KR101947419B1 - 샌드위치 패널, 이의 제조방법 및 샌드위치 패널 구조체 - Google Patents

샌드위치 패널, 이의 제조방법 및 샌드위치 패널 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 양 스킨층이 맞닿은 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 샌드위치 패널 및 상기 샌드위치 패널의 복수개가 용접되어 형성된 샌드위치 패널 구조체를 제공한다.
또한, 본 발명은 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하는 샌드위치 패널을 준비하는 단계; 및 상기 스킨층의 적어도 일면에 열과 압력을 가하여 적어도 하나의 접촉부를 형성하는 단계를 포함하는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.

Description

샌드위치 패널, 이의 제조방법 및 샌드위치 패널 구조체{SANDWICH PANEL, THE MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME AND SANDWICH PANEL STRUCTURE}
샌드위치 패널, 이의 제조방법 및 샌드위치 패널 구조체에 관한 것이다.
통상의 샌드위치 패널은 경량화를 위해 발사 우드(balsa wood) 또는 발포 수지(foamed plastic)와 같은 소재를 이용하거나, 차음성 및 난연성 등의 향상을 위해 금속 재질의 허니컴(honeycomb) 구조 등을 이용하여 심재를 제조하였다. 그러나, 이러한 심재를 포함하는 일반적인 샌드위치 패널은 층간 결합력이 약하거나, 강도가 약하여 다양한 모양으로 가공할 때 성형성이 좋지 못한 문제점이 있다. 또한, 용접 등 패널 간 전기 전도가 필요한 공정을 위해 금속 재질을 코어층으로 포함하는 경우, 샌드위치 패널의 중량이 너무 무거워지고, 제조 비용이 높아지는 문제점이 있었다.
예를 들어, 한국등록특허 제10-0786335호에서는 발사나무 패널을 포함하는 내외장재용 샌드위치 패널을 개시하고 있다. 상기 발사나무 패널은 단위 패널 및 콜크재와 수지재 중에서 어느 하나로 형성된 이종재 패널을 포함하는 것으로 경량화 및 차음성 향상의 목적을 위한 것이다. 또한, 한국공개특허 제10-2009-0064837호에는 종이 허니컴 코어(honeycomb core)와 이의 양면에 접착층층을 개재하여 접착된 지지시트를 갖는 차량용 샌드위치 패널이 개시되어 있다. 상기 허니컴 코어를 갖는 샌드위치 패널은 중량 대비 강성 및 저렴한 제조원가를 확보하고 인-몰드 성형이 가능한 효과를 얻기 위한 것이다. 이와 같이, 발사 우드 또는 허니컴 코어를 갖는 샌드위치 패널은 변형 정도가 큰 성형을 통해 다양한 형상을 구현하기에는 층간 박리 현상 방지 및 주름 발생 방지 측면 한계가 있었다. 이에, 높은 수준의 지지 성능 및 기계적 물성을 확보하면서, 동시에 우수한 성형성에 대한 구조적인 제한을 극복할 수 있는 샌드위치 패널에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 지지 강도 및 기계적 물성이 우수하면서도, 높은 수준의 성형성을 갖는 샌드위치 패널을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 샌드위치 패널의 구조체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해,
본 발명은 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 양 스킨층이 맞닿은 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 샌드위치 패널을 제공한다.
상기 접촉부는 상기 스킨층의 적어도 일면에 압력을 가하여 홈의 형상으로 형성된 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 접촉부의 홈의 깊이는 0.5mm 내지 2.0mm인 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 플로킹(flocking) 코어층은 접착층에 플로킹된 섬유를 포함하는 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 섬유는 단면의 평균 직경이 20㎛ 내지 70㎛인 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 섬유의 평균 길이는 0.5 ㎜ 내지 3㎜인 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 접착층은 에폭시계 접착제, 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 고무계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 스킨층은 알루미늄, 아연도금강판(GI), 스테인리스 스틸, 마그네슘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
상기 스킨층의 두께는 0.1㎜ 내지 1.0㎜인 샌드위치 패널일 수 있다.
