 시트의 중앙점 둘레에 대칭으로 되어야 함을 알 수 있다. 사실 바람직하게는 에지 가까이에 경사재를 갖는 다소 높은 셀 집중 및 시트의 중앙에 경사재가 없는 높은 셀 집중을 가질 수 있다.

메인 수평 벽으로부터의 경사재의 각도 및 사각형 셀 내의 위치는 시트 강성의 최적화된 조합 및 가장 짧은 길이(시트 중량을 경감시킴)를 제공하도록 선택된다. 지그재그형 리브는 수직 리브가 교차하는 곳과 동일한 지점 또는 다른 지점에서 메인 증과 교차할 수 있다. 수직 리브와 같이 동일 지점에서의 교차부는 최상의 비틀림 또는 수직 시트 강성을 제공한다. 그러나, 특히 수직 방향으로의 좌굴에 대한 전반적인 시트 안정성은 중요할 수 있으며 패널 하중 안정성을 제한한다. 셀 내측의 다른 지점에서 수평 셀과 교차(의외로 수직 리브가 교차함)하는 지그재그형 리브는 패널 안정성을 크게 향상시키지만, 수직 및 비틀림 강성의 비용은 증가시키지 않는다.

본 발명의 변형 실시예에 있어서, 경사재를 갖는 셀은 2개의 횡단 경사재를 수납한다. 바람직하게는, 이러한 횡단 경사재는 수평 층과 수직 리브 사이의 교차부에서 시트 층과 연결된다.

플라스틱의 형태

숙련공에 의해 인지되는 바와 같이, 강성, 단열, 광 투과, 내후성(weathering resistance) 및 내점화성에 따라, 이러한 형태의 구조체는 광범위한 범위의 플라스틱 수지에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 구조체는 폴리(스티렌-아크릴로니트릴)(SAN), 부타디엔 고무로 개질된 SAN(ABS), 폴리(메틸메티아크릴레이트)(PMMA)을 포함하는 공지된 강성 열가소성 수지중 하나에 의해 제조되지만, 바람직하게는 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리(에틸렌-테레프탈레이트)(PET), 글리콜로 개질된 PET(PETG) 또는 폴리 염화 비닐(PVC)로 제조된다. 더욱 바람직하게는 시트 구조체는 PC, PET 또는 PETG로 제조되며, 가장 바람직하게는 PC로 제조된다.

또한 본 발명에 따른 구조체는 다른 열가소성 또는 열경화성 수지의 적층된 또는 동시에 압출 가공되는 부가 층을 수납 또는 가져서 소망의 성능 결과를 제공하며, 특히 내 연마/스크레치, 내화학성, 자외선 차단 등과 같은 몇몇 방법으로 시트 구조체의 표면을 개질시키는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 수지 및 구조체에 대한 공지된 목적을 위해 안정재, 처리 보조제, 필터, 강화 보조제, 착색제 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 일반적인 형태의 첨가재가 사용될 수 있다. 그러한 첨가제는 이러한 구조체를 제조하는데 사용되는 중합체 수지 및/또는 공지된 목적을 위해 동시에 압출 가공되거나 적층될 수 있는 층에 첨가될 수 있다.

실시예

10㎜의 전반적인 시트 두께를 가지지만 리브 구조체와 상이한 이중벽 폴리카보네이느 시트는 천창 구조체를 제조하기 위해 사용된다. 시트 구조체는 천창 구조체의 전체 비용을 감소시키기 위한 능력에 따라 비교된다. 향상된 시트 구조체는 향상된 시트 강성으로 인해 시트 비용/중량에 있어서의 감소 및/또는 지지재에 있어서의 감소를 제공한다.

상방으로 아치형 형상을 갖는 천창 구조가 도 5에 도시되어 있다. 천창 구조체는 0.9 kN/㎡의 눈 하중 및 3 kN/㎡의 바람 흡입 하중에 견디도록 설계된다. 천창 아치 반경은 2.9m이며 기본 길이는 4.4m이다. 저 레벨의 강성을 갖는 시트는 스팬 거리를 줄이고 보다 많은 지지 구조 하드웨어를 요구함으로써 이러한 요구 조건을 만족시킬 수 있다. 고 레벨의 강성을 갖는 시트는 보다 긴 스팬 거리를 가질 수 있지만 무거워질 수 있으며 그에 따라 비용이 늘어난다.

