KR101999530B1 - 샌드위치 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents
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플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 상기 플로킹 코어층은 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함하는 혼합 섬유를 포함하는 샌드위치 패널 및 이의 제조방법을 제공한다.
Description
샌드위치 패널 및 상기 샌드위치 패널의 제조방법에 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, 일반적으로, 이러한 심재를 포함하는 일반적인 샌드위치 패널은 층간 결합력이 약하거나, 강도가 약하여 다양한 모양으로 가공할 때 성형성이 좋지 못한 문제점이 있다. 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 접착제층을 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 측면에서 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 강성 및 기계적 물성이 우수하면서도, 높은 수준의 변형이 가능한 우수한 성형성을 갖는 샌드위치 패널을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 상기 플로킹 코어층은 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함하는 혼합 섬유를 포함하는 샌드위치 패널을 제공한다.
상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 혼합 섬유 및 접착제를 포함할 수 있다.
상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 접착제에 상기 혼합 섬유가 식모된 구조를 가질 수 있다.
상기 접착제는 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 고무계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 혼합 섬유는 단면의 평균 직경이 40㎛ 내지 70㎛인 제1 섬유; 및 단면의 평균 직경이 10㎛ 내지 20㎛인 제2 섬유를 포함할 수 있다.
상기 혼합 섬유는 상기 제1 섬유 : 상기 제2 섬유의 플로킹 코어층 내 부피비가 4 : 1 내지 9 : 1일 수 있다.
상기 혼합 섬유의 평균 길이는 0.5㎜ 내지 2.0㎜일 수 있다.
상기 혼합 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 스킨층은 알루미늄, 아연도금강판(GI), 스테인리스 스틸, 마그네슘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 스킨층의 두께는 0.1㎜ 내지 1.0㎜일 수 있다.
상기 플로킹(flocking) 코어층의 두께는 0.5㎜ 내지 2.0㎜일 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 디스플레이 장치 하부커버의 용도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함하는 혼합 섬유를 제조하는 단계; 두 스킨층을 마련하고, 각각의 스킨층의 일면에 접착제를 도포하는 단계; 일면에 상기 접착제가 도포된 두 스킨층 중 적어도 하나의 스킨층의 접착제에 상기 혼합 섬유를 식모하는 단계; 및 상기 두 스킨층을 각각의 접착제가 도포된 면이 서로 마주보도록 적층하여 플로킹(flocking) 코어층을 제조하는 단계를 포함하는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
상기 혼합 섬유는 단면의 평균 직경이 40㎛ 내지 70㎛인 제1 섬유; 및 단면의 평균 직경이 10㎛ 내지 20㎛인 제2 섬유를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 혼합 섬유는 상기 제1 섬유 : 상기 제2 섬유의 플로킹 코어층 내 부피비가 4 : 1 내지 9 : 1이 되도록 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 혼합 섬유를 정전 증착 방법에 의해 상기 접착제에 식모하여 제조될 수 있다.
상기 스킨층의 일면에 접착제를 도포할 때, 상기 접착제의 평균 두께가 100 내지 300㎛이 되도록 도포할 수 있다.
상기 샌드위치 패널의 제조방법은 상기 스킨층의 일면에 도포된 접착제를 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 기계적 물성 및 지지 강성이 우수하면서도, 높은 수준의 변형이 가능한 성형성을 나타낼 수 있고, 동시에 경량화 효과를 구현하여 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.
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. 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, 상기 플로킹 코어층은 혼합 섬유를 포함하되, 상기 혼합 섬유가 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 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, 상기 플로킹 코어층(20)은 혼합 섬유(21)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 성형성과 두께 대비 우수한 지지 성능을 확보하기에는 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.
구체적으로, 상기 플로킹 코어층(20)은 적어도 2종의 섬유가 혼합된 혼합 섬유를 포함하며, 상기 혼합 섬유는 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함할 수 있다. 이와 같이, 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 혼합하여 포함함으로써, 상기 플로킹 코어층(20)이 스킨층을 지지하는 강도 및 강성을 더욱 향상시킬 수 있고, 상기 샌드위치 패널(100)이 전체적으로 우수한 기계적 물성 및 내구성을 확보할 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.
