KR20110057998A - 곡면 허니컴 패널 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 허니컴(honeycomb) 부재의 코어 셀 측면 벽을 절개(切開)하여 허니컴 부재에 곡면을 형성시킨 패널을 간단하게 제조함으로써, 종래의 곡면 허니컴 패널이 단순한 곡면을 형성시킨 패널만을 복잡한 공정에 의해 제조하는 것과는 달리 본 발명은 곡면 허니컴 패널의 제조공정이 간단하고 다양한 형태의 곡면 허니컴 패널을 간단히 제조할 수 있어 생산성이 높고, 그리고 항공기, 선박, 고속열차, 자동차 또는 각종 건축물과 공작물 등에서 강한 압축하중을 견뎌야 하는 다양한 형태의 곡면부분에도 간편하게 시공할 수 있도록 제조할 수 있어 그 적용범위가 점차 확대되고 수요가 대폭 증가할 것으로 기대된다.
곡면 허니컴, 패널, 코어 셀, 측면 벽, 절개(切開), 외벽부재, 접착제, 금형
Description
본 발명은 곡면 허니컴 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 허니컴(honeycomb) 부재의 코어 셀 측면 벽을 절개(切開)하여 허니컴 부재에 곡면을 형성시킨 패널을 간단하게 제조함으로써, 제조공정이 간단하여 생산성이 높고, 그리고 항공기, 선박, 고속열차, 자동차 또는 각종 건축물과 공작물 등에서 강한 압충하중을 받는 다양한 형상의 곡면 부위의 내장재로 간편하게 시공할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 허니컴 패널은 허니컴(honeycomb) 부재의 상하부 양면에 평판 형상의 외벽부재를 접합시킨 복합구조의 패널로 이루어져 있어, 패널의 무게가 경량인데 반해 여타 소재의 패널과는 비교가 되지 않을 정도로 매우 강한 압축하중에도 버틸 수 있어 항공기, 선박, 고속열차, 자동차 등의 산업뿐만 아니라 각종 건축물과 공작물 등의 내장재 등과 같이 다양한 산업분야에 널리 사용되고 있다.
이와 같이 다양한 용도로 사용되고 허니컴 패널은 6개의 측면 벽이 결합하여 하나의 셀이 형성된 코어재의 측면 벽이 인접 셀들의 측면 벽과 사방 대칭형으로 맞닿아 일체형으로 결합된 구조로 이루어진 허니컴 소재와, 이 허니컴 소재의 상하부 면에 평면 형상의 외벽부재들을 각각 접착시킨 소재로서, 6개의 측면 벽들이 육각형의 구조로 이루어진 허니컴 부재의 구조상 평판 허니컴 패널만 생산되었고, 외부로부터 강한 압축하중을 받는 곡면부분을 지지할 수 있도록 한 곡면 허니컴 패널의 제작이 불가능한 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 곡면 허니컴 패널을 제조하기 위한 다양한 연구 개발들이 진행되었고, 이렇게 개발한 곡면 허니컴 패널이 특허출원된 특허의 내용을 살펴보면, 국내 등록특허 제628850호에 도 1에 도시된 바와 같이 금속평판 또는 플라스틱 평판으로 곡면판을 만드는 단계; 상기 곡면판을 프레스 또는 진공성형하여 육각기둥이 돌출되는 육각셀 상판(8)과 하판(10)을 성형하는 단계; 상기 육각기둥 외부 표면에 접착제를 도포하고 이들이 서로 끼워져서 맞물려지도록 상기 상판(8)과 하판(10)을 결합하는 단계를 거쳐 상기 허니컴 블록의 양면에 표면 판재(12, 14)를 접착시켜서 곡면 허니컴 구조체를 제조하는 방법이 알려져 있다.
그러나 상기와 같은 특허의 경우에는 먼저 평판들을 곡면판으로 성형시켜야 하지만 소비자가 원하는 다양한 형태의 곡면판을 성형시킬 수 없는 문제점이 있으며, 그리고 상하판에 허니컴 코어를 형성시키기 위해 프레스를 이용하여 각각 육각기둥을 일정간격으로 형성시킨 다음 접착제를 도포하고 일측 면의 육각기둥들을 다측 면의 육각기둥들의 사이에 끼워서 맞물려 지도록 하여 곡면 허니컴 패널을 제조해야 하므로 제조방법이 대단히 까다로워서 생산성이 낮을 뿐만 아니라, 다양한 형태의 곡면 허니컴 패널을 제작할 수 없는 문제점들이 있었다.
