KR102019996B1 - 샌드위치 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

코어층; 및 스킨층을 포함하고, 상기 코어층 및 상기 스킨층의 층면(layer surface)에 수직인 방향으로 구획된 외측부와 내측부를 형성하고, 상기 외측부는 패널의 말단을 포함하는 영역이고, 상기 내측부는 패널의 중심을 포함하는 영역이며, 상기 패널의 말단은 라운드 단부(rounded end)로 형성되고, 상기 외측부 내 코어층은 상기 내측부 내 코어층보다 밀도가 큰 샌드위치 패널 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

샌드위치 패널 및 이의 제조방법 {SANDWITCH PANEL AND THE PREPARING METHOD FOR THE SAME}

샌드위치 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

금속 패널과 동일 유사한 구조 강성을 가지면서도 경량화에 효과적인 샌드위치 패널은 건축용 자재 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 일반적으로, 이러한 샌드위치 패널은 두 금속층 사이에 발사 우드(balsa wood), 허니컴 등의 중간층이 존재하는 구조이고, 이러한 중간층에 의하여 동일 두께의 금속 패널보다는 경량화 효과를 확보하기 유리할 수 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0087989호에는 표면재인 알루미늄 판들 사이에 허니컴 구조물을 심재로 포함하여 흡음 판재로 사용되는 샌드위치 구조체가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 샌드위치 패널은 다층 구조이기 때문에 헤밍(hemming) 또는 컷팅(cutting)과 같은 가공 과정에서 층간 계면이 박리되거나, 성형성이 저하되거나, 패널의 단부에 요구되는 형상을 부여하기 어려울 수 있다.

본 발명의 일 구현예는 강성이 우수할 뿐만 아니라, 경량화에 유리하고 얇은 두께 구현이 가능하며, 우수한 가공성을 바탕으로 단부의 외관이 우수한 샌드위치 패널을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는 간단한 공정을 통하여 단부의 가공성을 향상시키고, 우수한 가공성을 바탕으로 단부를 가공함으로써 강성 및 경량화 효과가 모두 우수한 상기 샌드위치 패널을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은 강도 및 강성과 함께 벤딩(bending) 등의 가공에 의한 성형성 및 가공성이 우수한 효과를 구현하는 샌드위치 패널로서 코어층; 및 스킨층을 포함하고, 상기 코어층 및 상기 스킨층의 층면(layer surface)에 수직인 방향으로 구획된 외측부와 내측부를 형성하고, 상기 외측부는 패널의 말단을 포함하는 영역이고, 상기 내측부는 패널의 중심을 포함하는 영역이며, 상기 패널의 말단은 라운드 단부(rounded end)로 형성되어 강성 및 강도가 우수할 뿐만 아니라 경량화에 유리하고 얇은 두께 구현이 가능하며, 단부의 외관이 우수하여 별도의 단부 마감 부품 없이 제품에 적용이 가능한 샌드위치 패널을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예에서, 간단한 공정으로 상기 샌드위치 패널을 제조하는 방법으로서 코어층 및 상기 코어층의 상하부에 스킨층을 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 상기 스킨층을 상기 코어층의 말단으로부터 부분 박리하는 단계; 상기 스킨층이 부분 박리된 코어층 부분을 벤딩(bending)하는 단계; 및 상기 벤딩된 코어층 부분을 열-압착하는 단계를 포함하는 샌드위치 패널 제조방법을 제공한다.

상기 샌드위치 패널은 단부가 우수한 외관을 나타내므로 별도의 단부 마감 부품 없이 다양한 제품에 적용이 가능하고, 전체적으로 얇은 두께의 구현이 가능하여 다양한 제품의 슬림화 및 경량화 경향에 기여할 수 있고, 동시에 금속 판재 대비 일정 수준 이상의 강성 및 강도를 구현할 수 있다.

상기 샌드위치 패널의 제조방법은 간단한 공정으로 상기 샌드위치 패널을 제공할 수 있으며, 상기 샌드위치 패널의 장점에 기인하여 말단의 라운드 단부 형상을 제조함에 있어 우수한 가공성을 구현할 수 있고, 결과적으로 우수한 효과를 구현하는 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 제조방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 샌드위치 패널 제조방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드위치 패널 제조방법으로 제조된 샌드위치 패널의 단면을 촬영한 사진이고, (b)는 본 발명의 다른 구현예에 따른 샌드위치 패널 제조방법으로 제조된 샌드위치 패널의 단면을 촬영한 사진이며, (c)는 종래 기술에 따른 제조방법으로 제조된 샌드위치 패널이 단면을 촬영한 사진이다.
도 6은 도 5의 (a), (b) 및 (c)의 샌드위치 패널을 각각을 개략적으로 도식화하여 나타낸 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, 본 실시예들은 단지 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 영역의 두께를 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, 코어층; 및 스킨층을 포함하고, 상기 코어층 및 상기 스킨층의 층면(layer surface)에 수직인 방향으로 구획된 외측부와 내측부를 형성하고, 상기 외측부는 패널의 말단을 포함하는 영역이고, 상기 내측부는 패널의 중심을 포함하는 영역이며, 상기 패널의 말단은 라운드 단부(rounded end)로 형성되는 샌드위치 패널을 제공한다.