상기 플로킹(flocking) 코어층의 두께는 0.5㎜ 내지 2.0㎜인 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
본 발명은, 전술한 바에 따른 샌드위치 패널; 및 금속층, 상기 샌드위치 패널 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나;가 서로 용접되어 형성된 샌드위치 패널 구조체를 제공한다.
적어도 두 개 이상의 상기 샌드위치 패널이 서로 용접되어 형성될 수 있다.
상기 샌드위치 패널 구조체의 전기 전도도는 100 S/cm 내지 1000 S/cm일 수 있다.
상기 금속층은 철, 스테인레스 강(SUS), 알루미늄, 마그네슘, 구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하는 샌드위치 패널을 준비하는 단계; 및 상기 스킨층의 적어도 일면에 열과 압력을 가하여 적어도 하나의 접촉부를 형성하는 단계를 포함하는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
상기 샌드위치 패널을 준비하는 단계에서, 상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 섬유를 정전 증착하는 방법에 의해 형성되는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 접촉부를 형성하는 단계에서, 상기 접촉부는 플로킹 코어층을 밀어내어 양면의 스킨층이 맞닿도록 형성되는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 접촉부를 형성하는 단계는, 0.2 MPa 내지 1 MPa의 압력으로 수행되는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 접촉부를 형성하는 단계는, 50℃ 내지 150℃의 온도에서 수행되는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 기계적 물성 및 지지 강성이 우수하면서도, 높은 수준의 변형이 가능한 성형성을 나타낼 수 있고, 동시에 경량화 효과를 구현할 수 있다.
또한, 상기 샌드위치 패널의 구조체는 상기 샌드위치 패널 간 또는 또 다른 금속층과 용접을 통하여 형성하여 활용 용도 범위를 확장하는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 상기 샌드위치 패널의 제조방법은 간단한 방법으로 상기 샌드위치 패널을 제조하는 방법을 제공하며, 이로써 높은 효율로 우수한 물성을 갖는 상기 샌드위치 패널을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드위치 패널의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 샌드위치 패널의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드위치 패널 구조체의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 샌드위치 패널 구조체의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드위치 패널 간 용접을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역을 과장되게 나타내었다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명의 일 구현예에서, 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 양 스킨층이 맞닿은 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 샌드위치 패널을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드위치 패널(100)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조할 때, 상기 샌드위치 패널(100)은 스킨층(10), 플로킹 코어층(20) 및 스킨층(10')이 순차적으로 적층된 구조이고, 약 스킨층(10, 10')이 맞닿은 적어도 하나의 접촉부(30)를 포함할 수 있다.
일반적인 샌드위치 패널은 상기 플로킹 코어층(20)에 대응되는 심재 부분을 허니컴(honeycomb), 발포체 또는 섬유강화플라스틱(LFT) 등의 재질로 제조하는데, 이 경우 경량화, 차음성 및 난연성 등은 확보할 수는 있으나, 높은 수준의 성형성 및 지지 성능을 확보하지 못하는 문제가 있었다. 또한, 일반적인 샌드위치 패널은 전기 전도율이 0이기 때문에 패널 간에 용접이 되지 않는 어려움이 있었다.
본 발명의 상기 샌드위치 패널(100)은 상기 플로킹 코어층(20)을 심재로 포함함으로써 종래에 비하여 높은 수준의 성형성을 확보하면서, 동시에 우수한 지지 성능 및 내구성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 접촉부(30)를 포함함으로써, 상기 플로킹 코어층에 금속 성분이 함유되지 않아 스킨층 간 전기 전도율이 낮은 문제점을 극복하고, 이로써 상기 샌드위치 패널간 또는 다른 금속층과의 적층시 용접이 잘되게 하여 우수한 강성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 접촉부는 상기 스킨층의 적어도 일면에 압력을 가하여 홈의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 접촉부는 양면의 스킨층이 접촉되어 있는 것을 의미하고 이 때, 상기 접촉부는 상기 스킨층의 일면에 형성될 수 있고(도 1 참조), 상기 스킨층의 양면에 동일한 지점에서 형성되어 모래시계 형의 오목한 형상을 나타낼 수도 있다(도 2 참조). 따라서, 상기 접촉부가 패널의 곳곳에 존재함으로써 섬유를 코어로 갖는 샌드위치 패널 간 전기 전도성을 발생시킬 수 있고, 이에 샌드위치 패널 간 또는 이와 금속층 간의 용접이 가능해진다.
