KR100574906B1 - 차량용구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기 증착에 의해 적어도 하나의 판(2)상에 배열되어 있는 중간 섬유(5)를 가진 적어도 두 개의 판(1, 2)을 포함하는 형상가능한 샌드위치 구조물에 관한 것으로 섬유(5)가 금속 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 차량, 냉장고, 보트 등의 구조물로서 본 발명의 물질을 사용하는 것을 포함한다.

Description

차량용 구조물 {CONSTRUCTION MATERIAL FOR VEHICLES}

본 발명은 두 개 이상의 판을 포함하는 형태의 성형가능한 샌드위치 소재로 이루어진 차량용 구조물에 관한 것으로, 상기 판중 하나가 제 2 판과 대면하는 표면상에 정전 부착(electrostatic deposition)에 의해 섬유 플록(flocks)으로 덮여있다. 따라서, 상기 소재는 두 개의 판과 상기 판들에 대해 거의 수직으로 배열되어 바인더에 의해서 각 판상에 고정되어 있는 중간 섬유로 구성되어 있다.

다양한 여러 형태의 샌드위치 소재가 알려져 있다. 통상적으로, 이들은 그 사이에 보다 연성의 물질이 배열되어 있는 두 개의 시이트 또는 판으로 구성되어 있다. 상기 두 개의 시이트 또는 판은 동일하거나 다른 물질일 수 있으며, 이들 사이의 물질은 균일물이거나 혼합물일 수 있다. 종종 샌드위치 소재는 이들의 무게에 비해서 단단하고 튼튼하며, 이들은 특히 건축 소재, 팩킹 소재 등으로서 사용된다.

샌드위치 소재의 특정 형태가 EP 0333685에 기술되어 있다. 이들 소재에서, 전기 전도성인 스틸, 알루미늄 등으로 이루어진 판이 외부 물질로서 사용되는 반면, 이들 사이의 물질은 플록킹(flocking)으로서 알려진 정전 부착에 의해 배열되어 있는 섬유로 이루어진다. 플록킹이 이루어지기 전에, 섬유는 약 1mm정도의 크기를 가진 적당한 길이로 절단되어 전기장으로 들어가므로 전하를 띠게 되고, 바람직하게는 접지되어 있는 판에 의해 끌어 당겨진다. 이와 같이 접지된 판상에 바인더가 도포되고, 정전기장을 신속하게 통과한 상기 섬유는 판으로 끌어 당겨짐으로써, 상기 섬유는 판상에 직립하게 되고 바인더로 고정된다. 상기 바인더는 최종적으로 경화되고, 섬유로 이루어진 벨벳형 표면(velvet-like surface)에서 고정되지 않은 섬유는 제거된다. 이 특허에 따르면, 상기 두개의 판이 섬유 플록으로 덮히고 서로에 대해서 가압됨으로써, 상기 섬유는 서로 침투하게 된다. 이 판들을 서로 부착하기 위해서, 아교 스트립 또는 패치(patch)가 플록화된 표면중 일부에 도포될 수 있다. 그러나, 이 특허에 따르면, 단지 하나의 판이 플록화될 수 있으며, 그 결과, 샌드위치 소재를 서로 유지하기 위해서 다른 판상에 바인더 필름을 도포하여야 한다.

이러한 샌드위치 소재는 알루미늄, 스틸 등과 같은 전기 전도성 판 또는 플라스틱 시이트와 같은 전기 비전도성 물질로 구성될 수 있다. 그러나, 중간 플록은 나일론 섬유와 같은 전기 비전도성 물질로 이루어진다.

이러한 라미네이트 또는 샌드위치 소재는 파괴(breaking)없이 여러가지 방법으로 형성될 수 있다. 상기 소재는 두께에 비해서 상당히 가벼우며 큰 기계적 강도를 갖는다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 성형가능한 샌드위치 소재의 단면도이다.

