KR20100086237A - 복합 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

패널의 구조 및 구성 요소간 결합관계를 개선하여 패널의 경량화와 강도 성능을 향상시킴으로써 다양한 용도로 활용할 수 있는 복합 패널 및 그 제조방법을 제공한다. 복합 패널은 복수의 충전셀이 구비된 격자부재를 충전재로 충전하여 형성되는 충전부재(充塡部材), 및 충전부재를 사이에 두고 서로 대면하여 위치하며, 충전재 중의 결합제(結合劑)가 내부로 함침되어 충전부재와 일체로 결합되는 복수의 패널부재를 포함한다.
패널, 경량, 강도, 충전, 수지

Description

복합 패널 및 그 제조방법{COMPOSITION PANEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건물 또는 구조물의 자재로 사용되는 패널은 제품의 용도, 구성 및 성질에 따라 다양한 형태로 구분될 수 있다. 패널은 건축물의 바닥재, 벽체(칸막이) 등으로 사용되며 건물의 내부와 외부를 각각 장식하는 장식재(내벽재, 외벽재)로도 사용된다. 이러한 패널 가운데 판재 사이에 단열재와 같은 중간재를 넣는 복합 패널('샌드위치(sandwich) 패널'로도 칭함)이 사용되기도 한다.
그런데, 복합 패널의 중간재가 중량을 고려하여 가벼운 소재를 사용하는 경우 패널 제품의 강도가 약하게 되고, 상대적으로 강도가 높은 중간재를 사용하는 경우 중량이 무거워지는 단점이 있다. 따라서, 패널의 강도와 중량을 상호 보완할 수 있는 복합 패널의 개발이 요구되고 있다.
패널의 구조 및 구성 요소간 결합관계를 개선하여 패널의 경량화와 강도 성능을 향상시킴으로써 다양한 용도로 활용할 수 있는 복합 패널 및 그 제조방법을 제공한다.
복합 패널은 복수의 충전셀이 구비된 격자부재를 충전재로 충전하여 형성되는 충전부재(充塡部材), 및 충전부재를 사이에 두고 서로 대면하여 위치하며, 충전재 중의 결합제(結合劑)가 내부로 함침되어 충전부재와 일체로 결합되는 복수의 패널부재를 포함한다.
충전재는 결합제를 포함한 서로 다른 성분의 재료들이 혼합되어 이루어지며, 복수의 충전셀에서 적어도 선택된 일부 또는 전부에 각각 충전될 수 있다.
충전재는 분말형태 이상의 크기로 이루어지는 복수의 중간재를 더 포함하고, 중간재들은 탄화 코르크(cork), 목분 코르크, 천연 코르크 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어질 수 있다.
결합제는 중간재들과 혼합되며, 중간재들간 결합 및 중간재들과 그 주변 부재들의 결합에 관계하는 열경화성 수지로 이루어질 수 있다.
충전재는 중간재들 및 결합제와 혼합되어 결합제의 결합력을 보강하는 보조 결합제를 더 포함하며, 보조 결합제는 유리섬유 분말로 이루어질 수 있다.
복수의 패널부재는 충전부재의 하면과 상면에 각각 배치되는 제1 섬유부재와 제2 섬유부재의 내부에 각각 함침되는 결합제가 경화되어 충전부재의 하면과 상면에서 경화층으로 각각 형성되는 제1 부재와 제2 부재를 포함할 수 있다.
제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 유리섬유, 탄소섬유, 합성섬유, 천연섬유, 세라믹(ceramics)섬유, 금속섬유 및 폴리에스테르(polyester)섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지고, 결합제는 에폭시(epoxy), 불포화 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(Polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE) 및 페놀릭(Phenolic) 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어질 수 있다.
격자부재는 원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개의 형태로 이루어진 충전셀(filling cell)이 구비된 허니컴(honeycomb) 구조로 형성되고, 종이, 나무, 금속, 플라스틱, 수지 및 섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개의 재료로 이루어질 수 있다.
한편, 복합 패널 제조방법은 성형판 상에 제1 섬유부재를 배치하는 단계, 제1 섬유부재 상에 복수의 충전셀이 구비된 격자부재를 배치하는 단계, 결합제가 포함된 서로 다른 성분의 재료들이 혼합된 충전재를 복수의 충전셀에서 적어도 선택된 일부 또는 전부에 각각 충전하여 격자부재를 덮는 충전단계, 충전재가 충전된 격자부재 상에 제2 섬유부재를 배치하는 단계, 및 가압성형부재를 통해 제1 섬유부재와 제2 섬유부재 및 충전재를 가압하여 제1 섬유부재와 제2 섬유부재에 결합제를 함침하고, 설정된 경화조건으로 경화시켜 충전부재를 사이에 두고 서로 대면하는 위치에서 판형상의 경화층으로 충전부재와 일체로 결합되는 복수의 패널부재를 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
충전단계에서 격자부재 상에 충전된 충전재의 평탄도를 일정하게 유지하는 평탄단계를 더 포함하며, 평탄단계는 패널성형 방향으로 이송되는 평탄 롤러를 포함하는 평탄성형부재를 통해 이루어지고, 평탄단계가 완료된 상태에서 격자부재 상에 제2 섬유부재를 배치할 수 있다.