도 1의 H는 상기 접촉부의 홈의 깊이를 나타낸 것으로, 상기 접촉부의 홈의 깊이(H)는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm 일 수 있다. 상기 접촉부의 홈의 깊이란, 상기 스킨층에 형성되는 상기 접촉부에서, 상기 스킨층의 면으로부터 상기 접촉부의 가장 오목하게 들어간 지점까지의 거리일 수 있다. 상기 범위를 만족함으로써, 상기 샌드위치 패널의 용접 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 접촉부의 개수는 제품이 요구하는 물성 혹은 디자인에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
상기 '플로킹(flocking)'은 섬유를 소정의 표면 상에 증착시키거나 식모하는 가공 방법을 의미하며, 본 명세서에서 상기 '플로킹 코어층'은 이러한 방법을 이용 또는 응용하여 제조된 코어층을 나타내는 것이다.
도 1을 참조할 때, 상기 플로킹(flocking) 코어층(20)은 접착층(22)에 플로킹된 섬유(21)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 섬유(21)는 각각의 섬유 가닥의 일부 또는 전부가 상기 접착층(22)에 결합된 형태로 존재할 수 있고, 상기 접착층층(22)에 상기 각각의 섬유 가닥을 결합시킬 때, 상기 접착층(22)으로 형성된 소정의 표면 상에 상기 섬유 가닥을 증착 또는 식모하는 플로킹 가공 방법을 이용 또는 응용할 수 있다.
결과적으로, 도 1을 참조할 때, 상기 플로킹 코어층(20)은 상기 접착층(22)에 상기 섬유(21)가 식모된 구조를 가질 수 있고, 이로써 상기 플로킹 코어층(20)이 그 양면에 형성된 상기 스킨층(10)을 지지하는 역할을 잘 수행할 수 있으며, 상기 샌드위치 패널(100)에 우수한 성형성 및 기계적 물성을 부여할 수 있다.
상기 섬유(21)는, 구체적으로 단면의 평균 직경이 약 20㎛ 내지 약 70㎛인 섬유를 포함할 수 있다. 상기 섬유(21)가 상기 플로킹 코어층(20) 내에서 우수한 지지 강성을 나타낼 수 있고, 이를 통해 상기 샌드위치 패널(100)이 다양한 용도 범위에서 가공 및 사용되기에 적합한 수준의 성형성 및 기계적 물성을 구현할 수 있다.
상기 섬유(21)의 단면은 그 평균 직경이 약 20㎛ 내지 약 70㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 30㎛ 내지 약 35㎛일 수 있다. 상기 제1 섬유의 단면의 평균 직경이 상기 범위 미만인 경우에는 상기 플로킹 코어층(20)이 상기 스킨층(10)을 지지하기에 적절한 수준의 강성을 확보할 수 없고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 제조 비용이 지나치게 증가하거나, 상기 접촉부(30)가 잘 형성되지 않아 상기 샌드위치 패널의 성형성을 저하시키는 문제가 생길 수 있다.
상기 섬유의 평균 길이는 필요에 따라 적절히 조절될 수 있으나, 예를 들어 약 0.5 ㎜ 내지 약 3㎜일 수 있다. 상기 섬유의 평균 길이가 상기 범위를 만족함으로써 상기 플로킹 코어층 및 상기 샌드위치 패널이 적절한 두께를 가질 수 있고, 이를 통해 슬림한 디자인의 구현 및 우수한 수준의 강도를 동시에 확보하는 측면에서 유리할 수 있다.
상기 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유는 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유 또는 폴리에스테르 섬유를 포함할 수 있고, 이 경우 제조 비용 대비 상기 샌드위치 패널이 우수한 강도 및 성형성을 동시에 확보함에 있어서 유리할 수 있다.