전술한 샌드위치 소재 및 다른 종래의 샌드위치 소재는 많은 장점을 갖고 있지만 그럼에도 불구하고 조성물의 대부분이 유기 물질로 이루어져 있어서 장기간 동안 특히 고온에 적합하지 않다는 단점을 갖는다. 나일론 섬유 또는 다른 적합한 폴리머 섬유는 약 100℃에서 용융되며, 따라서 이 물질은 이들의 성질을 유지하기 위해서 대부분 저온에서 사용되어야 한다. 이는 샌드위치 소재의 응용 분야를 제한한다. 예를 들면, 도장 작업이 200 내지 300℃의 온도에서 이루어지기 때문에, 도장 작업이 요구되는 자동차의 부품에는 이를 사용할 수 없다. 종래 소재에서의 또 다른 문제점은 이들이 상이한 여러 물질로 조성되어 있기 때문에 환경친화적이지 못하다는 것이다.

따라서, 가볍고, 성형가능하며, 강성 및 탄성과 같은 적당한 기계적 성질을 가지고 무엇보다도 고온에서 견딜 수 있는 차량 구조물로서 샌드위치 구조물을 만드는 것이 오랜 숙원이었다. 본 발명에 따르면, 두 개 이상의 판을 포함하며, 상기 판들중 하나에서 제 2 판과 대면하는 일측면 또는 양측면이 플록킹으로 알려진 정전 부착에 의해 섬유로 덮히고, 금속 물질로 이루어진 섬유를 포함하는, 성형가능한 샌드위치 소재가 제공된다.

본 발명에 따르면, 상기 섬유가 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 다른 금속 또는 합금으로 이루어짐이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 샌드위치 소재내의 판은 상기 섬유와 동일한 재료이거나 다른 금속 재료로 제조될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 판과 섬유는 모두 스테인레스 스틸로 이루어지고, 상기 판의 두께는 0.05 내지 0.4mm이며, 상기 섬유의 길이는 1 내지 3mm이고, 그 두께는 8 내지 30마이크로미터인 것이 바람직하다.

상기 알루미늄 섬유의 두께는 30 내지 50마이크로미터일 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 판들은 모두 다른 판과 대면하는 측면이 섬유로 덮힐 수 있다.

본 발명에 따르면, 단지 하나의 판만이 섬유로 덮히고, 다른 판에는 얇은 접착제층이 제공될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 상기 샌드위치 소재는 중간 플록을 구비한 두 개 이상의 판을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 샌드위치 소재는 자동차의 구조물로서, 바람직하게는 본넷, 부트 리드(boot lid), 지붕(하드탑), 흡음판으로서 사용하기에 적합하다.

본 발명에 따른 소재가 자동차의 지붕으로 사용되면, 차량의 내측을 대면하고 있는 라미네이트 측면이 적당하게 플록킹될 수 있다.

전술한 바와 같은 소재가 예를 들어 자가용과 같은 차량의 지붕으로서 사용되고 상기 소재가 스테인레스 스틸을 포함하면, 외부를 대면하고 있는 지붕의 측면은 도장처리되지 않는 대신 적당한 패턴으로 폴리싱 또는 엠보싱 처리될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 성형된 소재의 일부를 도시한 단면도이다. 상기 소재는 스틸, 알루미늄 또는 다른 금속 물질로 구성될 있는 두 개의 외부판(1, 2)을 포함한다. 이 판(1, 2)들이 전술한 물질로 적당하게 구성될지라도, 본 발명은 충분한 강도와 성형성을 가진 다른 물질, 예를 들어 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 상기 판(1, 2)이 동일한 물질일 필요는 없다. 이들이 스테인레스 스틸로 이루어져 있다면, 판의 두께는 0.2mm가 적합하며, 이는 양호한 성형성을 부여한다. 그러나, 이들은 더 얇거나 더 두꺼울 수 있으며, 예를 들어 0.05mm 내지 0.4mm일 수 있다. 라미네이트를 향한 판의 내측면상에는 얇은 접착제 필름(3, 4)이 배열되어 있다. 이 접착제 필름(3, 4)은 라미네이트를 금속 섬유(5)로 이루어진 내부에 함께 유지시킨다.

