KR102077993B1 - 이중 발포시트가 도입된 구조의 경량 샌드위치 구조물 - Google Patents

이중 발포시트가 도입된 구조의 경량 샌드위치 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 충격저항층; 상기 충격저항층의 상면에 적층형성된 제1 발포층; 상기 제1 발포층의 상면에 적층형성된 제2 발포층; 및 상기 제2 발포층의 상면에 적층형성된 마모저항층을 포함하되, 상기 충격저항층은 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 포함하고, 상기 제1 발포층은 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 포함하며, 상기 제2 발포층은 폴리프로필렌, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 포함하고, 상기 마모저항층은 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 샌드위치 구조물을 제공한다.
본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물은 이종 고분자 소재로 이루어진 충격저항층과 마모저항층을 각각 포함하여 내충격성과 내마모성의 모두 우수한 특성을 나타낼 수 있고, 상기 충격저항층과 마모저항층과 접착력이 우수한 제1 발포층 및 제2 발포층의 이중 발포시트층이 도입되어 박리강도가 높을 뿐만 아니라, 다층 구조물의 경량화를 달성할 수 있다.

Description

이중 발포시트가 도입된 구조의 경량 샌드위치 구조물{Light-weight sandwich structure comprising double foam sheet}
본 발명은 발포시트가 이중으로 도입되어 우수한 강도 발현 및 동일 부피 대비 경량화가 가능하고, 이종 고분자 수지의 특성을 모두 도입하여 내마모성과 내충격성 등의 특성이 우수하면서도, 박리 강도가 높은 다층 구조의 경량 샌드위치 구조물에 관한 것이다.
샌드위치 구조물은 기계적 물성이 우수한 고분자 수지층 사이에 발포에 의해 상대적으로 가벼운 경량의 발포층을 접합한 구조로 이루어져 구조물의 경량화가 가능하고, 기계적 강도, 강성, 내피로성, 내흡음성 등의 물성이 뛰어나며, 설계, 제조, 품질, 경제성 등의 면에서도 우수하여 자동차, 선박, 건축물 등을 비롯한 다양한 분야에서 구조 재료로 널리 사용되고 있다.
상기 샌드위치 구조물은 단층의 발포체를 만든 후에 별도의 접합 공정을 통해서 판상의 고분자 수지층을 발포체의 일측에 적층하여 제조되고 있으며, 상기 접합 공정을 이용한 적층방법으로 열을 이용한 열접착방법(thermal lamination)과 접착제를 이용한 접착방법이 널리 알려져 있다.
하지만, 상기와 같은 열접착 방법을 이용하여 샌드위치 구조물을 제조하는 경우, 미리 발포된 발포체가 열에 의해 컬(curl)을 형성시키거나, 발포된 기포의 사이즈가 줄어드는 현상에 의해 발포시트의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 또한, 접착제를 이용한 적층은 접착제가 발포시트 내의 기공에 스며들어 물성을 저하시키는 문제가 발생될 수 있어, 최근, 상기 샌드위치 구조물을 형성시키기 위한 두 가지 이상의 수지(resin)를 동시에 압출 발포시켜 제조하는 공압출 기술이 널리 활용되고 있다.
하지만, 기존에는 이종 고분자 수지층을 발포층의 양면에 각각 적층하여 이종 고분자 수지의 특성을 모두 포함하는 다층 구조의 경량 샌드위치 구조물과 이를 제조하는 방법에 관한 기술 내용은 개시된 바 없어 이에 대한 연구가 필요하다.
(문헌 01) 한국공개특허 제10-2017-0100945호 (공개일 : 2017.09.05.) (문헌 02) 한국공개특허 제10-2017-0140105호 (공개일 : 2017.12.20.) (문헌 03) 한국공개특허 제10-2016-0053168호 (공개일 : 2016.05.13.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 내충격성과 내마모성이 우수한 각각의 이종 고분자 수지를 이용해 양측에 표면층을 각각 형성시키고, 상기 이종 고분자 수지와 상용성이 우수한 고분자 수지를 이용해 상기 표면층의 내부에 발포시트층을 이중으로 각각 형성시켜, 우수한 강도 발현 및 동일 부피 대비 경량화가 가능하고, 이종 고분자 수지의 특성을 모두 도입하여 내마모성과 내충격성 등의 특성이 우수하면서도 쉽게 박리되지 않는 다층 구조의 경량 샌드위치 구조물에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 충격저항층; 상기 충격저항층의 상면에 적층형성된 제1 발포층; 상기 제1 발포층의 상면에 적층형성된 제2 발포층; 및 상기 제2 발포층의 상면에 적층형성된 마모저항층을 포함하되, 상기 충격저항층은 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 포함하고, 상기 제1 발포층은 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 포함하며, 상기 제2 발포층은 폴리프로필렌, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 포함하고, 상기 마모저항층은 폴리프로필렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 샌드위치 구조물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 경량 샌드위치 구조물에 포함되는 상기 제1 발포층은 평균직경이 10 내지 1000 ㎛인 기포가 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 제2 발포층은 평균직경이 10 내지 200 ㎛인 기포가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 경량 샌드위치 구조물에 구비되는 상기 충격저항층은 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 15%의 두께를 가지고, 상기 제1 발포층은 구조물의 전체 두께에 대해 45 내지 85%의 두께를 가지며, 상기 제2 발포층은 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 25%의 두께를 가지고, 상기 마모저항층은 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 15%의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 경량 샌드위치 구조물은 공압출 방법(co-extrusion method)을 이용해 상기 충격저항층, 제1 발포층, 제2 발포층 및 마모저항층을 일체화하여 제조한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물은 이종 고분자 소재로 이루어진 충격저항층과 마모저항층을 각각 포함하여 내충격성과 내마모성의 모두 우수한 특성을 나타낼 수 있고, 상기 충격저항층과 마모저항층과 접착력이 우수한 제1 발포층 및 제2 발포층의 이중 발포시트층이 도입되어 박리강도가 높을 뿐만 아니라, 다층 구조물의 경량화를 달성할 수 있다.