복수의 패널부재 성형단계에서 복수의 충전셀 가운데 선택된 일부에만 충전재가 충전되는 경우 제2 섬유부재 상에 결합제를 도포하는 단계를 더 포함하며, 결합제 도포단계가 완료된 상태에서 가압성형부재를 통해 도포된 결합제를 가압하여 제1 섬유부재와 제2 섬유부재의 내부에 각각 결합제를 함침할 수 있다.
복수의 패널부재 성형단계에서 가압성형부재는 패널성형 방향으로 이송되는 가압 롤러를 포함하고, 가압 롤러의 이동속도는 분당 1m~1.5m이며, 설정된 경화조건은 결합제의 경화 온도를 일정시간 유지하는 조건, 및 패널부재와 충전부재 주변을 진공상태로 유지하는 조건을 포함하고, 결합제의 경화온도는 50℃~60℃이며, 결합제의 경화온도를 유지하는 시간은 10분~30분으로 설정할 수 있다.
제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 유리섬유, 탄소섬유, 합성섬유, 천연섬유, 세라믹(ceramics)섬유, 금속섬유 및 폴리에스테르(polyester)섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지고, 결합제는 에폭시(epoxy), 불포화 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미 드(Polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE) 및 페놀릭(Phenolic) 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어질 수 있다.
충전재는 분말형태 이상의 크기를 갖는 탄화 코르크(cork), 목분 코르크, 천연 코르크 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지는 복수의 중간재, 및 중간재들 및 결합제와 혼합되어 결합제의 결합력을 보강하는 보조 결합제를 더 포함하며, 결합제는 중간재들과 혼합되며, 중간재들간 결합 및 중간재들과 그 주변 부재들의 결합에 관계하는 열경화성 수지로 이루어지고, 보조 결합제는 유리섬유 분말로 이루어질 수 있다.
복합 패널 및 그 제조방법은 충전부재의 상면과 하면 사이에서 섬유부재의 내부에 결합제를 함침시키고 패널부재와 충전부재를 일체로 가압성형함으로써 복합 패널의 내구성과 강도성을 향상시킬 수 있다.
또한, 코르크와 결합제가 혼합된 충전재를 허니컴 구조의 격자부재에 채워 보온 및 단열이 우수하고 흡음성과 차음성을 향상시킬 수 있다.
또한, 격자부재에 코르크와 결합제를 포함한 충전재를 채워 빈 공간을 충전함으로써 복합 패널 내부로 이물질의 침입을 방지하여 내수성을 높일 수 있다.
또한, 격자부재에 충전재를 선택적으로 충전함으로써 복합 패널의 중량 및 강도를 조절할 수 있으며, 복합 패널의 용도를 다양하게 활용할 수 있다.
또한, 복합 패널 제조시 패널부재의 표면을 평탄하게 하는 공정을 추가하여 패널부재의 평활성과 시공성을 향상시킬 수 있다.
또한, 복합 패널 제조시 일련의 제조공정을 연속하여 진행할 수 있어 대량 생산 및 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 내부 구성을 도시한 부분 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)은 패널부재(10), 충전부재(充塡部材)(20)를 포함한다.
패널부재(10)는 판형상으로 형성되어 서로 대면되는 위치에 각각 형성된다. 패널부재(10)는 충전부재(20)의 하면과 상면에 각각 배치되는 제1 섬유부재와 제2 섬유부재를 포함한다. 여기서, 제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 결합제(24b)(結合劑, bonding agent)와 결합하여 패널부재(10)로 형성되는 부재이다. 제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 다양한 설계변경을 통해 다른 재료 또는 형상으로 이루어질 수 있는데, 본 발명의 실시예에서와 같이 결합제(24b)와 결합되어 패널부재(10)로 형 성되는 구조이면 모두 가능하다.
참고로, 제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 결합제(24b)가 내부로 함침되면 경화층의 패널부재(10)로 형성된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)의 완성품에서는 제1 섬유부재와 제2 섬유부재가 별도로 도시되지 않는다.
제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 유리섬유, 탄소섬유, 합성섬유, 천연섬유, 세라믹(ceramics)섬유, 금속섬유 및 폴리에스테르(polyester)섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 시트(sheet) 형태의 유리섬유를 사용한다. 유리섬유는 단섬유와 장섬유를 혼합하여 사용하거나 장섬유만 사용할 수 있다. 참고로, 장섬유는 1mm~30mm의 길이를 갖는 것을 사용할 수 있다. 제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 서로 동일한 것으로 사용할 수 있다.
패널부재(10)는 제1 섬유부재와 제2 섬유부재의 내부에 각각 함침(含浸)되는 결합제(24b)가 경화되어 충전부재(20)의 하면과 상면에서 경화층으로 각각 형성되어 충전부재(20)와 일체로 형성되는 제1 부재(12)와 제2 부재(14)로 이루어진다. 즉, 제1 부재(12)와 제2 부재(14)는 충전부재(20)를 사이에 두고 서로 대면하여 위치하며, 충전재(24) 중의 결합제(24b)가 제1 섬유부재와 제2 섬유부재의 내부에 각각 함침되어 충전부재(20)와 일체로 결합된다.