구체적으로, 도 1을 참조할 때, 상기 플로킹 코어층(20)은 상기 혼합 섬유(21) 및 접착제(22)를 함께 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 혼합 섬유(21)는 각각의 섬유 가닥의 일부 또는 전부가 상기 접착제(22)에 결합된 형태로 존재할 수 있고, 상기 접착제(22)에 상기 각각의 섬유 가닥을 결합시킬 때, 상기 접착제(22)로 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 접착제(22)에 상기 혼합 섬유(21)가 식모된 구조를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 상기 플로킹 코어층(20)은 상기 혼합 섬유의 식모된 말단 부분이 포함되는 접착제(22)의 층 및 혼합 섬유(21)만으로 이루어지는 층이 적층된 형상의 구조를 포함할 수 있다. 이로써 상기 플로킹 코어층(20)은 그 양면에 적층된 상기 스킨층(10)을 지지하는 역할을 잘 수행할 수 있으며, 상기 샌드위치 패널(100) 전체에 우수한 성형성 및 기계적 물성을 부여할 수 있다.
상기 접착제(22)는 상기 혼합 섬유(21)를 단단하게 결합시키고, 상기 스킨층(10) 및 플로킹 코어층(20)의 부착력을 확보할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 고무계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 접착제(22)는 광경화성 접착제 또는 열경화성 접착제를 포함할 수 있고, 광경화의 방법 및 열경화의 방법 중 어느 하나를 이용하거나, 둘 모두를 이용하여 경화 가능한 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 접착제(22)는 상기 코어층(20) 내에서 층을 이루며 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 코어층(20)과 상기 스킨층(10, 10') 각각의 계면 중 적어도 하나의 계면 상에 상기 접착제가 도포된 접착층으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 접착층은 그 두께가 약 100㎛ 내지 약 300㎛일 수 있고, 구체적으로 약 150㎛ 내지 약 250㎛일 수 있다. 상기 접착층이 상기 두께 범위를 유지함으로써 상기 혼합 섬유(21)와 단단하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 접착층이 약 100㎛ 미만이면 상기 혼합 섬유와 접착층의 접착 면적이 지나치게 저하되어 접착력이 떨어지며, 약 300㎛를 초과하면 코어층의 전체적인 밀도가 지나치게 증가되어 경량화 효과 및 성형성을 향상시키기에 불리한 단점이 있다.
상기 혼합 섬유(21)는 전술한 바와 같이 섬유 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 혼합한 것으로, 구체적으로 단면의 평균 직경이 약 40㎛ 내지 약 70㎛인 제1 섬유; 및 단면의 평균 직경이 약 10㎛ 내지 약 20㎛인 제2 섬유를 포함할 수 있다. 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유를 혼합함으로써 상기 혼합 섬유(21)가 상기 플로킹 코어층(20) 내에서 우수한 지지 강성을 나타낼 수 있고, 이를 통해 상기 샌드위치 패널(100)이 후술하는 바와 같이 디스플레이 장치 하부커버로서 가공 및 사용되기에 적합한 수준의 성형성 및 기계적 물성을 구현할 수 있다.
상기 제1 섬유의 단면은 그 평균 직경이 약 40㎛ 내지 약 70㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 50㎛ 내지 약 65㎛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 샌드위치 패널의 성형성을 저하시키는 문제가 생길 수 있다.
상기 제2 섬유의 단면은 그 평균 직경이 약 10㎛ 내지 약 20㎛일 수 있고, 예를 들어 약 13㎛ 내지 약 19㎛일 수 있다. 상기 제2 섬유는 상기 제1 섬유들 사이사이에 개재되어 상기 플로킹 코어층의 지지 강도 및 기계적 물성을 더욱 향상시키는 것으로, 그 단면이 상기 범위의 평균 직경을 가짐으로써 디스플레이 장치 하부커버로서 사용되기에 적합한 수준의 강도를 확보할 수 있고, 이와 동시에 상기 샌드위치 패널(100)에 우수한 성형성을 부여하여, 높은 수준의 변형을 수반한 가공을 가능하게 할 수 있다.