상기 접착층(22)은 상기 섬유(21)를 단단하게 결합시키고, 상기 스킨층(10) 및 플로킹 코어층(20)의 부착력을 확보할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 에폭시계 접착층, 아크릴계 접착층, 실리콘계 접착층, 고무계 접착층 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 접착층(22)는 광경화성 접착층 또는 열경화성 접착층일 수 있고, 광경화의 방법 및 열경화의 방법 중 어느 하나를 이용하거나, 둘 모두를 이용하여 경화 가능한 것일 수 있다.
상기 스킨층은 금속 재질로 형성될 수 있고, 철, 스테인레스 강(SUS), 알루미늄, 마그네슘, 구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 구체적으로 상기 철은 강판의 형태로 포함되어, 예를 들어, 전기아연도금강판(EGI), 냉간압연강판(CR), 아연도금강판(GI) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스킨층은 전기아연도금강판을 포함할 수 있고, 이 경우 내식성 및 도장성 측면에서 보다 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상기 샌드위치 패널(100)은 위로부터 스킨층(10), 플로킹 코어층(20) 및 스킨층(10)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 것으로, 이때 상기 스킨층(10)의 각 두께는 약 0.1㎜ 내지 약 1.0㎜일 수 있다. 상기 스킨층의 두께가 상기 범위를 유지함으로써 상기 샌드위치 패널을 굽히거나 용접하는 등의 가공에 있어서 우수한 성형성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 플로킹 코어층(20)은 두께가 약 0.5㎜ 내지 약 2.0㎜일 수 있다. 상기 플로킹 코어층의 두께가 상기 범위를 만족함으로써 우수한 지지 강도를 확보하여, 이의 양면에 적층된 스킨층의 구조적 강성을 적절하게 유지할 수 있으며, 상기 범위를 초과하지 않음으로써 상기 접촉부 형성시에도 물리적 밀림 없이 구현될 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 건축, 자동차, 디스플레이 장치 등의 분야에서 다양한 부품 및 용도로 활용될 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 슬림화 및 경량화 경향성에 부합하는 효과를 구현할 수 있어 제조 과정에서 층간 박리 현상 또는 주름 발생 현상 없이 샌드위치 구조를 잘 유지하면서도 용접이 가능하여 우수한 성형성을 바탕으로 높은 수준의 변형을 수반한 가공이 가능할 수 있다.
예를 들어, 상기 샌드위치 패널은 이를 프레스 가공함으로써 상기 스킨층 및 플로킹 코어층을 일체로 성형하여 요부 및 철부를 갖도록 성형할 수 있고, 이 경우에도 스킨층 및 플로킹 코어층이 박리되거나, 주름이 발생하지 않고 요구되는 형상을 갖도록 성형될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 전술한 바에 따른 샌드위치 패널; 및 금속층, 상기 샌드위치 패널 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나;가 서로 용접되어 형성된 샌드위치 패널 구조체를 제공한다.
구체적으로, 적어도 두 개 이상의 상기 샌드위치 패널이 서로 용접되어 형성될 수 있다.
도 3에 나타난 바와 같이, 상기 샌드위치 패널 구조체는 상기 샌드위치 패널을 접촉부의 볼록부가 마주보게 적층하여, 상기 접촉부를 용접하여 형성할 수 있고, 전기저항 용접이 적용될 수 있다.
전기저항 용접이란, 접합하는 부재의 접촉부를 통해서 통전하고, 발생하는 저항열을 이용하여 압력을 가하여 수행하는 용접이다. 여기에는 스팟용접, 심 용접, 프로젝션, 버트 용접, 플래시 용접, 포일 심 용접 등이 있다. 특히 스팟 용접이란, 용접하고자 하는 재료를 전극 사이에 두고 가압하면서 단시간동안 대전류를 통하여 저항 발열을 일으키고, 이에 용접 국부를 용융시켜 접합하는 것이다. 본 발명에 따른 샌드위치 패널의 접촉부에 상기 스팟 용접에 사용되는 전극을 접촉시켜, 접촉부에 따른 면적만큼을 용접 국부로서 제조하여 상기 샌드위치 패널 구조체를 얻을 수 있다.