패널부재(10)는 섬유부재의 내부에 결합제(24b)가 함침되어 경화된 유리섬유 강화 플라스틱(fiberglass reinforced plastics, FRP)으로 이루어질 수 있다. 따라서, 결합제(24b)는 유리섬유 강화 플라스틱(FRP)을 제조하기 위한 성형 재료를 사 용할 수 있다.
여기서, 결합제(24b)는 열경화성 수지(Thermosetting resin)를 사용할 수 있다. 즉, 결합제(24b)는 에폭시(epoxy), 불포화 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(Polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE) 및 페놀릭(Phenolic) 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어진다. 본 발명의 실시예에서는 결합제(24b)로 불포화 폴리에스테르를 사용한다.
결합제(24b)는 경화되기 전에는 저분자량 물질(액상, 겔(gel)상, 고상)의 상태이고, 가열되는 경화 온도에 따라서 용융 유출되어 일정시간 이후 경화되는 것이면 바람직하다. 예를 들면, 결합제(24b)는 반경화 상태 또는 액상의 불포화 폴리에스테르를 이용할 수 있다. 결합제(24b)는 필요에 따라 경화제(경화 조력제, 경화 촉진제 및 경화 지연제) 및 난연제 등과 같은 기능성 물질들을 혼합하여 사용할 수도 있다. 한편, 결합제(24b)에 적절한 색소를 첨가하여 복합 패널(100)의 외관을 미려하게 형성할 수도 있다. 따라서, 복합 패널(100)은 경화층으로 형성된 상태에서 투명한 상태를 유지할 수 있으며, 필요에 따라 반투명 상태 또는 불투명 상태로도 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 충전부재(20)는 격자부재(22), 충전재(充塡材)(24)를 포함하며, 패널부재(10) 사이에 개재되어 패널부재(10)와 일체로 형성된다.
도 2에 도시한 바와 같이 격자부재(22)는 복수의 충전셀(22a, filling cell) 이 구비된다. 충전셀(22a)은 원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개의 형태로 이루어지며, 연속된 기둥 형상의 허니컴(honeycomb) 구조로 형성된다. 즉, 격자부재(22)는 벌집 모양처럼 일면이 개구된 충전셀(22a)이 복수개로 연속하여 배열되도록 형성된다. 격자부재(22)는 복합 패널(100)의 형태 및 제조방법에 따라 측면이 일부 개구된 상태로 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서와 같이 측면이 막힌 상태로 형성될 수도 있다.
여기서, 격자부재(22)의 충전셀(22a) 형상은 다양한 설계변경을 통해 다른 형태로 이루어질 수 있는데, 격자부재(22)의 충전셀(22a) 내에 충전재(24)가 용이하게 채워지며, 가압성형시 격자의 구조가 변형되거나 파손되지 않는 구조이면 모두 가능하다. 따라서, 충전셀(22a)의 크기 및 벽의 두께에 대해서도 가압성형시 충전셀(22a)의 파손 및 변형이 없는 범위 내에서 복합 패널(100)의 목적 및 용도에 따라 적절한 설계 변경이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따라 격자부재(22)를 형성하는 충전셀(22a)의 벽 두께는 복합 패널(100)의 강도를 고려하여 적어도 0.5mm 이상으로 형성할 수 있다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도이다.
도 3을 참조하면, 패널부재(10)를 형성하는 제1 부재(12)와 제2 부재(14)는 충전부재(20)를 사이에 두고 서로 대면하는 위치에서 충전부재(20)와 일체로 결합된다.
충전부재(20)는 복합 패널(100)의 중간층에 위치되는 부재로서, 충전재(24)가 복수의 충전셀(22a) 내부를 채우게 된다. 그리고 충전재(24)가 경화되어 충전부 재(20)와 패널부재(10)가 일체화됨에 따라 복합 패널(100) 전체적으로 압축 강도 및 인장 강도 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 충전재(24)로 충전된 충전부재(20)가 패널부재(10)의 사이에서 일체로 형성됨에 따라 보다 견고한 강성을 제공한다. 이러한 강성을 유지하기 위해서 격자부재(22)는 가압성형시 변형되거나 파손되지 않는 재질로 이루어질 수 있다.
격자부재(22)는 종이, 나무, 금속, 플라스틱, 수지 및 섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어질 수 있다. 격자부재(22)의 재질은 복합 패널(100)의 중량을 고려하면, 종이 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 다만, 격자부재(22)를 종이 재질로 하는 경우 두께 균일화가 곤란하며, 강도면에서 취약할 수 있다. 또한, 두께가 5mm이상의 복합 패널(100)을 제작하는 경우 또는 복합 패널(100) 면적이 넓은 경우 종이 재질의 영향으로 복합 패널(100)이 휘어져서 제품의 질이 떨어질 수 있다. 따라서, 격자부재(22)를 종이 재질로 사용하는 경우 격자부재(22)의 강도를 보강하거나, 가압성형시에도 변형되지 않고 견딜 수 있는 구조로 만든 후 사용할 수 있다. 이러한 이유로, 격자부재(22)의 재질은 종이에 한정되지 아니하고, 다양한 실시 조건에 따라 경질의 합성 수지나 금속 등으로 구성하는 것도 가능하다.