상기 플로킹 코어층(20)이 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유의 혼합 섬유를 포함하는 경우, 상기 플로킹 코어층 내에서 상기 제1 섬유 : 상기 제2 섬유의 부피비는 약 4 : 1 내지 약 9 : 1일 수 있다. 상대적으로 굵은 제1 섬유와 상대적으로 얇은 제2 섬유가 상기 플로킹 코어층 내에서 상기 범위의 부피비를 갖도록 함유됨으로써, 상기 샌드위치 패널이 높은 수준의 강도를 확보하면서도, 우수한 성형성을 나타낼 수 있다.
상기 혼합 섬유의 평균 길이는 필요에 따라 적절히 조절될 수 있으나, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 2.0㎜일 수 있다. 상기 혼합 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 장점을 얻을 수 있다.
상기 혼합 섬유는 탄소 섬유, 금속 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합 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 스킨층은 금속 재질로 형성될 수 있고, 구체적으로 알루미늄, 전기아연도금강판(EGI), 아연도금강판(GI), 스테인리스 스틸, 마그네슘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스킨층은 전기아연도금 강판을 포함할 수 있고, 이 경우 신율이 우수하여 성형성이 좋고, 저렴한 가격과 높은 굴곡강성을 가지는 측면에서 보다 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 알루미늄을 스킨층으로 사용하는 경우 보다 경량화 측면에서 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 있고, 디스플레이 장치 하부커버 등으로 사용되기에 적합한 높은 수준의 강도를 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 있고, 상기 혼합 섬유를 이용하여 제조함에 있어서 높은 공정 효율을 확보할 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 건축, 자동차, 디스플레이 장치 등의 분야에서 다양한 부품 및 용도로 활용될 수 있으나, 구체적으로 디스플레이 장치의 하부커버로 이용될 수 있고, 보다 구체적으로, TV의 하부커버로 이용될 수 있다.
상기 샌드위치 패널을 디스플레이 장치의 하부커버로 이용함으로써 슬림화 및 경량화 경향성에 부합하는 효과를 구현할 수 있고, 하부커버로 제조하는 과정에서 층간 박리 현상 또는 주름 발생 현상 없이 샌드위치 구조를 잘 유지하면서도 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, 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함하는 혼합 섬유를 제조하는 단계; 두 스킨층을 마련하고, 각각의 스킨층의 일면에 접착제를 도포하는 단계; 일면에 상기 접착제가 도포된 두 스킨층 중 적어도 하나의 스킨층의 접착제에 상기 혼합 섬유를 식모하는 단계; 및 일면에 상기 접착제가 도포된 두 스킨층을 각각의 접착제가 도포된 면이 서로 마주보도록 적층하여 플로킹(flocking) 코어층을 제조하는 단계를 포함하는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
상기 샌드위치 패널의 제조방법을 통하여 상기 플로킹 코어층(20) 및 스킨층(10, 10')을 포함하는 샌드위치 패널(100)을 제조할 수 있고, 구체적으로 도 1에 나타난 바와 같이, 스킨층(10'), 플로킹 코어층(20) 및 스킨층(10)이 순차적으로 적층된 샌드위치 패널(100)을 제조할 수 있다. 이때, 상기 플로킹 코어층 및 상기 스킨층에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 샌드위치 패널의 제조방법은 혼합 섬유를 제조하는 단계를 포함하며, 구체적으로 상기 혼합 섬유는 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 혼합하여 제조될 수 있다. 상기 혼합 섬유를 이용하여 상기 플로킹 코어층을 제조함으로써 상기 샌드위치 패널이 향상된 성형성 및 우수한 기계적 물성을 동시에 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합 섬유를 제조하는 단계에서, 상기 혼합 섬유는 단면의 평균 직경이 약 40㎛ 내지 약 70㎛인 제1 섬유 및 단면의 평균 직경이 약 10㎛ 내지 약 20㎛인 제2 섬유를 혼합하여 제조될 수 있고, 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
또한, 상기 혼합 섬유는 상기 제1 섬유 : 상기 제2 섬유의 플로킹 코어층 내 부피비가 4 : 1 내지 9 : 1이 되도록 혼합하여 제조될 수 있다. 상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유가 상기 플로킹 코어층 내에서 상기 범위의 부피비를 나타내도록 혼합됨으로써 후속 공정에서 상기 접착제에 상기 혼합 섬유를 식모하는 단계에 우수한 공정 효율을 확보할 수 있고, 이를 통해 제조된 상기 샌드위치 패널이 높은 수준의 강도를 확보하면서도, 우수한 성형성을 나타낼 수 있다.