샌드위치 소재의 제조과정에서, 먼저, 판중 하나에 접착제를 도포하고, 그 후에 상기 판상에 금속 섬유(5)를 플록킹하게 된다. 바인더가 경화된 후, 표면에 바인더가 도포된 제 2 판이 직립 금속 섬유(5)의 상부에 위치된다. 상기 섬유(5)가 플록킹 방법에 의해 제공되기 때문에, 이들이 정전기장에 의해 표면으로 가속될 때, 이들은 지지체에 대하여 직립위치로 유지된다. 상기 지지체는 일반적으로 접지되어 있고, 섬유는 정전기장에서 양의 전하를 띤다. 섬유가 지지체로 떨어질 때, 섬유는 방전되므로 전하를 띤 다음 섬유에 장애가 되지 않는다. 따라서, 섬유를 서로 매우 조밀하게 할 수 있다. 섬유를 고정시키는 접착제는 여러 종류가 있으나, 대부분의 경우에 있어서, 에폭시 접착제(epoxy glue)가 바람직하다. 섬유가 금속 물질로 구성되었으나, 본 발명은 다른 물질로 이루어진 섬유의 혼합을 포함한다.

상기 판중 하나, 예를 들어 판(2)이 플록으로 덮히고 바인더가 경화되면, 바인더로 이루어진 필름(3)으로 덮힌 다른 판(1)이 섬유의 돌출 단부상에 위치된다. 마지막 배열된 판(1)의 바인더(3)가 경화된 후, 샌드위치 소재는 완성되며, 예를 들어 냉간 압연(cold pressing)에 의해 여러 형상으로 성형될 수 있다.

여러개의 판으로 이루어진 라미네이트 소재를 원한다면, 이미 플록킹된 판을 도면에 도시된 라미네이트의 외측면에 제공할 수 있다. 그 다음, 라미네이트에 접착제를 도포하고 압착한다. 물론, 하나 또는 두 개의 또 다른 측면상에 도면에 도시된 샌드위치 소재를 플록킹할 수도 있으며, 필요하다면, 나중의 플록킹에 더 많은 판을 배열할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드위치 소재내에 여러 물질이 포함될 수 있지만, 환경적 관점에서 섬유와 판 물질에 대해서 모두 동일한 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 이는 용융시 용융물이 균일하게 되므로, 물질의 재활용을 용이하게 한다. 한편, 샌드위치 소재내에 여러 물질을 사용함으로써 발생된 합금은 여러 목적으로 사용될 수도 있다. 소재가 용융될 때, 바인더내에 존재하는 유기 물질은 연소가스로서 방산된다.

판상의 섬유의 밀도는 10 내지 30 fibers/㎟ 일 수 있지만, 25 내지 30 fibers/㎟가 8마이크로미터의 두께에 대해 적합하다. 바람직하게, 소재내의 섬유의 중량은 245 g/㎡ 내지 350 g/㎡ 일 수 있다. 약 30 마이크로미터의 섬유 두께에 대해, 적합한 섬유 밀도는 3 내지 10 fibers/㎟이다.

본 발명에 따른 샌드위치 소재는 소정의 한계내에서 변형될 수 있다. 고강도의 소재를 원한다면, 얇은 판과 다량의 섬유를 사용할 수 있는 반면, 고탄성 소재를 원한다면, 두꺼운 판과 소량의 섬유를 사용할 수 있다. 판의 두께의 변화는 적으며, 수십 밀리미터내에서 변한다. 상기 소재는 동일한 중량을 가진 종래의 판 소재보다 강성도가 6 내지 8배이므로, 실질적인 구조적 장점을 제공한다. 본 발명에 따른 소재의 중량은 동일한 두께를 가진 종래의 판 소재에 비해서 절반이하이다.

