KR20100088739A - 고강도 허니컴 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특허 "10-2003-0101034"의 허니컴 제조방법을 발전시켜 압축 및 굴곡강도를 현저하게 향상시킨 허니컴 구조체 제조방법이다. 상세하게는 금형을 통해 성형된 팔각 셀판 A와 B(도4, 도5) 두판을 겹쳐서 허니컴 구조체를 만들 때 상하 팔각셀 기둥이 접촉되는 옆면 사이에 강도 높은 재질의 밴드(도8)을 결합시켜 허니컴 구조체(도7)의 압축 강도 및 굴곡 강도를 현저하게 향상시키는 제조방법이다.

허니컴, 구조체, 압축강도, 굴곡강도, 강성밴드, 고강도 허니컴

Description

고강도 허니컴 구조체 및 그 제조방법{High-power Honeycomb structure and manufacturing method}

허니컴 구조체 가 경량이며 비교적 견고한 것임은 널리 알려진 바이다. 그러나 그 견고성은 제한적일 수 밖에 없다. 지금까지 알려진 허니컴 구조체에 사용되는 재료가 알루미늄, 플라스틱, 펄프와 같이 제조방법상 비교적 강도가 낮은 재질로 제조될 수 밖에 없고 또 얇은 재료가 사용되기 때문에 그 견고성이 제한적일 수 밖에 없는 것이다.

본 발명은 압축강도와 굴곡강도가 월등히 향상된 허니컴 구조체를 만들기 위해 금형을 통해 성형된 팔각셀 기둥이 돌출된 판A(도4)와 판B(도5) 두판을 겹칠 때 상판의 셀 기둥과 하판의 셀기둥 옆면이 접축되는 곳에 강성밴드(도8)를 결합(도7)시켜 압축강도, 굴곡강도를 현저하게 향상시킨 허니컴 구조체를 제조하는 방법이다.

일반적으로 허니컴 구조체는 구조적으로 견고하여 항공, 선박, 자동차, 가구 및 건축 구조물에 대한 경량자재나 파손되기 쉬운 제품을 포장할 때의 내장재 또는 완충 쿠션재로 주로 사용되고 있다.

허니컴 구조체의 제작시, 얇은 벽을 갖는 팔각기둥, 육각기둥 등의 셀을 일정 간격으로 형성하여야 하며, 셀을 형성하기 위해 다양한 방법이 시도되고 있고, 주로 사용되는 방법으로는 알루미늄이나 크라프트지 등의 얇은 시트 위에 일정 간격으로 실선형태로 접착제를 바르고, 여러 장의 시트를 상호 겹쳐 붙인 다음, 접착제를 바르지 않은 부분을 펼쳐서 육각기둥의 셀을 제작한다. 그리고, 육각기둥의 셀 양단에 판을 부착하여 허니컴 판재를 제작하게 된다. 또한 강도를 보강하기 위하여 유기 용제에 함침하거나 두께를 키우는 방법을 쓰고 있으나 강도가 제한적일 수 밖에 없다.

그리고 이러한 방법은 제조공정이 복잡하여 원가가 높을 뿐만 아니라, 압축강도와 굴곡강도가 낮아 고강도를 필요로 하는 곳에는 사용할 수 없다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 강성밴드(도8)를 허니컴 셀과 셀사이에 결합시켜 획기적으로 강도를 보강한 제조 방법이다.

허니컴 구조체에 사용되는 재질이 제조 방법상 비교적 강도가 낮은 알루미늄 플라스틱, 종이와 같은 재질이며 또 얇은 막으로 만들기 때문에 구조적으로 비교적 견고하다고는 하나 제한적일 수 밖에 없다. 본 발명의 목적은, 허니컴 코어를 제작하는 공정에서 압축강도와 굴곡강도를 현저하게 향상시킨 허니컴 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 허니컴 구조체는, 셀기둥이 돌출된 성형판 두 개를 서로 맞물리기 전에 셀기둥 사이에 얇은 강철 밴드(도8)와 같은 재질을 결합시킴으로써 견고성을 현저히 향상시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 셀들은 삼각기둥, 사각기둥, 육각기둥, 팔각기둥과 같은 다각 기둥 또는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

지금까지 오랫동안 세상에 알려져 왔고 지금도 대부분이 허니컴 구조체를 생산하는 방법인 소위 팽창방법, 주름 방법으로는 강철과 같은 재질을 사용할 수 없다.

본 발명은 금형을 통하여 셀기둥이 성형된 판A(도4)와 판B(도5)를 만들고 이 두판을 겹쳐서 허니컴 구조체를 만들 때 판 A의 셀 기둥과 판B의 셀기둥 옆면이 접합되는 사이에 강철 밴드(도8)가 들어갈 수 있도록 위치를 확보하여 강철과 같은 강한 물성을 갖은 밴드를 사용할 수 있게 하였다.

한편, 상기 목적은 셀기둥이 교번적으로 돌출되어 상호 소정 틈을 두고 맞물리도록 결합되는 상금형과 하금형을 제작하는 단계; 성형 하고자 하는 재질에 따른 성형방법으로 상기 금형을 통하여 셀기둥이 돌출된 성형판(도4, 도5)을 성형하는 단계; 상기 성형판의 셀 기둥 사이에 강성밴드(도6)를 결합하는 단계; 상기 강성밴드를 결합시킨 판 위에 다른 성형판을 결합(도7)하는 단계; 및 상기 허니컴 코아의 양면에 판상의 표면 판재를 결합(도9)시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 허니컴 구조체의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

지금까지 허니컴 구조체의 재질이 그 제조방법상 알루미늄, 플라스틱, 종이와 같은 비교적 강도가 약한 재질이고 또 얇은 막을 사용하기 때문에 견고성이 제한적일 수 밖에 없다. 본 발명은 허니컴 구조체내에 강철막과 같은 밴드를 결합시켜 압축 및 굴곡 강도를 월등이 향상시킴으로써 가볍고 높은 강도를 요구하는 제반 산업 분야에 적용될 수 있다. 따라서, 허니컴 구조체를 제작하는 공정이 간단해져 종래 허니컴 구조체에 비해 원가가 절감되고 동 무게 대비 가벼우면서도 압축강도와 굴곡강도를 현저히 향상된다..