일반적인 샌드위치 패널은 다층 구조로 인해 성형 또는 가공 시에 층간 계면의 박리 현상 등과 같은 문제가 발생하기 때문에 벤딩(bending) 등의 가공으로 단부의 형상을 임의로 조절하기 어렵다. 다층 구조의 샌드위치 패널은 말단의 단면이 날카로운 특성을 가지며 이러한 단면이 외부로 노출될 경우에는 인체 및 주변 환경에 손상을 입힐 수 있고, 디자인 측면에서 외관이 좋지 못한 문제가 생길 수 있다. 따라서, 이러한 샌드위치 패널이 최종 제품에 적용될 때 외부로 노출되는 부품 중 하나로서 적용되는 경우에는 말단의 단면이 외부로 드러나지 않도록 별도의 부품을 이용하여 감싸는 등의 조치가 필요하게 된다.

그러나, 본 발명에 따른 상기 샌드위치 패널은 패널의 말단이 라운드 단부로 형성되는 것으로, 구체적으로 상기 외측부의 스킨층 및 코어층이 라운드 단부를 가짐으로써 별도의 부품 없이도 외부로 노출되는 부분이 수려한 외관을 구현할 수 있고, 별도의 부품이 필요치 않기 때문에 전체적인 중량이 감소하고 얇은 두께의 구현이 가능한 장점을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드위치 패널(100)의 단면을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 샌드위치 패널(100')의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조할 때, 상기 샌드위치 패널(100, 100')은 코어층(10) 및 스킨층(20)을 포함하고, 구체적으로, 상기 스킨층(20)은 상기 코어층(10)의 표면 상에 위치할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조할 때, 상기 샌드위치 패널(100, 100')은 상기 코어층(10) 및 스킨층(20)의 층면에 수직인 방향으로 구획된 외측부(A) 및 내측부(B)를 형성하고, 이 때, 상기 외측부(A)는 패널의 말단을 포함하는 영역이며, 상기 내측부(B)는 패널의 중심을 포함하는 영역이다. 상기 '패널의 말단'은 상기 샌드위치 패널의 측면 가장자리 영역을 일컫는 것이고, 상기 '패널의 중심'은 상기 샌드위치 패널의 양 말단의 중심 영역을 일컫는 것이다.

도 1 및 도 2를 참조할 때, 상기 샌드위치 패널(100, 100')은 패널의 말단이 라운드 단부(rounded end)로 형성된다. 이때, '라운드 단부(rounded end)'로 형성된다는 것은, 패널의 말단에 대한 단면 형상이 소정의 곡률 반경을 갖는 둥근 형상인 것을 의미한다. 상기 샌드위치 패널(100, 100')은 그 제조 과정에서 별도의 부품 없이 라운드 단부로 형성된 말단을 포함하도록 제조됨으로써 얇은 두께 및 우수한 외관을 구현할 수 있고, 경제성 측면에서 유리할 수 있으며, 동시에 금속 판재 대비 일정 수준 이상의 강도 및 강성을 확보하는 장점을 얻을 수 있다.

일반적인 다층 구조의 샌드위치 패널을 벤딩(bending) 등의 방법으로 가공하고자 할 때에는 층간 계면이 박리되는 등의 문제가 발생한다. 이와 달리, 본 발명의 상기 샌드위치 패널은 특정 코어층 및 스킨층을 포함하고, 후술하는 바와 같은 제조방법으로 제조됨으로써 층간 계면이 박리되지 않도록 벤딩(bending) 될 수 있고, 별도의 부품 없이도 라운드 단부(rounded end)를 갖는 말단을 형성할 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 상기 샌드위치 패널은 이러한 라운드 단부의 말단을 가짐으로써 금속 판재 대비 일정 수준 이상의 강성 및 강도를 확보할 뿐만 아니라, 표면 질감 및 외관이 우수한 마감 형상을 확보할 수 있다.

구체적으로, 상기 코어층은 점접착성을 갖는 수지를 포함할 수 있다. 이때, '점접착성'은 점착성 및 접착성 중 어느 하나, 또는 이들 모두를 포괄하는 개념으로 사용될 수 있다.

상기 코어층에 포함되는 수지가 점접착성을 나타냄으로써, 상기 코어층이 상기 스킨층과 단단히 부착될 수 있고, 상기 코어층을 이루는 성분 또는 구성들끼리의 부착성도 향상될 수 있다. 이로써 후술하는 제조방법에서 라운드 단부를 형성하기 위해 벤딩(bending) 및 압착할 때 우수한 가공성 및 성형성을 확보할 수 있으며, 이와 함께 상기 샌드위치 패널의 내구성이 월등히 향상될 수 있다.

상기 점접착성을 갖는 수지는, 구체적으로, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 고무계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀-A형 에폭시 수지, 비스페놀-F형 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지, 선형 지방족 에폭시 수지(Linear aliphatic epoxy resins), 고리형 지방족 에폭시 수지(cycloaliphatic epoxy resins) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있고;

상기 아크릴계 수지는 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 히드록시기 함유 폴리아크릴레이트 수지, 카르복시기 함유 폴리아크릴레이트 수지, 폴리우레탄아크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있고;

상기 고무계 수지는 폴리이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔(SBR) 고무, 폴리이소부틸렌 고무, 실리콘 고무, 부틸 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.