예를 들어, 알루미늄(aluminium) 등의 금속, 폴리프로필렌 등의 수지 또는 섬유의 내부에 수지를 함침시킨 유리섬유 강화 플라스틱(FRP)을 이용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 격자부재(22)의 재질로 폴리프로필렌을 사용한다. 격자부재(22)를 폴리프로필렌 재질로 하면 종이에 비해 보다 견고한 강성을 유지할 수 있 으며, 가압성형시에도 격자부재(22)의 변형을 방지하여 복합 패널(100)의 두께를 일정하게 유지할 수 있다.
충전재(24)는 서로 다른 성분의 재료들이 혼합되어 복수의 충전셀(22a)에 각각 선택적으로 채워져 격자부재(22)를 덮는다. 따라서, 충전재(24)는 복수의 충전셀(22a)에서 적어도 선택된 일부 또는 전부에 각각 충전될 수 있다. 충전재(24)는 패널부재(10)의 가압성형 후 두께를 고려하여 격자부재(22)의 높이보다 더 높게 충전될 수 있다. 충전재(24)는 중간재(24a), 결합제(24b), 보조 결합제(24c)를 포함한다.
중간재(24a)는 분말형태의 기능성 물질이 복수로 이루어져 충전셀(22a)에 채워져 격자부재(22)를 덮는다. 여기서, 중간재(24a)의 분말형태는 마이크로미터(㎛) 단위의 입자 크기를 갖는 미립(微粒)형태로 형성할 수 있으며, 밀리미터(㎜) 단위의 미립형태로도 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서와 같이 서로 다른 크기의 중간재(24a)를 적절하게 혼합하여 사용할 수 있다. 즉, 중간재(24a)는 분말상태와 덩어리상태가 혼합되어 이루어질 수 있다.
중간재(24a)는 탄화 코르크(cork) 및 목분 코르크 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어질 수 있다. 중간재(24a)로 코르크를 사용하는 경우, 결합제(24b)가 코르크 내부로 스며들지 않아서 녹지 않는다. 또한, 중간재(24a)로 코르크를 사용함에 따라 격자부재(22)의 충전셀(22a)이 채워져 다른 부재와 결합을 위해 체결시 결합을 용이하게 할 수 있다. 즉, 충전셀(22a)의 공간이 충전재(24)로 채워짐에 따라 빈공간이 제거되어 못과 나사 같은 체결구를 용이 하게 결합할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예와 같이 코르크를 중간재(24a)로 사용하면 단열, 보냉, 방음 효과가 있다. 한편, 중간재(24a)는 복합 패널(100)의 목적 및 용도에 따라 불연재, 단열재, 방음재, 내장재로 사용 가능하다.
결합제(24b)는 중간재(24a)와 혼합되며, 중간재(24a)들간 결합 및 중간재(24a)들과 그 주변 부재들을 결합한다. 결합제(24b)는 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 여기서, 결합제(24b)는 패널부재(10)의 경화층을 형성하는 열경화성 수지와 같은 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 결합제(24b)로 불포화 폴리에스테르를 사용한다.
즉, 결합제(24b)는 충전셀(22a)과 격자부재(22)를 충전하는 충전재의 일부 재료로 사용되며, 일부는 제1 섬유부재와 제2 섬유부재의 내부에 각각 함침(含浸)되어 충전부재(20)의 하면과 상면에서 경화층의 패널부재(10)를 형성하는데 사용된다. 따라서, 제1 부재(12)와 제2 부재(14)로 이루어지는 패널부재(10)는 결합제(24b)를 통해 충전부재(20)와 일체로 성형될 수 있다.
보조 결합제(24c)는 중간재(24a) 및 결합제(24b)와 혼합되어 결합제(24b)의 결합력을 보강하는 기능을 한다. 보조 결합제(24c)는 유리섬유 분말로 이루어질 수 있다. 결합제(24b)는 경화되기 전 액상의 상태에서 아래로 흐르는 경향이 있다. 따라서 복합 패널(100) 제품의 성형시 균일성 유지가 곤란할 수 있다. 보조 결합제(24c)로 사용되는 유리섬유 분말은 결합제(24b)와 혼합되어 결합제(24b)를 더욱 끈끈한 상태로 만든다. 이러한 유리섬유 분말은 결합제(24b)와 혼합된 상태에서 결합제(24b)의 흐름을 억제하는 기능을 한다. 따라서 결합제(24b)의 충전 및 경화과 정에서 복합 패널(100) 제품의 균일성을 유지할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)은 일반적으로 실시되는 아크릴판이나 철판 등의 패널에 접착제를 이용하여 충전부재(20)를 부착시키는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)은 격자부재(22)의 충전셀(22a)에 충전재(24)를 충전하고, 충전부재(22)의 하면과 상면에 각각 배치되는 섬유부재와 충전재(24)의 결합제(24b)를 함침시켜 충전부재(20)와 패널부재(10)를 일체로 가압성형한 것이다. 따라서, 복합 패널(100)을 구성하는 부재들간의 결합력을 더욱 견고하게 유지할 수 있으며, 일반적인 패널들에 비해 중량 대비 강도가 우수한 효과가 있다.