상기 샌드위치 패널의 제조방법은 두 스킨층(10, 10')을 마련하고, 각각의 스킨층의 일면에 접착제(22)를 도포하는 단계를 포함하며, 상기 스킨층 및 상기 접착제에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 스킨층의 일면에 접착제를 도포하는 방법은 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법, 바 코팅법, 스프레이 코팅법 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 접착제는 나이프 코팅법에 의해 코팅될 수 있고, 이 경우 상기 접착제의 점도를 고려한 측면에서 고르고 균일한 두께로 코팅될 수 있다.
상기 샌드위치 패널 제조방법은 일면에 상기 접착제가 도포된 두 스킨층 중 적어도 하나의 스킨층의 접착제에 상기 혼합 섬유를 식모하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 섬유의 식모는 일면에 접착제가 도포된 두 스킨층 중의 어느 하나, 또는 두 스킨층 모두에 수행될 수 있다.
이때, 상기 혼합 섬유는 정전 증착(electrostatic deposition) 방법에 의해 상기 접착제에 식모될 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 섬유는 그 자체로는 절연체이기 때문에 전기장에 반응하도록 대전처리를 통하여 일정 수준의 전기 전도성을 부여해야 한다. 또한, 상기 혼합 섬유가 섬유 간에 뭉치지 않도록 분리제 처리를 실시해야 한다. 이후에 정전기장을 이용하여 상기 혼합 섬유를 상기 접착제에 식모함으로써 효과적으로 상기 플로킹 코어층을 제조할 수 있다.
상기 스킨층(10, 10')의 일면에 접착제를 도포하는 단계에서, 상기 접착제(22)의 두께는 약 100㎛ 내지 약 300㎛가 되도록 도포할 수 있다. 상기 접착제가 상기 범위의 두께로 도포됨으로써, 상기 접착제에 상기 혼합 섬유를 식모할 때 우수한 부착성을 바탕으로 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 상기 스킨층과 상기 플로킹 코어층이 높은 수준의 결합력을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 샌드위치 패널 제조방법은 상기 두 스킨층을 각각의 접착제가 도포된 면이 서로 마주보도록 적층하여 플로킹(flocking) 코어층을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 샌드위치 패널 제조방법은 두 스킨층의 각각의 일면에 접착제를 도포하고, 이 중 적어도 하나의 스킨층에 상기 혼합 섬유를 식모한 후에, 상기 두 스킨층을 각각의 접착제가 도포된 면이 서로 마주보도록 적층함으로써 상기 플로킹(flocking) 코어층을 제조할 수 있다.
이와 같이, 상기 두 스킨층을 각각의 접착제가 도포된 면이 서로 마주보도록 적층함으로써 상기 혼합 섬유가 두 스킨층 모두의 접착제에 식모된 형상을 갖는 플로킹 코어층을 형성할 수 있다.
상기 플로킹 코어층의 혼합 섬유가 두 스킨층의 접착제에 모두 식모된 형상을 가짐으로써 상기 샌드위치 패널의 각 층간 결합력이 향상되며, 이로써 상기 샌드위치 패널에 대하여, 다층 구조를 손상시키기 않으면서 높은 수준의 변형이 가능한 가공을 수행할 수 있고, 이와 동시에 우수한 지지 성능 및 강도를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 샌드위치 패널 제조방법은 상기 스킨층의 일면에 도포된 접착제를 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 접착제는 두 스킨층 각각의 일면에 도포된 것으로, 상기 접착제를 경화하는 단계는 각각의 스킨층의 접착제를 별도로 경화하는 것일 수도 있고, 두 스킨층의 접착제를 한 번에 경화하는 것일 수도 있다.