저중량, 고강성도, 내열성은 본 발명에 따른 소재를 자동차와 같은 차량의 바디 부품으로서 사용하기에 특히 적합하게 만든다. 예들 들어, 오늘날 대개 SMC 물질(유리섬유 강화 폴리에스테르)로 제조된 하드탑(hard top)으로 알려진 자가용의 해제가능한 지붕의 중량은 약 33kg인 반면, 본 발명에 따른 소재로 제조한 동일한 하드탑의 중량은 10 내지 12kg이다. 이와 같이 해제가능한 고중량의 하드탑은 두 사람에 의해서 제거 또는 교체가능하지만, 본 발명에 따른 소재로 제조된 하드탑은 단지 한 사람만으로도 충분하다.

본 발명에 따른 소재가 소위 하드탑에 사용되면, 또한 칸막이재(compartment)와 대면하는 측면상에 플록킹을 할 수 있으므로 지붕의 내측면을 천으로 덮거나 장식할 필요가 없다. 또한, 이는 섬유를 손상시키지 않고, 자동차 도장에서는 보편적인 고온에서 지붕을 도색할 수 있도록 한다. 그러나, 스테인레스 스틸이 사용되면, 도색은 지붕의 외측면상에서 실시될 수 있으며, 적합한 패턴으로 그라인드 또는 엠보싱이 가능하다.

본 발명에 따른 소재는 또한 흡음재이다. 따라서, 대형차에서 엔진 부근에 존재하는 흡음판 또는 자가용에서 통상의 엔진을 덮는 본넷으로서 사용될 수 있다. 또한, 엔진 자체의 케이싱으로서 사용될 수 있다.

경량이면서 고강도이기 때문에, 상기 소재는 자가용 또는 다른 종류의 자동차에서 부트 리드로서 사용하기에 매우 적합하다. 전술한 바와 같이 여러 종류의 자동차 및 용도에 따라 강성과 탄성을 변형할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 소재는 종래 소재에 비해 매우 가볍고, 보다 적은 부품을 필요로 한다. 이는 설계에서 제조에 이르는 시간과 비용을 줄일 수 있음을 의미한다. 또한, 상기 소재는 강성, 탄성 및 강도가 변형될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 청구범위의 범주내에서 여러 방식으로 변형될 수 있다.

Claims (11)

1. 두 개 이상의 판(1, 2)을 포함하며, 상기 판들중 하나에서 다른 판과 대면하는 일측면 또는 양측면이 플록킹으로 알려진 정전 부착에 의해 섬유(5)로 덮히고, 상기 섬유(5)가 금속 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유(5)가 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 다른 금속 또는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 판(1, 2)이 섬유(5)와 동일한 재료이거나 다른 금속 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 판(1, 2)과 섬유(5)가 모두 스테인레스 스틸로 이루어지고, 상기 판(1, 2)의 두께가 0.05 내지 0.4mm이며, 상기 섬유(5)의 길이가 1 내지 3mm이고, 상기 섬유의 두께가 8 내지 30마이크로미터인 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유(5)는 길이가 1 내지 3mm이고 두께가 30 내지 50마이크로미터인 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 판들(1, 2)은 모두 다른 판과 대면하는 측면이 섬유로 덮힌 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
7. 제 1 항에 있어서, 단지 하나의 판(2)만이 섬유(5)로 덮히고, 다른 판에는 얇은 접착제(3)층이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
8. 제 1 항에 있어서, 중간 플록을 구비한 두 개 이상의 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
9. 제 1 항에 있어서, 본넷, 부트 리드, 지붕(하드탑), 흡음판으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 차량용 구조물이 자동차의 지붕과 같은 칸막이재로 사용되고, 차량의 내측을 대면하고 있는 라미네이트 측면이 플록킹되는 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 판 물질이 스테인레스 스틸로 이루어지고, 외부를 대면하고 있는 지붕의 측면이 도장처리되지 않는 대신 적당한 패턴으로 폴리싱 또는 엠보싱 처리되는 것을 특징으로 하는 차량용 구조물.