또한, 복합 패널(100)은 충전부재(20)의 기능을 보완함에 따라 난연 성능이 우수한 제품을 생산할 수 있으며, 단열 효과, 물이나 습기 등에 대한 저항력이 우수한 성질의 제품으로도 생산할 수 있다. 또한, 고강도 및 경량화가 요구되는 각종 제품에도 복합 패널(100)을 적용할 수 있다. 즉, 복합 패널(100)은 충전부재(20)의 기능성 보완 정도에 따라 경량성, 시공성, 강도성, 내구성, 내수성, 흡음성 및 차음성 등을 만족할 수 있는 패널로 활용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)은 반복 사용이 가능하여 유로폼(euro form)에 사용할 수 있으며, 콘크리트 거푸집에도 사용할 수 있다. 유로폼은 다양한 형태의 철근콘크리트 구조물 축조시 설치 및 해제가 용이한 거푸집을 말한다. 유로폼은 반복 사용할 수 있는 구조여서 기존에 사용되던 합판의 수명이 다해 빈번하게 교체하던 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 유로폼과 콘크리트 거푸집 에 복합 패널(100)을 사용하는 경우 콘크리트 타설 후 매끄러운 표면을 얻을 수 있어 별도의 추가 공정 없이 바로 마감재 기능을 할 수 있다.
한편, 복합 패널(100)의 용도 및 사용 조건에 따라 선택적으로 형성되는 외장부재를 패널부재(10)의 일면에 부착하여 사용할 수 있다. 필요한 경우, 접착제를 이용하여 패널부재(10)와 외장 부재를 서로 접착할 수 있다. 외장 부재로 내장용 시트, 필름 등을 부착하는 경우 경량형 내장재로도 사용할 수 있다.
또한, 외장 부재로 알루미늄 패널 또는 스테인레스 패널 등의 금속판을 패널부재(10)의 일면에 부착하여 건물 내장재 및 외장재로도 사용할 수 있다. 이러한 경우, 외장 부재로 대리석, 천연석 및 고급 원목 등을 얇게 부착시켜 바닥재 또는 벽체 등의 장식용 패널로 이용할 수도 있다. 따라서, 외장 부재로 사용되는 주재료의 두께 즉, 사용량을 감소시키면서 주재료에 대응하는 강성을 갖게 되어 기능성과 경제성의 효과를 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)은 자체로 직접 사용할 수 있으며, 필요에 따라 접착제 등을 이용하여 각종 외장 부재를 부착하여 사용할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 4a는 복수의 충전셀(22a)에서 중심측이 빈 공간으로 되고, 나머지 테두리측이 충전재(24)로 충전된 복합 패널(100A)을 도시한 것이다. 도 4b는 복수의 충전셀(22a)에서 중심측이 충전재(24)로 충전되고, 나머지 테두리측이 빈 공간으로 된 복합 패널(100B)을 도시한 것이다. 도 4c는 도 4a와 도 4b에서 충전 재(24)로 충전된 충전셀(22a)의 배치를 적절히 혼합한 형태를 나타내며, 패널의 전면에서 적어도 선택된 일부의 충전셀(22a)에 각각 충전재(24)가 충전된 복합 패널(100C)을 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 충전재(24)는 복수의 충전셀(22a) 전체에 충전되는 것이다. 이와는 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 패널은 충전재(24)가 복수의 충전셀(22a) 전체에 충전되는 것이 아니라, 복수의 충전셀(22a)에서 적어도 선택된 일부에 각각 충전되는 것이다. 따라서, 복합 패널(100A, 100B, 100C)의 용도 및 사용 조건에 따라 선택적으로 충전되는 충전재(24)를 통해 복합 패널(100A, 100B, 100C)의 강도 및 중량을 다르게 하여 적절하게 사용할 수 있다. 즉, 복수의 충전셀(22a) 가운데 충전재(24)를 선택적으로 충전함으로써 복합 패널(100A, 100B, 100C)의 중량 및 강도를 조절할 수 있으며, 복합 패널(100A, 100B, 100C)의 용도를 다양하게 활용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 제작단계를 도시한 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 제작단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)의 제조방법을 설명한다.
먼저, 성형판(60) 상에 제1 섬유부재(16)를 배치한다(S502, 도 6a). 성형판(60)은 복합 패널(100)의 제작을 용이하게 하고 대량으로 연속 생산할 수 있도록 평탄한 면을 갖는 작업 테이블로 이루어질 수 있다.