상기 접착제를 경화하는 방법은 상기 접착제가 열경화성 접착제 또는 광경화성 접착제인지에 따라서, 광경화의 방법 및 열경화의 방법 중 어느 하나의 방법을 사용하거나, 또는 두 방법을 혼합하여 사용함으로써 경화할 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 플로킹 코어층 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 상기 플로킹 코어층은 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함하는 혼합 섬유를 함유하는 것으로서, 상기 플로킹 코어층을 통하여 기존의 샌드위치 패널에 비하여 우수한 성형성 및 강성을 동시에 확보할 수 있고, 디스플레이 장치 하부커버의 용도로 사용 시 높은 수준의 형태 변형이 가능하며, 우수한 지지 강도를 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
및
비교예
>
실시예
1
단면의 평균 직경이 50㎛이고, 평균 길이가 2.0㎜인 폴리아미드 제1 섬유와 단면의 평균 직경이 20㎛이고, 평균 길이가 2.0㎜인 폴리아미드 제2 섬유를 혼합하여 혼합 섬유를 제조하였다. 이어서, 0.3㎜ 두께의 전기아연도금강판 스킨층을 마련하였고, 상기 스킨층의 일면에 열경화성 에폭시계 접착제를 200㎛ 두께로 도포하였고, 정전 증착 방법을 이용하여 상기 혼합 섬유를 상기 접착제 상부에 식모하여 플로킹(flocking) 코어층을 제조하였다. 이어서, 상기 스킨층과 동일 재질 및 동일 두께를 갖는 다른 하나의 스킨층을 마련하였고, 이의 일면에도 상기 열경화성 에폭시계 접착제를 200㎛ 두께로 도포하였다. 이어서, 상기 다른 하나의 스킨층을 그 일면에 도포된 접착제 부분이 상기 플로킹 코어층에 접하도록 적층하였다. 이어서, 상기 열경화성 에폭시계 접착제를 105℃에서 열경화함으로써 샌드위치 패널을 제조하였다. 이때, 상기 플로킹 코어층 내 상기 제1 섬유 : 상기 제2 섬유의 부피비는 5 : 1이었다.
비교예
1
상기 실시예 1의 혼합 섬유 대신, 단면의 평균 직경이 50㎛이고, 평균 길이가 2.0㎜인 폴리아미드 섬유만을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 샌드위치 패널을 제조하였다.
비교예
2
상기 실시예 1의 플로킹 코어층 대신, 폴리프로필렌 수지 분말을 용융시키고, 용융된 수지 100 중량부에 대하여, 단면의 평균 직경이 17㎛이고, 평균 길이가 30㎜인 유리 섬유를 25 중량부 혼합한 후 시트 형태로 제조한 코어층을 사용하였다.
<평가>
1) 성형성의 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 샌드위치 패널에 대하여, 에릭슨 원통컵 딥드로잉 시험기(에릭슨社)를 이용하여 원통컵 딥드로잉 시험을 수행하고, 하기 식 1에 의한 LDR(Limit drawing ratio)을 도출하여 성형성을 확인하였다. LDR 값이 클수록 성형성이 우수한 것을 나타내며, 그 결과는 하기 표 1에 기재한 바와 같다.
[식 1]
LDR = 딥드로잉 성형 가능한 최대 원통컵의 직경(mm)/딥드로잉 펀치의 직경(mm)
상기 식 1에서 딥드로잉 성형 가능한 최대 원통컵이란, 샌드위치 패널을 원통컵 형상으로 딥드로잉 가공하였을 때, 파손되거나 크랙(crack)이 발생하지 않는 최대 크기의 원통컵을 의미한다. 즉, LDR 값이 클수록 딥드로잉 가공성이 우수한 것을 알 수 있다.