따라서, 본 발명자는 허니컴 부재의 코어 셀의 측면 벽 일부분을 절개(切開)한 다음 허니컴에 원하고자 하는 형상의 곡면을 주고, 허니컴 부재의 외부 면에 외벽부재를 접합시킴으로써, 간단하게 원하고자 하는 다양한 형태의 곡면 허니컴 패널을 제조할 수 있도록 함으로써 본 발명을 완성할 수 있게 되었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 허니컴 부재에서 코어 셀의 측면 벽을 일부분 절개(切開)한 다음, 이를 이용하여 곡면을 형성시킨 금형의 상부에 외벽부재, 허니컴 부재, 외벽부재의 순으로 적층시켜 다양한 형상의 곡면을 갖는 허니컴 패널을 제조함으로써, 제조공정이 간단하여 생산성이 높고, 항공기, 선박 또는 각종 건축물과 공작물 등에서 강한 압축하중을 견뎌야 하는 곡면부분에도 간편하게 시공할 수 있도록 제조한 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널 및 그 제조방법을 제공함을 과제로 한다.
상기의 과제를 실시하기 위한 본 발명은 허니컴 부재(30)과 이 허니컴 부재(30)의 상하부 면에 각각 외벽부재(21, 22)가 접합된 구조로 이루어진 곡면 허니컴 패널(100)의 제조방법에 있어서,
허니컴 부재(30)의 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)하는 단계와,
별도로 곡면이 형성된 금형(10)의 상부에 외벽부재(21)와, 접착제(41) 도포 및 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)한 허니컴 부재(30)와 접착제(42) 도포, 외벽부재(22) 및 보호부재(70)의 순으로 적층하는 단계와,
상기에서 적층시킨 보호부재(70)의 외부에 진공필름(80)을 씌워 밀봉하는 단계 및,
그리고 상기 진공필름(80)에 의해 밀봉된 내부 공간에 충진된 공기를 외부로 배기시켜 진공상태를 형성시키는 단계,
를 거쳐 허니컴 패널에 곡면이 형성되어지는 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 곡면 허니컴 패널을 과제 해결 수단으로 한다.
상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 종래의 곡면 허니컴 패널이 단순한 곡면을 형성시킨 패널만을 복잡한 공정에 의해 제조하는 것과는 달리 본 발명은 곡면 허니컴 패널의 제조공정이 간단하고 다양한 형태의 곡면 허니컴 패널을 간단히 제조할 수 있어 생산성이 높고, 그리고 항공기, 선박, 고속열차, 자동차 또는 각종 건축물과 공작물 등에서 강한 압축하중을 견뎌야 하는 다양한 형태의 곡면부분에도 간편하게 시공할 수 있도록 제조할 수 있어 그 적용범위가 점차 확대되고 수요가 대폭 증가할 것으로 기대된다.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 곡면 허니컴 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 첨부된 도면을 중심으로 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위 내에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 곡면 허니컴 패널의 제조방법을 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.
참고로, 도 2는 본 발명에 따른 곡면 허니컴 패널을 제조하기 위하여 곡면을 형성시킨 금형 상부 면에 외벽부재, 허니컴 부재, 외벽부재의 순으로 적층시킨 상태의 단면을 나타낸 사시도에 관한 것이고, 도 3은 도 2에서 금형의 상부에 외벽부재, 허니컴 부재, 외벽부재의 순으로 적층시킨 곡면 허니컴 패널이 분리된 상태 를 나타낸 사시도에 관한 것이다.