이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

금속, 플라스틱, 펄프와 같은 여러 재질에 따라 일반적으로 널리 사용되고 있는 프레스, 진공, 펄프 몰딩과 같은 성형 방법으로 사용될 허니컴의 단위 형태인 팔각 셀이 성형된 판A(도4)와 판B(도5)의 금형을 설계 및 제작한다.

팔각 셀의 위치와 간격을 적절하게 띄어서 설계, 제작한다.(도1, 도2, 도3)

이 때 설계금형에서 팔각 셀의 적절한 위치와 간격은 상하 두 판을 겹쳤을 때 팔각 셀들이 서로 밀착되도록 한 것이다. 단, 강성밴드가 결합되는 위치에는 사용될 강성밴드(16)의 두께(18)를 고려하여 두 기둥이 밀착되지 않고 강성밴드(16)가 들어갈 수 있도록 간격(10)을 둔다.

재질에 따른 프레스, 진공, 펄프 몰딩과 같은 성형방법으로 팔각 셀 판(도4,도5)을 금형을 통해 성형 제조하고 하판(도5)에 강성밴드(16)를 결합(도6)시키고 상판(도4)을 팔각 셀의 돌출 부분 쪽으로 서로 겹쳐주면 압축 강도 및 굽힘 강도가 현저하게 향상된 허니컴 구조체(도7)가 된다.

허니컴이 물리적 특성을 갖기 위해서는 허니컴의 형체를 구성하고 있는 팔각셀 기둥들이 서로 견고하게 부착 연결되어 일체가 되어 있어야 한다.

그래서 본 발명은 성형된 두판(도4, 도5)을 겹치기 전에 셀기둥 외부 표면에 강력 접착제를 도포하거나 또는 접착제를 사용하지 않을 경우 두 판을 겹치게 한 후 플라스틱 열 용해접착(고주파, 초음파)을 하여 접착한다.

도 7과 같이 만들어진 허니컴 블록은 윗면과 아랫면에 각종 재질의 판을 잘 부착시켜주기위해 부직포와 같은 포를 접착제로 부착시켜주고 그 위에 판을 접착시켜 주면 압축 및 굴곡 강도가 현저하게 향상된 허니컴 판넬(도9)을 만들 수 있다.

도1은 판 A의 팔각셀의 위치표시

도2는 판 B의 팔각셀의 위치표시

도3은 판 A와 판 B를 겹쳤을 때 팔각셀의 위치표시

도4는 팔각셀이 성형된 판 A

도5는 팔각셀이 성형된 판 B

도6은 팔각셀이 성형된 판B에 강성밴드를 결합시킨 것

도7은 강성 밴드가 결합된 성형판 B위에 성형된 판 A를 접합시킨 것

도8은 강성밴드

도9는 완성된 허니컴 블록 상하면에 판 붙이는 방법표시

도10은 육각셀로 구성된 허니컴과 강성밴드의 수직 및 사선 결합도

도11은 사각셀로 구성된 허니컴과 강성 밴드의 수직 및 수평 결합도

도12는 삼각셀로 구성된 허니컴과 강성 밴드의 사선 및 수평 결합도

＜도면의 주요부분에 대한 부호 설명＞

2.판 A 4.판 A의 팔각셀 위치 6.판 B

8.판 B의 팔각셀 위치 10.강성밴드의 위치 12.자연히 생긴 셀 위치

14.팔각셀기둥 16.강성밴드 18.강성밴드 두께

20.자연히 생긴 사각셀 공간 22.표면 판재 24.부직포

26.허니컴 블록 28.하판의 육각셀 기둥 30.상판의 육각셀 기둥

32.자연히 생긴 육각셀 공간 34.하판의 사각셀 기둥 36.상판의 사각셀 기둥

38.하판의 삼각셀 기둥 40.상판의 삼각셀 기둥

Claims (3)

1. 금속, 플라스틱, 펄프와 같은 여러 재질에 따라 일반적으로 널리 사용되고 있는 프레스, 진공, 펄프 몰딩과 같은 성형 방법으로 셀 기둥이 있는 성형 판을 금형을 통해 만들고 셀 기둥이 돌출된 쪽으로 두 판을 겹칠 때 상판 셀 기둥(도4)과 하판 셀 기둥(도5)의 옆면이 접촉되는 셀 기둥사이에 강질의 밴드(도8)를 결합 접착시키는 허니컴 제조방법
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 셀들은 삼각기둥, 사각기둥, 육각기둥, 팔각기둥과 같은 다각기둥 또는 원기둥의 형상으로 성형된 셀 판을 만들어서 강질의 밴드와 결합하여 허니컴 구조체를 제조하는 방법
3. 셀기둥(14)들이 교번적으로 맞물리도록 결합되는 상 금형과 하 금형을 제작하는 단계;

   성형하고자 하는 재질에 따른 방법(예, 프레스, 진공, 펄프몰딩)으로 상기 금형을 통하여 셀기둥(14)들이 돌출한 성형판(도4, 도5)을 성형하는 단계;

   상기 성형된 두 판(도4, 도5)을 셀기둥 쪽으로 접착제를 도포하여 결합하는 단계; 및,

   상기 허니컴 코어의 양면에 판상의 표면판재를 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 구조체의 제조방법.

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