상기 샌드위치 패널의 코어층은 섬유상 충전제를 더 포함할 수 있다. 상기 코어층이 상기 점접착성 수지와 함께 섬유상 충전제를 더 포함하는 경우에 상기 샌드위치 패널이 두께 대비 우수한 강성을 확보할 수 있고, 벤딩(bending) 및 압착 시에 우수한 가공성 및 성형성을 확보할 수 있다.

구체적으로, 상기 섬유상 충전제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 고분자 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 섬유상 충전제는 고분자 섬유를 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 폴리아미드 섬유를 포함할 수 있다. 상기 섬유상 충전제가 폴리아미드 섬유를 포함하는 경우 가격 경쟁력 측면에서 유리하며, 상기 샌드위치 패널의 탄성력이 증가하여 벤딩(bending) 등의 가공 시에 성형성을 향상시키기 유리하고, 경량화 효과 및 강성을 향상시키기에 보다 유리할 수 있다.

예를 들어, 상기 섬유상 충전제는 플로킹(flocking)의 형태로 상기 코어층 내에 포함될 수 있다. 이는 상기 섬유상 충전제를 이용하여 상기 코어층을 제조할 때, 상기 섬유상 충전제를 상기 점접착성을 갖는 수지에 식모함으로써 제조할 수 있다. 이 경우, 후술하는 제조방법에 따라 벤딩(bending) 가공 시에 층간 계면의 박리를 더 효과적으로 방지할 수 있고, 이로써 패널의 말단에 라운드 단부(rounded end)의 형성이 용이하여, 우수한 외관 및 경량화 효과를 갖는 샌드위치 패널을 얻을 수 있다.

상기 섬유상 충전제로 사용되는 섬유는 그 단면의 평균 직경이 약 20㎛ 내지 약 70㎛일 수 있다. 상기 단면의 평균 직경이 약 20㎛ 미만인 경우에는 섬유의 굽힘 응력(bending stress)이 낮아져 구조 강성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 약 70㎛를 초과하는 경우에는 섬유의 가공이 용이하지 않은 문제가 생길 수 있다.

또한, 상기 섬유상 충전제로 사용되는 섬유의 평균 길이는 약 1㎜ 내지 약 3㎜일 수 있다. 상기 섬유의 평균 길이가 약 1㎜ 미만인 경우에는 상기 샌드위치 패널의 지지 강성이 저하하는 문제가 있고, 약 3㎜를 초과하는 경우에는 섬유의 임계 하중(critical stress)이 낮아져 섬유의 좌굴(buckling) 현상이 일어나기 때문에 상기 샌드위치 패널의 구조 강성이 저하될 우려가 있다.

도 1 및 도 2를 참조할 때, 상기 샌드위치 패널(100,100')은 상기 코어층(10)의 표면 상에 위치하는 스킨층(20)을 포함할 수 있다.

상기 스킨층은 알루미늄, 철, 스테인레스강(SUS), 마그네슘, 전기아연도금강판(EGI) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스킨층은 스테인레스강(SUS) 또는 전기아연도금강판(EGI)으로 형성될 수 있고, 이 경우 얇은 두께에도 불구하고 우수한 구조 강성을 확보할 수 있으며, 후속적으로 딥 드로잉(Deep drawing), 헤밍(hemming) 등의 가공을 실시함에 있어서 우수한 성형성을 확보할 수 있다.

도 1을 참조할 때, 상기 샌드위치 패널(100)은 상기 외측부(A) 내 코어층과 상기 내측부(B) 내 코어층의 밀도가 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 샌드위치 패널(100)은 상기 외측부(A) 내 코어층의 밀도가 상기 내측부(B) 내 코어층의 밀도보다 큰 것일 수 있다.

도 1에 도시된 바에 따른 상기 샌드위치 패널(100)의 경우에 상기 외측부(A) 내 코어층이 상기 내측부(B) 내 코어층보다 큰 밀도를 가짐으로써 상기 샌드위치 패널의 말단 영역이 보다 향상된 강도 및 강성을 확보할 수 있고, 이로써 상기 샌드위치 패널이 별도의 단부 마감 부품 없이 최종 제품에 적용되는 경우에 상기 샌드위치 패널의 말단 영역이 외부로 노출됨에도 우수한 장기 내구성을 나타낼 수 있다.

또한, 상기 외측부(A) 내 코어층의 밀도가 상기 내측부(B) 내 코어층의 밀도보다 큰 경우, 그 밀도 차이는 약 0.05 내지 약 0.1 g/㎤일 수 있다. 상기 밀도 차이가 상기 범위를 만족하도록 상기 샌드위치 패널을 제조하기가 용이하며, 이 경우 상기 샌드위치 패널이 말단 영역의 우수한 외관을 확보함과 동시에 전체적으로 적절한 지지 강성 및 구조 강성을 확보할 수 있다.

도 2에 도시된 바에 따른 상기 샌드위치 패널(100')의 경우에는 상기 외측부(A) 내 코어층의 밀도와 상기 내측부(B) 내 코어층의 밀도가 동일할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조할 때, 상기 샌드위치 패널(100, 100')은 상기 외측부(A) 내 코어층과 상기 내측부(B) 내 코어층은 두께가 상이할 수 있고, 상기 외측부 내 코어층의 두께 : 상기 내측부 내 코어층의 두께는 1 : 1 내지 2 : 1의 두께비를 가질 수 있다. 상기 두께비는 상기 외측부 내의 코어층의 총 두께의 합과 상기 내측부 내 코어층의 총 두께의 합의 비를 의미한다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 상기 샌드위치 패널(100)의 경우에는 상기 외측부(A) 내 코어층의 두께 : 상기 내측부(B) 내 코어층의 두께가 1 : 1 이상, 2 : 1 미만의 두께비를 가질 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같은 상기 샌드위치 패널(100')의 경우에는 상기 외측부(A) 내 코어층의 두께 : 상기 내측부(B) 내 코어층의 두께가 2 : 1의 두께비를 가질 수 있다.