2) 굴곡강도 및 굴곡강성의 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에 대하여, 샌드위치 패널의 굴곡 시험 방법인 ASTM C393을 사용하여 3-점-벤딩(3-point-bending) 방법에 따라 굴곡강도 및 굴곡강성을 측정하였다. 측정장비로는 INSTRON 5569A를 사용하였다. 그 결과는 하기 표 1에 기재한 바와 같다.
| 성형성 | 굴곡강도[MPa] | 굴곡강성[GPa] | |||
| 딥드로잉 펀치의 직경[mm] |
최대 원통컵의 단면 직경[mm] |
LDR | |||
| 실시예 1 | 33 | 73 | 2.21 | 281 | 183 |
| 비교예 1 | 33 | 71 | 2.15 | 274 | 176 |
| 비교예 2 | 33 | 58 | 1.76 | 279 | 182 |
상기 표 1을 참조할 때, 상기 1)의 결과로부터 상기 실시예 1이 비교예 1 내지 2에 비하여 성형성이 우수하여 형태의 변형 정도가 큰 가공이 가능함을 알 수 있고, 이를 통해 별도의 부재 없이 샌드위치 패널 자체만의 가공 또는 성형에 의해 비용 대비 다양한 용도로 활용 가능한 장점을 얻는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 2)의 결과로부터 상기 실시예 1이 비교예 1 내지 2에 비하여 우수한 굴곡강도 및 굴곡강성을 나타내는 것을 알 수 있고, 이를 통해 다양한 용도로 활용 시 우수한 내구성 및 지지 성능을 부여하는 것을 알 수 있다.
100: 샌드위치 패널
10, 10': 스킨층
20: 플로킹(flocking) 코어층
21: 섬유
22: 접착제
10, 10': 스킨층
20: 플로킹(flocking) 코어층
21: 섬유
22: 접착제
Claims (18)
- 플로킹(flocking) 코어층; 및 상기 플로킹 코어층의 양면에 적층된 스킨층을 포함하고, 상기 플로킹 코어층은 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함하는 혼합 섬유를 포함하고,
상기 혼합 섬유는 단면의 평균 직경이 40㎛ 내지 70㎛인 제1 섬유; 및 단면의 평균 직경이 10㎛ 내지 20㎛인 제2 섬유를 포함하는
샌드위치 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 혼합 섬유 및 접착제를 포함하는
샌드위치 패널.
- 제2항에 있어서,
상기 플로킹(flocking) 코어층은 상기 접착제에 상기 혼합 섬유가 식모된 구조를 갖는
샌드위치 패널.
- 제2항에 있어서,
상기 접착제는 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 고무계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
샌드위치 패널.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 혼합 섬유는 상기 제1 섬유 : 상기 제2 섬유의 플로킹 코어층 내 부피비가 4 : 1 내지 9 : 1인
샌드위치 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 혼합 섬유의 평균 길이는 0.5㎜ 내지 2.0㎜인
샌드위치 패널.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 샌드위치 패널은 디스플레이 장치 하부커버의 용도를 갖는
샌드위치 패널.
- 단면의 평균 직경이 상이한 적어도 2종의 섬유를 포함하는 혼합 섬유를 제조하는 단계;
두 스킨층을 마련하고, 각각의 스킨층의 일면에 접착제를 도포하는 단계;
일면에 상기 접착제가 도포된 두 스킨층 중 적어도 하나의 스킨층의 접착제에 상기 혼합 섬유를 식모하는 단계; 및
상기 두 스킨층을 각각의 접착제가 도포된 면이 서로 마주보도록 적층하여 플로킹(flocking) 코어층을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 혼합 섬유는 단면의 평균 직경이 40㎛ 내지 70㎛인 제1 섬유 및 단면의 평균 직경이 10㎛ 내지 20㎛인 제2 섬유를 혼합하여 제조되는
샌드위치 패널의 제조방법.
- 삭제
- 제13항에 있어서,
상기 혼합 섬유는 상기 제1 섬유 : 상기 제2 섬유의 플로킹 코어층 내 부피비가 4 : 1 내지 9 : 1이 되도록 혼합하여 제조되는
샌드위치 패널의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 혼합 섬유를 식모하는 단계는 정전 증착 방법에 의해 수행되는
샌드위치 패널의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 스킨층의 일면에 접착제를 도포할 때, 상기 접착제의 평균 두께가 100 내지 300㎛이 되도록 도포하는
샌드위치 패널의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 스킨층의 일면에 도포된 접착제를 경화하는 단계를 더 포함하는
샌드위치 패널의 제조방법.
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