상기 접촉부(30)가 존재하지 않으면, 플로킹 코어층이 전류가 흐르지 않아 저항 용접을 수행할 수 없다. 따라서, 지지 강성 및 기계적 강도를 위해 플로킹 코어층을 포함한 샌드위치 패널의 보다 용이한 가공성 및 성형성을 위하여 상기 접촉부를 형성하고, 여기에 용접 공정을 적용하여 물성이 우수한 샌드위치 패널 구조체를 구현할 수 있다.
상기 샌드위치 패널 구조체의 전기 전도도는 약 100Ωm 내지 약 1000 S/cm일 수 있다. 이는 상기 접촉부(30)를 형성함으로써 얻을 수 있는 물성으로, 용접 효율성을 증가시켜 샌드위치 패널에 대하여 우수한 성형성 및 가공성을 구현할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 전기 전도도를 구현함으로써, 후술하는 바와 같이 상기 샌드위치 패널을 패널 간 또는 금속층에 적층하고, 상기 접촉부에 전극을 접촉시켜 용접 국부를 형성하여 용융 접합 시킬 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 샌드위치 패널 구조체는 금속층을 포함할 수 있고, 상기 금속층은 상기 샌드위치 패널과 용접되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 금속층은 알루미늄, 아연도금강판(GI), 스테인리스 스틸, 마그네슘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 전기아연도금강판(EGI)이다. 또한, 상기 금속층의 두께는 약 0.5mm 내지 약 1.5mm일 수 있다. 상기 접촉부를 통해 용접 국부를 형성하여 샌드위치 패널과 금속층을 용접함으로써, 본 발명에 따른 샌드위치 패널이 금속층과도 일체로 적층되어 우수한 물성의 샌드위치 패널 구조체를 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하는 샌드위치 패널을 준비하는 단계; 및 상기 스킨층의 적어도 일면에 열과 압력을 가하여 적어도 하나의 접촉부를 형성하는 단계를 포함하는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
상기 샌드위치 패널의 제조방법을 통하여 상기 플로킹 코어층(20) 및 스킨층(10, 10')을 포함하고, 상기 접촉부(30)를 포함하는 샌드위치 패널(100)을 제조할 수 있고, 이때, 상기 플로킹 코어층, 상기 스킨층 및 상기 접촉부에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하는 샌드위치 패널을 준비하는 단계는, 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있으며, 섬유에 관한 사항은 전술한 바와 같다. 상기 섬유를 이용하여 상기 플로킹 코어층을 제조함으로써 상기 샌드위치 패널이 향상된 성형성 및 우수한 기계적 물성을 동시에 확보할 수 있다.
또한, 각의 스킨층의 일면에 접착층(22)을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며 이는 상기 스킨층의 일면에 접착제를 도포하는 방법일 수 있다. 상기 스킨층 및 상기 접착층에 관한 사항은 전술한 바와 같다. 상기 하나의 스킨층 일면에 접착제를 도포하는 방법은 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법, 바 코팅법, 스프레이 코팅법 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 샌드위치 패널을 준비하는 단계에서, 상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 섬유를 정전 증착하는 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 플로킹 코어층은 상기 스킨층의 일면에 형성된 접착층에 상기 섬유를 식모하여 플로킹(flocking) 코어층을 제조할 수 있는데 이때, 상기 섬유는 정전 증착(electrostatic deposition) 방법에 의해 상기 접착층에 식모될 수 있다. 구체적으로, 상기 섬유를 전하를 갖도록 전처리 한 이후에 정전기장을 이용하여 상기 접착층에 식모하여 상기 플로킹 코어층을 제조할 수 있다. 이 후, 상기 접착층을 경화하여 상기 샌드위치 패널을 준비할 수 있다.