상기 외측부 내 코어층 및 상기 내측부 내 코어층이 상기 범위의 두께비를 가짐으로써 상기 샌드위치 패널이 전체적으로 일정 수준의 평면성을 갖는 구조를 가질 수 있고, 이로써 최종 제품에 적용될 때 주변의 다른 부품과의 위치 관계에서 적절한 밀착성을 확보할 수 있고, 그 상부에 다른 부품을 적층하기 용이한 지지 능력을 학보할 수 있다. 또한, 이와 함께 상기 샌드위치 패널의 말단이 라운드 단부로 형성됨으로써 우수한 외관을 나타낼 수 있다.

상기 샌드위치 패널(100, 100')에서 상기 코어층(10)의 두께는 약 0.5㎜ 내지 약 2.0㎜일 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 외측부(A) 내 코어층의 총 두께 및 상기 내측부(B) 내 코어층의 총 두께가 다를 수 있으나, 양자 모두 상기 범위의 두께를 가질 수 있고, 이로써 상기 샌드위치 패널이 적절한 두께를 가질 수 있으며, 두께 대비 우수한 강성 및 강도를 확보하고 경량화 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 스킨층(20)의 두께는 약 0.1㎜ 내지 약 1.0㎜일 수 있다. 상기 스킨층(20)의 두께가 상기 범위를 만족함으로써, 후술하는 상기 샌드위치 패널의 제조방법에서 스킨층을 박리하기 용이하며, 상기 샌드위치 패널이 우수한 구조 강성을 확보할 수 있다. 상기 스킨층(20)의 두께는 스킨층 각각의 두께를 의미한다.

구체적으로, 상기 샌드위치 패널(100, 100')은 디스플레이 장치의 하부커버로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 샌드위치 패널(100)은 유기발광표시소자(OLED) 디스플레이 장치 또는 액정표시장치(LCD)의 하부커버로 사용될 수 있다.

상기 샌드위치 패널(100)은 라운드 단부(rounded end)를 갖는 말단을 통하여 별도의 부품 없이도 우수한 외관을 구현할 뿐만 아니라, 결과적으로 얇은 두께의 구현이 가능하고, 두께 대비 우수한 강도를 나타낼 수 있는 것으로, 유기발광표시소자 디스플레이 장치 또는 액정표시장치의 하부커버로 사용됨으로써 최종 제품의 슬림화 및 경량화 효과를 극대화할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예는, 스킨층, 코어층 및 스킨층이 순차적으로 적층된 적층체를 제조하는 단계; 상기 스킨층 중 적어도 하나를 상기 코어층으로부터 부분 박리하는 단계; 상기 스킨층이 부분 박리된 코어층 부분이 접히도록 상기 적층체를 벤딩(bending)하는 단계; 및 상기 벤딩된 적층체를 압착하는 단계를 포함하는 샌드위치 패널 제조방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 샌드위치 패널 제조방법을 이용함으로써, 패널의 말단이 라운드 단부(rounded end)로 형성되는 상기 샌드위치 패널을 제조할 수 있고, 보다 구체적으로, 벤딩 및 압착 공정을 거치면서도 층간 계면이 박리되지 않아서 우수한 외관 및 내구성을 구현하는 샌드위치 패널을 제조할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 샌드위치 패널 제조방법의 순서를 개략적으로 도시한 것이고, 구체적으로는 도 1의 샌드위치 패널을 제조하기 위한 제조방법의 순서를 개략적으로 도시한 것이다.

또한, 도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 샌드위치 패널 제조방법의 순서를 개략적으로 도시한 것이고, 구체적으로는 도 2의 샌드위치 패널을 제조하기 위한 제조방법의 순서를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3 및 도 4를 참조할 때, 상기 샌드위치 패널 제조방법은 스킨층, 코어층 및 스킨층이 순차적으로 적층된 적층체(200, 200')를 제조하는 단계를 포함하며, 구체적으로, 2개의 스킨층(20) 사이에 코어층(10)을 제조함으로써 적층체(200, 200')를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 코어층 및 상기 스킨층에 관한 사항은 전술한 바와 같다.

보다 구체적으로, 상기 코어층은 점접착성을 갖는 수지 및 섬유상 충전제를 포함할 수 있고, 이 경우 동일 두께의 두 스킨층 사이에 점접착성을 갖는 수지 및 섬유상 충전제를 배치하여 코어층을 제조함으로써, 상기 적층체(200, 200')를 제조할 수 있다.

상기 샌드위치 패널 제조방법은 상기 적층체(200, 200')에서, 상기 스킨층(20) 중 적어도 하나를 상기 코어층(10)으로부터 부분 박리하는 단계를 포함할 수 있다.