성형판(60)은 금속 재질의 강판을 사용할 수 있으며, 성형판(60) 주변에는 결합제(24b)의 설정된 경화조건을 위해 가열장치, 진공장치 등이 배치될 수 있다. 또한, 후술되는 평탄성형부재(62)와 가압성형부재(64) 등이 배치되어 성형판(60)에 지지되도록 별도의 구조물을 설치할 수 있다. 여기서, 가열장치는 와이어(wire) 형태의 열선을 구비할 수 있으며, 경화온도의 검출을 위해 열 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 가열장치는 열선이 적절하게 배열된 판형태로 형성되어 성형판(60)을 가열할 수도 있다.
한편, 성형판(60) 상에 제1 섬유부재(16)가 배치된 상태에서 제1 섬유부재(16) 상에 복수의 충전셀(22a)이 구비된 격자부재(22)를 올려놓는다(S504, 도 6b).
이어서, 복수의 충전셀(22a)에 결합제(24b)가 포함된 서로 다른 성분의 재료들이 혼합된 충전재(24)를 각각 채워 격자부재(22)를 덮는다(S506, 도 6c). 충전재(24)는 패널부재(10)의 가압성형 후 두께를 고려하여 격자부재(22)의 높이보다 더 높게 충전된다. 여기서, 충전재(24)는 중간재(24a), 결합제(24b), 보조 결합제(24c)를 포함하는데, 각각의 충전재(24) 재료를 저장하는 용기가 별도로 구비되고 각각의 충전재(24) 재료를 적절하게 혼합하는 충전재 혼합기가 구비될 수 있다. 충전재 혼합기에는 별도로 서로 다른 재료의 충전재(24)들을 혼합할 수 있는 장치가 구비될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따라 격자부재(22)의 충전셀(22a)에 충전되는 충전재(24)는 서로 다른 재료들이 적절히 혼합된 상태를 가정한다.
격자부재(22) 상에 충전된 충전재(24)의 평탄도를 일정하게 유지한다(S508, 도 6d). 평탄단계에서는 평탄성형부재(62)를 통해 충전재(24)의 충전된 상태를 균일하게 유지한다. 평탄성형부재(62)는 패널성형 방향으로 이송되는 평탄 롤러(roller)를 포함한다. 평탄단계에서, 평탄 롤러를 이용하여 충전재(24)의 평탄도를 유지하는 것을 설명하였으나 평탄한 면을 갖는 판재 또는 금형으로 격자부재(22)를 덮는 충전재(24)를 일시에 평탄하게 할 수도 있다.
평탄단계가 완료된 상태에서 충전재(24)가 충전된 격자부재(22) 상에 제2 섬유부재(18)를 배치한다(S510, 도 6e).
이어서, 가압성형부재(64)를 통해 제1 섬유부재(16)와 제2 섬유부재(18) 및 충전재(24)를 가압하여 제1 섬유부재(16)와 제2 섬유부재(18)에 결합제(24b)를 함침하는 성형단계를 진행한다. 여기서, 가압성형부재(64)는 패널성형 방향으로 이송되는 가압 롤러를 포함하며, 가압 롤러의 이동속도는 분당 1m~1.5m로 할 수 있다. 1차 성형단계에서도 전술한 평탄단계에서와 같이 평탄한 면을 갖는 판재 또는 금형으로 제1 섬유부재(16)와 제2 섬유부재(18) 및 충전재(24)를 일시에 가압할 수도 있다.
한편, 가압 롤러의 표면은 패널부재(10)의 표면 형상에 따라 대응할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 패널부재(10)의 표면이 매끄러운 것을 가정한다. 다만, 패널부재(10)의 표면에 설정된 무늬를 형성하고자 하면, 가압 롤러 표면에도 같은 무늬를 형성하여 성형할 수 있다.
이어서, 설정된 경화조건으로 결합제(24b)를 경화시켜 충전부재(20)의 하면과 상면에 경화층으로 각각 형성되는 패널부재(10)와 충전부재(20)를 일체로 성형 한다(S512, 도 6f).
한편, 전술한 충전재 충전단계(S506, 도 6c)에서 복수의 충전셀(24a) 가운데 선택된 일부에만 충전재(24)가 충전되는 경우 제2 섬유부재(18) 상에 결합제(24b)를 별도로 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 결합제(24b) 도포단계가 완료된 상태에서 가압성형부재(64)를 통해 도포된 결합제(24b)를 가압하여 제1 섬유부재(16)와 제2 섬유부재(18)의 내부에 결합제(24b)를 함침할 수 있다. 따라서, 충전재(24)가 복수의 충전셀(24a) 전체에 충전된 복합 패널(100)을 형성할 수도 있고, 충전재(24)가 복수의 충전셀(24a)에서 적어도 선택된 일부에만 각각 충전된 복합 패널(100A, 100B, 100C)을 형성할 수도 있다.
상기한 바와 같이 패널부재(10)와 충전부재(20)를 일체로 성형하는 단계가 완료되면 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)이 완성된다(S514, 도 6g).