본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 허니컴 부재(30)과 이 허니컴 부재(30)의 상하부 면에 각각 외벽부재(21, 22)가 접합된 구조로 이루어진 곡면 허니컴 패널(100)의 제조방법에 있어서,
허니컴 부재(30)의 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)하는 단계와,
별도로 곡면이 형성된 금형(10)의 상부에 외벽부재(21)와, 접착제(41) 도포 및 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)한 허니컴 부재(30)와 접착제(42) 도포, 외벽부재(22) 및 보호부재(70)의 순으로 적층하는 단계와,
상기에서 적층시킨 보호부재(70)의 외부에 진공필름(80)을 씌워 밀봉하는 단계 및,
그리고 상기 진공필름(80)에 의해 밀봉된 내부 공간에 충진된 공기를 외부로 배기시켜 진공상태를 형성시키는 단계,
를 거쳐 허니컴 패널에 곡면이 형성되어지는 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 하니컴 부재(30)의 코어셀 측면을 절개(切開)하는 단계에서 코어 셀 측면 벽의 절개(切開) 방향은 도 4에 도시된 바와 같이 허니컴 부재에서 곡면을 형성시키고자 하는 방향과 직교되는 방향으로 측면 벽의 일부분을 절개(切開)하여 허니컴 부재가 쉽게 구부려지면서 곡면을 형성할 수 있도록 한다. 이때 코어 셀의 측면 벽의 절개(切開) 길이는 허니컴 부재(30)에 곡면을 형성시켰을 때 코어 셀이 훼손되지 않도록 가능한 측면 벽 길이의 절반이 넘지 않도록 절개(切開)시키는 것이 바람직하다.
또한 허니컴 부재(30)에서 코어 셀 측면 벽을 절개(切開)하는 간격의 폭은 곡률(曲率)의 크기 정도에 따라 절개하고자 하는 절개 간격의 폭이 적절히 조절하면서 절개한다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이 곡률(曲率)이 큰 경우에는 절개하는 간격의 폭(a)이 짧아지고, 도 5b에 도시된 바와 같이 곡률(曲率)이 작은 경우에는 절개하는 간격의 폭(b)이 길어지게 조절함으로써 곡면을 형성시키고자 하는 허니컴 부재(30)의 훼손을 방지한다.
참고로, 본 발명에서 도 4는 본 발명에 따른 곡면을 형성시키기 위해 허니컴 부재의 측면 벽을 절개(切開)시킨 상태를 나타낸 사시도에 관한 것이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 곡면을 형성시킨 허니컴 부재의 곡면 상태에 따른 절개(切開)하는 간격의 폭을 나타낸 사시도에 관한 것이다.
그리고 본 발명에서 곡면 허니컴 패널(100)의 제작을 위한 적층단계에서는 도 2에 도시된 바와 같이 일정한 곡면을 형성시킨 금형(10)을 사용한다. 이때 금형의 형상은 필요한 용도에 따라 다양한 형태의 곡면을 형성시킨 금형(10)을 사용할 수 있으며, 이러한 금형(10)들을 이용하여 다양한 곡면이 형성된 곡면 허니컴 패 널(100)이 제작되어진다.
상기와 같이 일정한 형상의 곡면을 형성시킨 금형(30)의 상부에 외벽부재(21)를 적층하고, 그 상부에 접착제(41)를 도포한 다음 그 상부에 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)한 허니컴 부재(30)를 적층하고, 다시 그 상부에 다시 접착제(42)를 도포한 다음 외벽부재(22)를 적층시킨다.
상기에서 허니컴 부재(30)는 강한 압축하중에도 견딜 수 있는 기계적 강도를 갖는 경량소재로서, 알루미늄 소재 또는 아라미드 소재인 것이 바람직하다.
상기에서 외벽부재(21, 22)는 금형에 형성된 곡면의 형상에 맞게 미리 프레스 등을 이용하여 곡면을 형성시킨 외벽부재를 사용하여 적층시킨다. 외벽부재의 소재는 시공하고자 하는 용도에 맞게 미리 곡면을 형성시킨 알루미늄 시트, 유리섬유, 카본 섬유 등과 같은 소재 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 코어 셀 측면 벽을 절개(切開)한 허니컴 부재(30)는 적층체 곡면의 형상에 따라 적층시키면 된다. 이때 사용하는 접착제(41, 42)는 특별히 한정하지 않지만 에폭시 접착제를 사용하여 접착시키는 것이 바람직하다.