도 3을 참조할 때, 상기 스킨층 중 적어도 하나를 상기 코어층으로부터 부분 박리하는 단계는 상기 스킨층의 층면의 말단을 시작 지점으로 하여, 상기 스킨층의 층면의 중심을 향하는 방향으로 부분 박리하는 단계일 수 있다. 상기 스킨층(20)이 상기 코어층(10)의 말단으로부터 부분 박리되는 폭의 크기 또는 범위는 용도 및 필요에 따라 적절하게 설정할 수 있다.

이때, 상기 샌드위치 패널 제조방법은 상기 스킨층(20)을 상기 코어층(10)의 말단으로부터 소정의 영역에 걸쳐 부분 박리한 후에, 상기 스킨층(20)이 부분 박리되어 외부로 드러나게 된 코어층(10') 부분이 접히도록 상기 적층체를 벤딩(bending)하는 단계; 및 상기 벤딩된 적층체를 압착하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 도 3을 참조하면, 상기 코어층(10') 부분이 접히도록 상기 적층체를 벤딩함으로써 코어층 간의 계면이 서로 접하게 되고, 이렇게 벤딩된 적층체를 압착함으로써 상기 코어층 간의 계면이 일체화될 수 있다.

상기 벤딩된 적층체를 압착할 때, 구체적으로 열-압착의 방법을 사용할 수 있다. 상기 코어층 간의 계면이 서로 일체화되도록 압착하기 위하여 열-압착의 방법을 사용하는 것이 유리할 수 있다.

구체적으로, 상기 벤딩된 적층체를 열-압착하는 경우에는, 상기 열-압착이 상기 코어층에 포함되는 성분의 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도에서 수행될 수 있다. 이로써 상기 코어층(10') 간의 계면은 효과적으로 일체화될 수 있으며, 전체적으로 적절한 두께를 갖고 구조적인 강도 및 강성이 우수하면서, 우수한 라운드 단부의 외관을 나타내는 샌드위치 패널을 얻을 수 있다.

예를 들어, 상기 코어층은 에폭시 수지를 포함하는 점접착성 수지 및 폴리아미드 섬유를 포함하는 섬유상 충전제를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 코어층에 포함되는 성분의 유리전이온도(Tg)는 약 50℃ 내지 약 75℃일 수 있고, 상기 벤딩된 코어층 부분은 약 90℃ 내지 약 140℃에서 열-압착할 수 있다.

즉, 상기 열-압착은 상기 코어층에 포함되는 성분의 유리전이온도(Tg)보다 약 40℃ 내지 약 90℃ 높은 온도에서 수행됨으로써 상기 코어층 성분들의 물리적 구조 또는 기능을 손상시키기 않으면서, 벤딩되어 접하게 되는 계면이 효과적으로 일체화되어 고밀도 및 고강성의 단부를 갖는 샌드위치 패널을 제조할 수 있다.

도 4를 참조할 때, 상기 스킨층 중 적어도 하나를 상기 코어층으로부터 부분 박리하는 단계는 상기 스킨층의 층면의 말단으로부터 소정의 거리만큼 이격된 지점을 시작 지점으로 하여, 상기 스킨층의 층면의 중심을 향하는 방향으로 부분 박리하는 단계일 수 있다. 상기 스킨층(20)이 상기 코어층(10)으로부터 부분 박리되는 폭의 크기 또는 범위는 용도 및 필요에 따라 적절하게 설정할 수 있다.

이때, 상기 샌드위치 패널 제조방법은 상기 스킨층(20)을 상기 코어층(10) 으로부터 부분 박리한 후에, 상기 스킨층(20)이 부분 박리되어 외부로 드러나게 된 상기 코어층(10') 부분이 접히도록 상기 적층체를 벤딩(bending)하는 단계; 및 상기 벤딩된 적층체를 압착하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 도 4를 참조하면, 부분 박리에 의하여 외부로 드러나게 된 상기 코어층(10') 부분이 접히도록 상기 적층체를 벤딩하고, 압착함으로써 상기 스킨층 간의 계면이 서로 접할 수 있다.

상기 스킨층을 상기 코어층으로부터 부분 박리하는 단계는 컴퓨터정밀제어(CNC) 공정 또는 와이어커팅(wire cutting) 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 스킨층의 부분 박리가 이와 같은 공정을 이용하여 수행되는 경우에 박리 과정이 용이할 수 있고, 박리되는 폭을 후속하여 벤딩(bending) 및 압착하는 단계에 적합한 폭으로 제어하기에 용이할 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 샌드위치 패널을 제조하는 경우에는 상기 스킨층의 층면의 말단을 시작 지점으로 하여, 상기 스킨층의 층면의 중심을 향하는 방향으로 부분 박리할 수 있고, 이 경우 와이어커팅(wire cutting) 공정을 이용하는 것이 공정 효율 및 경제적인 측면에서 유리할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 샌드위치 패널을 제조하는 경우에는 상기 스킨층의 층면의 말단으로부터 소정의 거리만큼 이격된 지점을 시작 지점으로 하여, 상기 스킨층의 층면의 중심을 향하는 방향으로 부분 박리할 수 있고, 이 경우 컴퓨터정밀제어(CNC) 공정을 이용하는 것이 공정 효율 및 경제적인 측면에서 유리할 수 있다.