상기 접촉부를 형성하는 단계는, 전술한 접촉부를 특성을 구현할 수 있는 일정 크기의 금형으로 열과 압력을 가하여 수행되는데 이 때, 상기 접촉부는 플로킹 코어층을 밀어내어 양면의 스킨층이 맞닿도록 형성될 수 있다. 상기 플로킹 코어층이 밀려나면서 양 스킨층이 맞닿을 수 있고 이로써 금속 재질의 상판과 하판이 서로 맞닿는 구조가 되므로, 일면에서 전류를 흘렸을 때 샌드위치 패널 전체에 전류가 흐를 수 있다.
상기 샌드위치 패널 또는 상기 샌드위치 패널 구조체를 제조하는 방법에 있어서, 접촉부 형성 및 용접 관련 두 가지 방법이 있는데, 제1 방법은 먼저 금형에서 접촉부를 형성하고, 그 후 일반적인 전기 용접을 수행하는 순차적인 방법이고, 제2 방법은 접촉부를 형성하는 금형 가운데에 용접봉을 넣어 접촉부 형성 시 바로 용접까지 수행하는 방법이다.
구체적으로, 상기 접촉부를 형성하는 단계는 약 0.2 MPa 내지 약 1 MPa 의 압력으로 수행될 수 있다. 상기 범위의 압력이 가해짐으로써, 상기 샌드위치 패널이 찌그러질 우려가 없고, 적절한 깊이의 접촉부를 형성할 수 있다. 또한, 접촉부 형성시 곡선 형태로 제조되기 때문에 깨지거나 주름지는 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.
상기 접촉부를 형성하는 단계는, 약 50℃ 내지 약 150℃의 온도에서 수행될 수 있다. 약 50℃ 미만인 경우 접촉부가 잘 형성되지 않을 수 있고, 약 150℃를 초과하는 경우 접촉부 형성시 주변이 용융되어 샌드위치 패널의 물성을 저하시킬 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 양 스킨층이 맞닿은 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 것으로서, 상기 플로킹 코어층을 통하여 기존의 샌드위치 패널에 비하여 우수한 성형성 및 강성을 확보할 수 있고, 상기 접촉부를 통하여 용접 효율성을 높여 샌드위치 패널 간 또는 다른 금속층과의 용접을 가능하게 하여 활용 범위를 넓힐 수 있다.
도 5에 나타난 바와 같이, 상기 제조방법을 통해 제조된 예시적인 2개의 샌드위치 패널을 양 접촉부의 볼록한 부분이 마주하도록 적층하고, 상기 접촉부 각각에 전극을 적용하여 스팟 용접을 수행할 수 있다. 상기 접촉부가 존재함으로써, 용접 전류가 흐르는 것이 가능하여 샌드위치 패널 간 용접이 가능하여, 복수의 샌드위치 패널 또는 적어도 하나의 샌드위치 패널과 금속층을 용접하여, 다양한 용도에 맞게 원하는 물성을 구현하는 샌드위치 패널 구조체를 구현할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예 1
단면의 평균 직경이 15㎛이고, 평균 길이가 1.5㎜인 폴리아미드 섬유를 제조하였다. 이어서, 0.3㎜ 두께의 EGI 스킨층을 마련하였고, 상기 스킨층의 일면에 열경화성 에폭시계 접착제를 0.2㎜ 두께로 도포하였고, 정전 증착 방법을 이용하여 상기 혼합 섬유를 상기 접착제 상부에 식모하였다. 이어서, 상기 스킨층과 동일 재질 및 동일 두께를 갖는 다른 하나의 스킨층을 마련하였고, 이의 일면에도 열경화성 에폭시계 접착제를 0.2㎜ 두께로 도포하였다. 이어서, 상기 다른 하나의 스킨층을 그 일면에 도포된 접착제 부분이 상기 플로킹 코어층에 접하도록 적층하고, 상기 열경화성 에폭시계 접착제를 열경화하여 샌드위치 패널을 준비하였다.
그 후, 상기 샌드위치 패널의 상부 스킨층을 압착부 직경이 10mm인 금형으로 0.7 MPa의 압력 및 100℃의 온도로 열 압착하여 접촉부를 형성하였다.