또한 외벽부재(21, 22)가 알루미늄 시트이고, 허니컴 부재(30)의 코어 셀이 알루미늄 소재인 경우에는 외벽부재(21, 22)와 허니컴 부재(30)의 접착력 향상을 위해 전처리 작업으로써, 외벽부재(21, 22)인 알루미늄 시트에 프라이머 처리를 하는 것이 바람직하다. 이때 사용하는 프라이머 재료는 본 발명의 특징이 아니므로 특별히 한정하지는 않지만 2액형 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 즉 구체적인 예를 들면, YD115(국도화학), KSR177(국도화학) 등이 있다.
또한 본 발명에서 사용하는 보호부재(70)는 곡면 허니컴 패널(100)의 표면을 보호하기 위한 부재로서, 이형필름 또는 부직포 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이때 하부 외벽부재(21)와 상부 외벽부재(22) 사이에 적층되는 허니컴 부재(30)가 적층되는 부분에 적당한 공간을 형성시켜 적층체의 곡면 방향이 바뀌는 부분(A)에는 중간 보강재(50)를 삽입하고, 적층체의 외주변 부분(B)에는 끝단 외벽재(60)를 이용하여 접합처리한다.
상기에서 중간 보강재(50) 및 끝단 외벽재(60)의 소재는 알루미늄과 같은 경금속 소재나 알루미늄 시트, 유리섬유, 카본 섬유 또는 합성수지제 소재 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 중간 보강재(50) 및 끝단 외벽재(60)의 형상은 패널의 곡면 상태 또는 시공하고자 하는 곡면의 상태에 따라 그 형상이 변경되므로 본 발명에서는 특별히 특정된 형상은 중요하지 않다.
그리고 진공필름(80)을 씌워 밀봉하는 단계에서는 금형(10)의 상부에 외벽부재(21)와, 접착제(41) 도포 및 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)한 허니컴 부재(30)와 접착제(42) 도포 및 외벽부재(22)의 순으로 적층시킨 다음 그 상부에 진공필름(80)을 씌운 후 진공필름(80)의 내부와 외부가 서로 통기하지 않도록 도 2에 도시된 바와 같이 진공필름(80)의 외부를 실란트(90)를 이용하여 밀봉처리한다.
그리고 진공필름(80) 내부의 밀봉된 공간에 충진된 공기를 진공 백 금형(vacuum bag molding) 방식의 성형방법에 의해 진공필름(80) 내부(bagging)의 공기를 배기밸브(도면에는 미도시)를 통해 진공필름(80) 외부로 공기를 배기시켜 진공상태를 형성시키면, 외부에 씌워진 진공필름(80)이 상기 외벽부재(21), 접착제(41) 도포, 허니컴 부재(30), 접착제(42) 도포, 외벽부재(22)의 순으로 적층된 적층 구조체를 금형 방향의 내부로 압착시키면서 외벽부재(21, 22)와 허니컴 부재(30) 사이에 도포된 접착제에 의해 상기 적층체들이 일체형으로 접합되어 성형되어지면서 곡면 허니컴 패널(100)이 제조되어진다.
상기에서 진공 백 금형(vacuum bag molding) 방식의 성형방법에 의한 진공상태는 패널의 적층부재인 허니컴 부재(30)와 외벽부재(21, 22)의 두께에 따라 적절히 조정되어지며, 진공압은 -722 ~ -798 mmHg인 것이 바람직하다. 진공압을 상기에서 한정한 범위 미만으로 가할 경우 외벽부재(21, 22)와 허니컴 부재(30)가 제대로 접합되지 않을 우려가 있고, 전공압을 상기에서 한정한 범위를 초과하여 가할 경우 진공압이 너무 강해 진공필름(80)이 훼손할 우려가 있다. 본 발명에서 상기 진공압의 범위는 소재의 종류 및 두께에 따라 조절되어지므로 상기의 범위에만 반드시 한정되는 것이 아니고, 또한 본 발명의 특징이 되지 않는다.
따라서, 본 발명에서 사용하는 진공필름(80)은 진공 백 금형(vacuum bag molding) 방식의 성형방법에 의해 진공필름(80) 내부에 진공압을 가할 때 진공압에 의해 훼손되지 않을 정도의 기계적 물성을 갖는 진공필름(80)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기에서 설명한 바와 같은 제조과정의 단계를 거쳐 제조되어진 곡면 허니컴 패널(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 종래의 곡면 허니컴 패널의 제조방법이 단순한 곡면 허니컴 패널만을 제작할 수 있는데 반해 본 발명은 다양한 형태의 곡면을 갖는 허니컴 패널을 간단하게 다양한 형태의 곡면 허니컴 패널을 제조할 수 있어 생산성이 높고, 그리고 항공기, 선박, 고속열차, 자동차 또는 각종 건축물과 공작물 등에서 강한 압축하중을 견뎌야 하는 곡면부분에도 간단하게 시공할 수 있도록 한 것이 특징이다.