도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 샌드위치 패널을 제조하는 경우, 상기 샌드위치 패널을 벤딩 및 압착하는 가공 방법은 굽힘 가공의 일종으로, 소위 헤밍(hemming) 공정으로 일컬을 수 있다. 일반적으로, 판재 형상의 부품을 최종 제품에 적용할 때, 단부의 표면 상에 가공 불량에 의한 돌출부(burr)가 존재할 수 있다. 이러한 돌출부는 인체에 손상을 가하거나, 외관 디자인이 좋지 못한 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 이러한 돌출부(burr)를 안쪽으로 굽히는 가공을 통해 외부에서 보이지 않도록 하는데, 이를 소위 헤밍(hemming) 공정이라 한다.

종래의 샌드위치 패널은 다층 구조에 기인하여 서로 다른 층, 예를 들어 스킨층 및 코어층이 상호 인장되는 정도가 다르고, 전체적으로 인장되는 수준이 낮기 때문에, 이를 가공하기 위해 이러한 헤밍(hemming) 공정을 수행하는 경우, 접히는 부분이 파단되거나 스킨층과 코어층 간의 계면이 박리되는 문제가 생겼다.

그러나, 본 발명에 따른 상기 샌드위치 패널(100, 100')은 전술한 바와 같이, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같은 제조방법을 통해 제조됨으로써 코어층과 스킨층 간의 계면이 박리되지 않으면서, 동시에 말단이 우수한 라운드 단부를 형성하도록 잘 벤딩(bending) 및 압착될 수 있고, 나아가 특정 재질의 코어층 및 스킨층을 포함함으로써 이러한 제조방법을 적용하기에 더 유리한 장점을 얻을 수 있다.

구체적으로, 상기 샌드위치 패널 제조방법에 있어서, 상기 적층체를 벤딩 및 압착하는 헤밍(hemming) 공정의 경우, 상기 샌드위치 패널의 코어층(10)이 점접착성을 갖는 수지 및 섬유상 충전제를 포함함으로써 코어층과 스킨층의 층간 계면이 박리되지 않으면서 벤딩 및 압착되기 유리하고, 결과적으로 외관 및 내구성이 우수한 샌드위치 패널을 제조할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 샌드위치 패널의 코어층(10)은 점접착성을 갖는 수지 및 섬유상 충전제를 포함할 수 있고, 상기 섬유상 충전제가 플로킹(flocking)의 형태로 상기 코어층 내에 포함될 수 있으며, 이 경우 상기 헤밍(hemming) 공정을 수행함에 있어 더 유리한 장점을 얻을 수 있다.

도 5의 (a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 샌드위치 패널 제조방법으로 헤밍(hemming) 처리한 샌드위치 패널의 단면을 촬영한 사진을 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 다른 구현예에 따른 상기 샌드위치 패널 제조방법으로 헤밍(hemming) 처리한 샌드위치 패널의 단면을 쵤영한 사진을 나타낸 것이다. 또한, 도 5의 (c)는 스킨층을 부분 박리시키지 않고 헤밍(hemming) 처리한 샌드위치 패널의 단면을 촬영한 사진을 나타낸 것이다. 또한, 도 6은 도 5의 (a), (b) 및 (c)를 각각 도식화하여 나타낸 것이다.

도 5 및 도 6을 참조할 때, 전술한 바와 같이, 본 발명의 상기 샌드위치 패널 제조방법은, 상기 적층체(200, 200')에서 상기 스킨층(20)의 일부를 상기 코어층(10)으로부터 박리시키고, 이렇게 부분 박리된 스킨층(20)에 의해 외부로 드러나게 된 코어층(10') 부분이 접히도록 벤딩 및 압착하는 헤밍(hemming) 공정을 포함할 수 있다. 이로써, 도 5 및 6의 (c)에 나타난 바와 같이 상기 스킨층(20)을 박리시키지 않고 헤밍(hemming) 처리하는 경우보다 정밀한 형상을 갖는 단부를 형성할 수 있고, 압착된 코어층으로 인하여 일정 수준 이상의 평면성과 함께 우수한 지지 성능을 확보 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

0.3㎜ 두께의 스테인레스강(SUS) 스킨층을 2개 마련하고, 상기 2개의 스킨층 사이에 점접착성의 갖는 에폭시 수지 및 폴리아미드 섬유 충전제를 포함하는 코어층을 1.1㎜의 두께로 제조하여 적층체를 형성하였다. 이때, 상기 폴리아미드 섬유 충전제는 플로킹(floking)의 형태로 코어층이 포함되었다. 이어서, 와이어커팅(wire cutting) 공정을 이용하여, 상기 스킨층 중 하나를 상기 코어층으로부터 부분 박리하였고, 구체적으로는 상기 스킨층의 층면의 양 말단을 시작 지점으로 하여, 층면의 중심을 향하는 방향으로 각각 10㎜ 길이만큼 부분 박리하였다. 상기 스킨층이 부분 박리된 코어층 부분이 양 말단으로부터 각각 5㎜ 길이 지점이 구부러지도록 반으로 접어 벤딩하였고, 접하는 코어층의 계면을 100℃에서 0.3 MPa의 압력으로 열-압착하여 일체화함으로써 샌드위치 패널을 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일한 적층체를 마련하고, 컴퓨터정밀제거(CNC) 공정을 이용하여, 상기 스킨층 중 하나를 코어층으로부터 부분 박리하였고, 구체적으로는 상기 스킨층의 층면의 양 말단으로부터 각각 15㎜ 이격된 지점을 시작 지점으로 하여 층면의 중심을 향하는 방향으로 각각 5㎜ 길이의 폭만큼 부분 박리하였다. 상기 스킨층이 부분 박리된 코어층 부분이 구부러지도록 벤딩하였고, 이로써 접하게 되는 스킨층의 계면을 상온에서 0.3MPa의 압력으로 압착하여 샌드위치 패널을 제조하였다.