한편, 결합제(24b)를 경화시켜 복합 패널(100) 제품을 완성하는 일체 성형단계에서는 진공 상태에서 결합제(24b)를 자연 경화하거나 별도로 구비된 경화실의 실내 온도를 설정된 경화온도로 조절하여 결합제(24b)를 경화시킨다. 일체 성형단계에서 설정된 결합제(24b) 경화조건은 결합제(24b)의 경화 온도를 일정시간 유지하며, 패널부재(10)와 충전부재(20) 주변을 진공상태로 유지할 수 있다. 결합제(24b)의 경화온도는 50℃~60℃이며, 결합제(24b)의 경화온도를 유지하는 시간은 10분~30분으로 설정할 수 있다.
결합제(24b)는 온도가 상승하면 활성화하다가 특정 온도로 되면 서로 반응하여 경화하는 성질을 갖는다. 따라서, 결합제(24b)의 경화온도에서 일정한 시간을 유지하기 위해 가열장치 및 온도 유지장치를 별도로 구비할 수 있다. 또한, 결합제(24b)의 경화시 복합 패널(100) 주변을 진공상태로 유지하기 위해 진공장치를 더 구비할 수 있다.
상기한 바와 같이 가열장치, 온도 유지장치 및 진공장치를 구비함으로써 결합제(24b)를 경화위치에 공급한 상태에서 복합 패널(100) 형성시 존재할 수 있는 기포를 제거하여 기포로 인해 발생되는 박리현상을 막고 복합 패널(100)의 각 층들을 구성하는 재료들을 서로 압착하여 접착성을 향상시킬 수 있다. 즉, 진공 상태에서 가압성형을 함으로써 기포가 제거되어 복합 패널(100)을 형성하는 각각의 재료들이 서로 강하게 접착될 수 있다. 따라서, 보다 견고한 강도의 복합 패널(100)을 연속하여 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100)은 격자부재(22)에 복수개로 배열 형성된 충전셀(22a)에 충전재(24)가 채워진 후 패널부재(10)가 충전부재(20)와 일체화된 상태로 경화됨에 따라 견고한 강성을 가지게 된다. 따라서, 내구성이 뛰어나고 단열이 우수하며 이물질의 침입을 방지할 수 있는 복합 패널(100)을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
상기한 실시예에서는 격자부재(22)의 측면이 막힌 상태를 가정하여 복합 패널(100)을 성형하는 것을 설명하였다. 따라서, 별도의 성형틀이 구비되지 않은 상 태에서 격자부재(22) 상에 충전재(24)를 충전하는 것을 설명하였으나, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 격자부재(22)의 측면이 일부 개구된 상태로 복합 패널(100)을 성형할 수 있다. 이러한 경우, 성형틀 내에 격자부재(22)를 안착한 상태에서 충전재(24)를 충전하도록 개선할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널(100) 제조공정에서 격자부재(22)가 내측에 삽입되는 성형틀 부재를 더 구비하여 적절한 양의 충전재(24)를 격자부재(22)에 충전할 수 있다.
여기서, 성형틀 부재는 전체적으로 격자부재(22)의 테두리를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 성형되는 복합 패널(100)의 크기를 고려하여 격자부재(22)가 삽입될 수 있는 빈 공간을 갖는다. 따라서, 성형틀 부재의 빈 공간에 격자부재(22)가 안착된 상태에서 적절한 양의 충전재(24)를 격자부재(22)에 충전할 수 있다.
성형틀 부재의 내측면은 평면으로 이루어질 수 있으며, 성형되는 복합 패널(100)의 크기에 따라 빈 공간의 크기도 가변될 수 있게 형성할 수 있다. 또한, 성형틀 부재의 내측면은 성형된 복합 패널(100)과의 분리가 용이하도록 형성할 수 있다. 성형틀 부재의 내측면 구조는 결합제(24b)를 포함한 충전재(24)가 경화된 상태에서 용이하게 분리 가능한 구조이면 모두 가능하다.
이러한 이유로 불필요하게 충전재(24)가 소비되는 것을 방지할 수 있으며, 보다 안정된 형상의 복합 패널(100)을 성형할 수 있다.
필요한 경우, 성형된 복합 패널(100)을 적절한 크기로 절단하는 절단단계를 더 포함할 수도 있다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 내부 구성을 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 패널의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 제작단계를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 패널의 제작단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 패널부재 12 ; 제1 부재
14 ; 제2 부재 16 ; 제1 섬유부재
18 ; 제2 섬유부재 20 ; 충전부재
22 ; 격자부재 22a ; 충전셀
34 ; 충전재 24a ; 중간재
24b ; 결합제 24c ; 보조 결합제
62 ; 평탄성형부재 64 ; 가압성형부재
100 ; 복합 패널

Claims (11)

  1. 복수의 충전셀이 구비된 격자부재를 충전재로 충전하여 형성되는 충전부재(充塡部材), 및
    상기 충전부재를 사이에 두고 서로 대면하여 위치하며, 상기 충전재 중의 결합제(結合劑)가 내부로 함침되어 상기 충전부재와 일체로 결합되는 복수의 패널부재
    를 포함하는 복합 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전재는
    상기 복수의 충전셀에서 적어도 선택된 일부 또는 전부에 각각 충전되고,
    상기 결합제와
    탄화 코르크(cork), 목분 코르크, 천연 코르크 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지는 중간재를 포함하며,
    상기 중간재는 분말상태와 덩어리상태가 혼합되어 이루어진 복합 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결합제는
    상기 중간재들과 혼합되며, 상기 중간재들간 결합 및 상기 중간재들과 그 주 변 부재들의 결합에 관계하는 열경화성 수지로 이루어지고,
    에폭시(epoxy), 불포화 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(Polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE) 및 페놀릭(Phenolic) 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지는 복합 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충전재는
    상기 중간재들 및 상기 결합제와 혼합되어 상기 결합제의 결합력을 보강하는 보조 결합제를 더 포함하며,
    상기 보조 결합제는 유리섬유 분말로 이루어지는 복합 패널.