비교예 1
상기 접촉부 형성 단계를 제외하는 점 외에는 실시예1과 동일하게 샌드위치 패널을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1 에 대하여, 직류 4단자법을 사용하여, 전기전도도를 구하고자 하는 소재를 4층 적층하여 체적 전기전도도를 계산하였다. 이 방법은 평균 체적저항을 구하는 방법으로 5mm x 5mm 면적을 일정한 50~150N/cm2 압력하에서 측정하였다.
상기 측정 결과, 실시예1은 전기 전도도가 높아 실시예1의 패널간 또는 금속층 간 전기저항 용접이 가능하였으나, 비교예1은 전기가 전도되지 않아 다른 패널과 용접하여 적층할 수 없었다.
100: 샌드위치 패널
200: 샌드위치 패널 구조체
10, 10': 스킨층
20: 플로킹(flocking) 코어층
21: 섬유
22: 접착층
30: 접촉부
H: 접촉부의 깊이
40: 금속층

Claims (21)

  1. 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 양 스킨층이 맞닿은 적어도 하나의 접촉부를 포함하고,
    상기 접촉부는 상기 스킨층의 적어도 일면에 압력을 가하여 홈의 형상으로 형성되고,
    상기 접촉부의 홈의 깊이는 0.5mm 내지 2.0mm이고,
    상기 플로킹(flocking) 코어층은 접착층에 플로킹된 섬유를 포함하고,
    상기 섬유는 폴리아미드 섬유이고,
    상기 플로킹(flocking) 코어층의 두께는 0.5㎜ 내지 2.0㎜인
    샌드위치 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 섬유는 단면의 평균 직경이 20㎛ 내지 70㎛인
    샌드위치 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 섬유의 평균 길이는 0.5㎜ 내지 3㎜인
    샌드위치 패널.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 에폭시계 접착제, 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 고무계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    샌드위치 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스킨층은 알루미늄, 아연도금강판(GI), 스테인리스 스틸, 마그네슘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    샌드위치 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스킨층의 두께는 0.1㎜ 내지 1.0㎜인
    샌드위치 패널.
  12. 삭제
  13. 제1항, 제6항, 제7항, 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 샌드위치 패널; 및
    금속층, 상기 샌드위치 패널 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나;가 서로 용접되어 형성된
    샌드위치 패널 구조체.
  14. 제13항에 있어서,
    적어도 두 개 이상의 상기 샌드위치 패널이 서로 용접되어 형성된
    샌드위치 패널 구조체.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 샌드위치 패널 구조체의 전기 전도도는 100 S/cm 내지 1000 S/cm인
    샌드위치 패널 구조체.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 금속층은 철, 스테인레스 강(SUS), 알루미늄, 마그네슘, 구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    샌드위치 패널 구조체.

  17. 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하는 샌드위치 패널을 준비하는 단계; 및
    상기 스킨층의 적어도 일면에 열과 압력을 가하여 적어도 하나의 접촉부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 접촉부는 홈의 형상으로 형성되고,
    상기 접촉부의 홈의 깊이는 0.5mm 내지 2.0mm이고,
    상기 플로킹(flocking) 코어층은 접착층에 플로킹된 섬유를 포함하고,
    상기 섬유는 폴리아미드 섬유이고,
    상기 플로킹(flocking) 코어층의 두께는 0.5㎜ 내지 2.0㎜이고,
    상기 샌드위치 패널을 준비하는 단계에서, 상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 섬유를 정전 증착하는 방법에 의해 형성되는
    샌드위치 패널의 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    상기 접촉부를 형성하는 단계에서, 상기 접촉부는 플로킹 코어층을 밀어내어 양면의 스킨층이 맞닿도록 형성되는
    샌드위치 패널의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 접촉부를 형성하는 단계는, 0.2 MPa 내지 1 MPa의 압력으로 수행되는
    샌드위치 패널의 제조방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 접촉부를 형성하는 단계는, 50℃ 내지 150℃의 온도에서 수행되는
    샌드위치 패널의 제조방법.

KR1020150047430A 2015-04-03 2015-04-03 샌드위치 패널, 이의 제조방법 및 샌드위치 패널 구조체 KR101947419B1 (ko)

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