비교예 1

0.3㎜ 두께의 스테인레스강(SUS) 스킨층을 2개 마련하고, 상기 2개의 스킨층 사이에 에폭시 수지 및 폴리아미드 섬유 충전제를 포함하는 코어층을 1.1㎜의 두께로 제조하여 적층체를 형성하였다. 이어서, 상기 스킨층을 부분 박리하는 과정 없이, 상기 적층체를 적층체의 양 말단으로부터 각각 5㎜ 길이 지점이 구부러지도록 벤딩한 다음 100℃에서 0.3MPa의 압력으로 열-압착하여 샌드위치 패널을 제조하였다.

비교예 2

1.7㎜ 두께의 스테인리스 스틸 재질의 금속 판재로 이루어진 패널을 준비하였다.

<평가>

(1) 샌드위치 패널의 외관 평가

상기 실시예 1 및 2의 샌드위치 패널에 대하여, 각각 그 단면을 촬영하였고, 그 사진을 각각 도 5의 (a) 및 (b)에 나타내었다. 또한, 상기 비교예 1의 샌드위치 패널에 관한 단면의 촬영 사진은 도 5의 (c)에 나타내었다. 도 5의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1 및 2의 샌드위치 패널은 상기 스킨층을 부분 박리한 후에 코어층을 벤딩하고, 적절한 온도 및 압력에서 압착함으로써, 우수한 라운드 단부(rounded end)의 형상을 구현하는 것을 알 수 있다. 반면, 상기 비교예 1의 샌드위치 패널은 상기 스킨층을 부분 박리하지 않고 벤딩 및 압착하고자 한 것으로, 접하는 스킨층이 근접하게 밀착되지 못하고 이격되어 단부의 외관이 좋지 못한 것을 알 수 있다.

즉, 상기 실시예 1 및 2의 샌드위치 패널은 그 자체의 단부가 외관에 드러나는 부품으로 사용되기에 적합한 반면, 상기 비교예 1의 샌드위치 패널은 벤딩 및 열 압착을 통해 이러한 부품에 적합한 외관을 구현하기 어려우며, 요구되는 단부의 외관 확보를 위해 별개의 부품이 더 필요한 것을 알 수 있다.

(2) 밀도 및 두께의 측정

상기 실시예 1 및 2와 상기 비교예 1의 샌드위치 패널에 대하여, 각각 외측부 내 코어층 및 내측부 내 코어층의 밀도와 두께를 측정하여, 하기 표 1에 기재하였다.

(3) 스프링 백( spring back ) 테스트 각도의 측정

상기 실시예 1 및 2와 상기 비교예 1의 샌드위치 패널에 대하여, 제조 이후 상온에서 스프링 백 테스트 각도를 측정하였다. 상기 스프링 백 테스트 각도란 상기 샌드위치 패널의 제조 과정에서 라운드 단부를 형성하기 위해 벤딩 및 압착한 이후에 벤딩된 부분의 탄성에 의한 스프링 백(spring back) 현상이 발생하여 계면이 소정의 각도를 이루는 경우, 그 각도를 나타내는 것이다. 예를 들어, 상기 비교예 1의 경우에는 도 6의 (c)에 표시된 각도(θ)를 측정한 것이다. 상기 실시예 1 및 2와 상기 비교예 1의 측정 결과 값은 하기 표 1에 기재하였다.

	코어층 밀도[g/㎤]		코어층 두께[㎜]		스프링 백(spring back) 테스트 각도
	외측부	내측부	외측부	내측부
실시예 1	0.68	0.63	1.9	1.1	0°
실시예 2	0.63	0.63	2.2	1.1	2°
비교예 1	0.63	0.63	2.2	1.1	6°

상기 표 1의 결과를 참조할 때, 상기 실시예 1은 벤딩 및 압착 과정에서 코어층의 계면끼리 접하여 일체화되는 것으로, 상기 외측부 내 코어층이 상기 내측부 내 코어층보다 밀도가 큰 것이고, 상기 외측부 내 코어층의 두께 : 상기 내측부 내 코어층의 두께가 2 : 1 미만의 두께비를 갖는 것을 알 수 있다.

상기 실시예 2는 벤딩 및 압착 과정에서 스킨층의 계면끼리 접하게 되는 것으로, 상기 외측부 내 코어층과 상기 내측부 내 코어층의 밀도가 실질적으로 다르지 않으며, 상기 외측부 내 코어층의 두께 : 상기 내측부내 코어층의 두께가 2 : 1의 두께비를 갖는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 비교예 1은 스킨층을 부분 박리하는 과정 없이 양 말단을 벤딩 및 열 압착하는 것으로, 코어층의 밀도 및 두께에 있어서는 상기 실시예 2와 동일 또는 유사한 것이나, 전술한 바와 같이, 상기 실시예 2에 비하여 스킨층끼리 근접하게 밀착되지 못하여 전체적으로 일정 수준 이상의 평면성을 구현하지 못하며 우수한 라운드 단부를 형성하지 못하였다.