  5. 제1항 내지 제4항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 패널부재는
    상기 충전부재의 하면과 상면에 각각 배치되는 제1 섬유부재와 제2 섬유부재의 내부에 함침되는 결합제가 경화되어 상기 충전부재의 하면과 상면에서 경화층으로 각각 형성되는 제1 부재와 제2 부재를 포함하며,
    상기 제1 섬유부재와 제2 섬유부재는
    유리섬유, 탄소섬유, 합성섬유, 천연섬유, 세라믹(ceramics)섬유, 금속섬유 및 폴리에스테르(polyester)섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지는 복합 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 격자부재는
    원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개의 형태로 이루어진 충전셀(filling cell)이 구비된 허니컴(honeycomb) 구조로 형성되고,
    종이, 나무, 금속, 플라스틱, 수지 및 섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개의 재료로 이루어지는 복합 패널.
  7. 성형판 상에 제1 섬유부재를 배치하는 단계;
    상기 제1 섬유부재 상에 복수의 충전셀이 구비된 격자부재를 배치하는 단계;
    결합제가 포함된 서로 다른 성분의 재료들이 혼합된 충전재를 상기 복수의 충전셀에서 적어도 선택된 일부 또는 전부에 각각 충전하여 상기 격자부재를 덮는 충전단계;
    상기 충전재가 충전된 격자부재 상에 제2 섬유부재를 배치하는 단계, 및
    가압성형부재를 통해 상기 제1 섬유부재와 상기 제2 섬유부재 및 상기 충전재를 가압하여 상기 제1 섬유부재와 상기 제2 섬유부재의 내부에 상기 결합제를 함침하고, 설정된 경화조건으로 경화시켜 상기 충전부재를 사이에 두고 서로 대면하 는 위치에서 판형상의 경화층으로 상기 충전부재와 일체로 결합되는 복수의 패널부재를 성형하는 단계
    를 포함하는 복합 패널 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충전단계에서 상기 격자부재 상에 충전된 충전재의 평탄도를 일정하게 유지하는 평탄단계를 더 포함하며, 상기 평탄단계는 패널성형 방향으로 이송되는 평탄 롤러를 포함하는 평탄성형부재를 통해 이루어지고, 상기 평탄단계가 완료된 상태에서 상기 격자부재 상에 상기 제2 섬유부재를 배치하는 복합 패널 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 패널부재 성형단계에서
    상기 복수의 충전셀 가운데 선택된 일부에만 상기 충전재가 충전되는 경우 상기 제2 섬유부재 상에 결합제를 도포하는 단계를 더 포함하며, 상기 결합제 도포단계가 완료된 상태에서 상기 가압성형부재를 통해 상기 도포된 결합제를 가압하여 상기 제1 섬유부재와 상기 제2 섬유부재의 내부에 상기 결합제를 함침하는 복합 패널 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 패널부재 성형단계에서
    상기 가압성형부재는 패널성형 방향으로 이송되는 가압 롤러를 포함하고, 상기 가압 롤러의 이동속도는 분당 1m~1.5m이며,
    설정된 경화조건은 상기 결합제의 경화 온도를 일정시간 유지하는 조건, 및 상기 패널부재와 충전부재 주변을 진공상태로 유지하는 조건을 포함하고,
    상기 결합제의 경화온도는 50℃~60℃이며, 상기 결합제의 경화온도를 유지하는 시간은 10분~30분인 복합 패널 제조방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 섬유부재와 제2 섬유부재는 유리섬유, 탄소섬유, 합성섬유, 천연섬유, 세라믹(ceramics)섬유, 금속섬유 및 폴리에스테르(polyester)섬유 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지고,
    상기 결합제는 에폭시(epoxy), 불포화 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(Polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE) 및 페놀릭(Phenolic) 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지며,
    상기 충전재는
    분말형태 이상의 크기를 갖는 탄화 코르크(cork), 목분 코르크, 천연 코르크 등으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 개 또는 복수개로 이루어지는 복수의 중간재, 및 상기 중간재들 및 상기 결합제와 혼합되어 상기 결합제의 결합력을 보강 하는 보조 결합제를 더 포함하고,
    상기 결합제는 상기 중간재들과 혼합되며, 상기 중간재들간 결합 및 상기 중간재들과 그 주변 부재들의 결합에 관계하는 열경화성 수지로 이루어지고, 상기 보조 결합제는 유리섬유 분말로 이루어지는 복합 패널 제조방법.
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