비교적인 천창 구조체는 도 2(종래기술), 도 3c(종래기술) 및 도 1(본 발명의 실시예)에 도시된 구조체를 갖는 10㎜ 두께의 이중벽 패널에 의해 제조된다. 본 발명에 따른 구조체에 대해 고유한 패널 중량은 1.9 ㎏/㎡이며, 벽 두께(도 6b에 도시된 바와 같이 tf1과 tf2의 평균)는 0.5㎜이며, 수직 리브 두께(tr)는 0.4㎜이며, 지그재그형 리브 두께(td)는 0.15㎜이며, 리브 사이의 거리(p)는 10㎜이며, ″G″값은 1 N/㎟이며, 지지 거리(도 5의 ″W″)가 725㎜의 폭일 때 천창은 성능 요구 조건을 만족시킨다. 1.7 ㎏/㎡의 중량, 0.4㎜의 tr, 0.5㎜의 두께, 10㎜의 p 및 0.3 N/㎟의 ″G″값을 갖는 도 2에 따른 표준 10㎜ 이중벽 패널(경사재가 없음)은 매 500㎜ 마다 지지체를 필요로 한다. 또한, 각각의 셀내에 두꺼운 경사재를 수납하는 도 3c에 따른 패널은 매 725㎜ 마다 지지체를 필요로 하지만 2.3 ㎏/㎡의 패널 중량, 0.5㎜의 tr, 0.4㎜의 td, 0.5㎜의 벽 두께, 10㎜의 p 및 10 N/㎟ 이상의 ″G″값을 갖는다.

따라서, 본 발명에 따른 시트 구조체는 놀랍게도 단위 면적당 낮은 비용/중량에서 강성을 유지시키며 그에 따라 전반적인 천창 비용을 줄일 수 있음을 알 수 있다.

Claims

(a) 서로 분리된 적어도 2개의 일반적으로 평행한 벽과,

(b) 시트의 길이부가 압출 가공 방향으로 연장하고 벽을 서로 분리시키는 수직 및 지그재그형 리브를 포함하는 압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체에 있어서,

상기 시트 구조체는 전단 모듈러스 등가(″G″ 값)가 0.5 N/㎟ 내지 8 N/㎟ 범위인 것을 특징으로 하는

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 1 항에 있어서,

상기 수직 리브는 압출 가공 방향을 따라 반복되는 사각형 셀을 형성하며 평균 10개 셀당 1개 내지 9개의 사각형 셀은 적어도 하나의 지그재그형 리브를 수납하는

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 2 항에 있어서,

상기 셀은 지그재그형 리브를 수납하며 그들 각각은 2개의 횡단 지그재그형 리브를 수납하는

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
(a) 서로 분리된 적어도 2개의 일반적으로 평행한 벽과,

(b) 시트의 길이부가 압출 가공 방향으로 연장하고 벽을 서로 분리시키는 수직 및 지그재그형 리브를 포함하며, 상기 수직 리브는 압출 가공 방향을 따라서 반복되는 사각형 셀을 형성하는 압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체에 있어서,

평균 매 10개 사각형 셀당 1개 내지 9개 사각형 셀은 (ⅰ) 수직 리브가 교차하는 동일 지점에서 메인 층과 교차하는 적어도 하나의 지그재그형 리브 또는 (ⅱ) 2개의 횡단 경사재(diagonals)중 하나를 수납하는 것을 특징으로 하는

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 4 항에 있어서,

상기 전단 모듈러스 등가(″G″ 값)가 0.5 N/㎟ 내지 8 N/㎟의 범위인

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 ″G″ 값은 1보다 큰

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

평균 매 10개 셀당 2개 내지 8개 셀은 적어도 하나의 지그재그형 리브를 수납하는

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 구조체의 양 표면에서 시험했을 때 상기 ″G″ 값은 0.5 내지 8의 범위인

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리(에틸렌-테레프탈레이트)(PET), 글리콜로 개질된 PET(glycol-modified PET : PETG) 및 폴리 염화 비닐(PVC)로 이루어진 그룹에서 선택되는

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트(PC)인

압출 가공된 열가소성 수지 시트 구조체.