또한, 상기 실시예 1은 벤딩 및 압착 과정에서 코어층의 계면끼리 접하여 일체화된 것으로, 스프링 백(spring back) 테스트 각도가 0°임을 알 수 있었다. 즉, 코어층의 일체화로 인해 벤딩 및 압착된 형상이 그대로 잘 유지되며, 이로써 샌드위치 패널이 일정 수준 이상의 평면성을 확보함을 알 수 있었다. 다만, 상기 실시예 2의 경우에는 동일 과정에서 스킨층의 계면끼리 접하게 되는 것으로 스킨층이 일체화되지는 못하기 때문에 스프링 백(spring back) 테스트 각도가 상기 실시예 1의 경우보다는 크게 나타남을 알 수 있었다. 그러나, 상기 실시예 2는 스킨층의 부분 박리 과정 없이 벤딩 공정을 수행한 비교예 1의 경우에 비해서는 스프링 백(spring back) 테스트 각도가 작게 나타났고, 이로써 상기 실시예 1 및 2의 경우가 상기 비교예 1에 비하여 우수한 외관 및 평면성을 구현함을 알 수 있었다.

(3) 구조 강성의 측정

상기 실시예 1 및 2의 샌드위치 패널에 대하여, 라운드 단부를 형성하기 전의 1.7㎜ 두께의 적층체 상태에서 강성 측정 방법(ASTM C393)에 따라 만능시험기(INSTRON 5569A) 장치를 이용하여, 구조 강성을 측정하였고, 상기 비교예 2의 1.7㎜ 두께의 스테인리스 스틸 재질의 금속 판재에 대해서도 동일한 방법으로 구조 강성을 측정하였다. 또한, 상기 실시예 1 및 2의 적층체에 대하여 총 질량(g)을 총 부피(㎤)로 나누어 평균 밀도를 산출하였고, 상기 비교예 2의 금속 판재에 대해서도 동일한 방법으로 평균 밀도를 산출하였다. 그 결과는 하기 표 2에 기재된 바와 같다.

	적층체의 두께[㎜]	구조 강성[Nmm]	평균 밀도[g/㎤]
실시예 1 및 2	1.7	49130	4.3
비교예 2	1.7	70423	7.8

상기 표 2의 결과를 참조할 때, 상기 실시예 1 및 2의 샌드위치 패널을 제조하기 위한 적층체는 이의 구조 강성이 동일 두께의 비교예 2의 금속 판재의 구조 강성의 약 65% 이상이었고, 구체적으로 약 69% 내지 약 70% 정도로 나타났다. 따라서, 상기 실시예 1 및 2의 샌드위치 패널이 금속 판재 대비 일정 수준 이상의 강성을 확보함을 알 수 있었다. 즉, 상기 실시예 1 및 2의 경우에는 상기 적층체를 가공하여 별도의 부재 없이 우수한 외관 형상을 구현하는 샌드위치 패널을 제조할 수 있었고, 구체적으로는 디스플레이 장치의 하부커버 등에 사용되어 미감적 효과와 적절한 강성을 함께 확보함을 알 수 있었다.

또한, 상기 실시예 1 및 2의 적층체는 동일 부피를 갖는 비교예 2의 금속 판재에 비하여 현저히 낮은 평균 밀도를 구현하는 것으로 월등한 경량성의 효과를 구현함을 알 수 있었다. 구체적으로, 상기 실시예 1 및 2의 적층체의 평균 밀도는 상기 비교예 2의 금속 판재의 평균 밀도의 약 60% 미만이고, 구체적으로는 약 55% 내지 약 56% 정도로 나타났다. 이로써, 상기 실시예 1 및 2의 경우에는 상기 적층체를 가공하여 별도의 부재 없이 우수한 외관 형상을 구현하는 샌드위치 패널을 제조할 수 있었고, 구체적으로는 디스플레이 장치의 하부커버 등에 사용되어 미감적 효과와 경량화 및 슬림화 효과를 함께 확보함을 알 수 있었다.

100, 100': 샌드위치 패널
200, 200': 적층체
10, 10': 코어층
20: 스킨층
A: 외측부
B: 내측부

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14. 스킨층, 코어층 및 스킨층이 순차적으로 적층된 적층체를 제조하는 단계;
    상기 스킨층 중 적어도 하나를 상기 코어층으로부터 부분 박리하는 단계;
    상기 스킨층이 부분 박리된 코어층 부분이 접히도록 상기 적층체를 벤딩(bending)하는 단계; 및
    상기 벤딩된 적층체를 압착하는 단계를 포함하고,
    상기 스킨층 중 적어도 하나를 상기 코어층으로부터 부분 박리하는 단계는, 상기 스킨층의 층면의 말단으로부터 소정의 거리만큼 이격된 지점을 시작 지점으로 하여, 상기 스킨층의 층면의 중심을 향하는 방향으로 부분 박리하는 단계인
    샌드위치 패널의 제조방법.
    
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18. 제14항에 있어서,
    상기 스킨층이 부분 박리된 코어층 부분이 접히도록 적층체를 벤딩(bending)함으로써 스킨층 간의 계면이 접하게 되는
    샌드위치 패널의 제조방법.
    
19. 제14항에 있어서,
    상기 스킨층을 상기 코어층으로부터 부분 박리하는 단계는 컴퓨터정밀제어(CNC) 공정 또는 와이어커팅(wire cutting) 공정을 이용하여 수행되는
    샌드위치 패널 제조방법.

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