참고로, 도 6은 본 발명에 따라 제조된 다양한 곡면 형상을 갖는 허니컴 부재의 사시도를 나타낸 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 곡면 허니컴 패널의 제조방법을 상세히 설명하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 곡면 허니컴 패널의 내부 구조를 나타내기 위한 분리사시도,
도 2는 본 발명에 따른 곡면 허니컴 패널을 제조하기 위하여 곡면을 형성시킨 금형 상부 면에 외벽부재, 허니컴 부재, 외벽부재의 순으로 적층시킨 상태의 단면을 나타낸 사시도,
도 3은 도 2에서 금형의 상부에 외벽부재, 허니컴 부재, 외벽부재의 순으로 적층시킨 곡면 허니컴 패널이 분리된 상태를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 곡면을 형성시키기 위해 허니컴 부재의 측면 벽을 절개(切開)시킨 상태를 나타낸 사시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 곡면을 형성시킨 허니컴 부재의 곡면 상태에 따른 절개(切開)하는 간격의 폭을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따라 제조된 다양한 곡면형상을 갖는 허니컴 부재의 사시도를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 금형 20 : 외벽부재(21, 22)
30 : 허니컴 부재 40 : 접착제(41, 42)
50 : 중간 보강재 60 : 끝단 외벽재
70 : 보호부재 80 : 진공필름
90 : 실란트 100 : 곡면 허니컴 패널
Claims (7)
- 허니컴 부재(30)과 이 허니컴 부재(30)의 상하부 면에 각각 외벽부재(21, 22)가 접합된 구조로 이루어진 곡면 허니컴 패널(100)의 제조방법에 있어서,허니컴 부재(30)의 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)하는 단계와,별도로 곡면이 형성된 금형(10)의 상부에 외벽부재(21)와, 접착제(41) 도포 및 코어 셀들의 측면 벽을 일부 절개(切開)한 허니컴 부재(30)와 접착제(42) 도포, 외벽부재(22) 및 보호부재(70)의 순으로 적층하는 단계와,상기에서 적층시킨 보호부재(70)의 외부에 진공필름(80)을 씌워 밀봉하는 단계 및,그리고 상기 진공필름(80)에 의해 밀봉된 내부 공간에 충진된 공기를 외부로 배기시켜 진공상태를 형성시키는 단계,를 거쳐 허니컴 패널에 곡면이 형성되어지는 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 절개(切開)에서 절개 방향은 허니컴 부재(30)에서 곡면을 형성시키고자 하는 방향과 직교되는 방향으로 측면 벽의 일부분을 절개(切開)하여 허니컴 부재가 쉽게 구부려지면서 곡면을 형성할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 코어 셀의 측면 벽의 절개(切開) 길이는 허니컴 부재(30)에 곡면을 형성시켰을 때 코어 셀이 훼손되지 않도록 가능한 측면 벽 길이의 절반이 넘지 않도록 절개(切開)시키는 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 외벽부재(21)와 외벽부재(22) 사이에 적층되는 허니컴 부재(30)가 적층되는 부분에 적당한 공간을 형성시켜 적층체의 곡면 방향이 바뀌는 부분(A)에는 중간 보강재를 삽입하고, 적층체의 외주변 부분(B)에는 끝단 외벽재를 이용하여 접합처리한 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 허니컴 부재(30)는 강한 압축하중에도 견딜 수 있는 기계적 강도를 갖는 경량소재인 알루미늄 소재 또는 아라미드 소재인 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 외벽부재(21, 22)는 시공하고자 하는 용도에 맞게 미리 곡면을 형성시킨 알루미늄 시트, 유리섬유, 카본 섬유 등과 같은 소재 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널의 제조방법.
- 청구항 1 내지 청구항 6의 방법에 의해 허니컴 패널의 형상이 곡면의 형상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 곡면 허니컴 패널.
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