상기 경량 샌드위치 구조물은 각층을 형성하는 원료의 단점을 층간의 상호 보완관계로 해소할 수 있어 층간의 물성차이에 의해 발생되는 박리현상을 최소화할 수 있고, 물성이 우수하여 다양한 용도로 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 공압출 방법을 이용하여 경량 샌드위치 구조물을 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 공압출 방법을 수행하기 위해 사용되는 티-다이스의 일례를 모식적으로 나타낸 개념도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물(10)은 충격저항층(100); 상기 충격저항층(100)의 상면에 적층형성된 제1 발포층(200); 상기 제1 발포층(200)의 상면에 적층형성된 제2 발포층(300); 및 상기 제2 발포층(300)의 상면에 적층형성된 마모저항층(400)을 포함하는 다층 구조를 갖는다.
상기 충격저항층(100)은 외부에서 가해지는 충격을 흡수하여 경량 샌드위치 구조물(10)에 가해지는 외부 충격을 완화시켜 보호 대상물을 보호하는 역할을 하며, 상기 충격저항층(100)은 탄성이 우수한 고분자 소재인 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트(glycol modified polyethylene terephthalate, PETG) 수지를 이용해 형성시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 충격저항층(100)에 포함되는 상기 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(glycol- modified polyethylene terephthalate, PETG)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 수지에 1,4-사이클로헥산디메탄올(1,4-cyclohexanedimethanol)을 공중합한 것으로서, 두꺼운 두께의 층 또한 용이하게 형성시킬 수 있으며, 저온 가공성과 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 광택성, 내화학성, 인쇄성 등의 특성이 좋고 환경 호르몬 물질을 함유하지 않으며, 소각시 유해물질이 발생되지 않아 환경 친화적이라는 특성을 갖는다.
상기 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 바람직하게는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 및 1,4-사이클로헥산디메탄올을 4:1의 중량비로 혼합한 혼합물을 공중합하여 형성시킨 것을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 경량 샌드위치 구조물(10)에 우수한 내충격성을 부여하는 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물(10)은 상기와 같은 충격저항층(100)의 상면에 제1 발포층(200)이 적층 형성된 구조를 가지며, 상기 제1 발포층(200)은 반복충격에 대한 완충성이 우수하고 샌드위치 구조물(10)의 경량화를 달성할 수 있으면서도, 상기 충격저항층(100) 및 후술할 제2 발포층(300)과 상용성이 뛰어나 우수한 표면 접합력을 부여할 수 있어 박리강도가 높은 샌드위치 구조물(10)을 형성할 수 있다.
상기 제1 발포층(200)은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴산 수지(acrylic acid resin, AA) 및 발포핵제를 포함하는 혼합물을 이용해 형성시킨 것일 수 있으며, 이와 같은 제1 발포층(200)은 발포력이 우수하면서도 유해물질을 생성하지 않는 폴리프로필렌과 상기 충격저항층과 상용성을 향상시킬 수 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 접합력을 향상시켜 공압출에 의해 박리강도가 높은 구조물을 형성할 수 있는 아크릴산 수지를 혼합한 혼합물을 이용해 형성시킬 수 있다.
상기 발포핵제는 물리적 발포제, 화학적 발포제 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 물리적 발포제는 이산화탄소, 질소, 공기, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로에탄, 디클로로디플루오로메탄, 디클로로모노플루오로메탄 및 트리클로로모노플루오로메탄 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 바람직하게는, 질소 가스, 이산화탄소 가스를 사용할 수 있으며, 고배율의 발포층을 생성할 수 있는 장점이 있다.
상기 화학적 발포제는, 중탄산나트륨, 중탄산나트륨과 유기산의 혼합물, 아조디카르복실산 아미드, 이소시아네이트 화합물, 아조 또는 디아조 화합물, 히드라진 화합물, 니트로소 화합물, 세미카르바지드 화합물, 아지-화합물, 트리아졸 화합물 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 바람직하게는, 중탄산나트륨을 사용할 수 있다.
특히, 상기 아크릴산 수지는 아크릴레이트 모노머를 포함하는 공중합체로서, 접착력이 우수한 아크릴산 수지를 발포층의 형성시 첨가하여 발포시킴에 따라 박리강도가 높은 경량 샌드위치 구조물을 제조할 수 있다.
기존에는 상기 폴리프로필렌 수지로 제조한 판형상 부재의 경우, 비극성을 나타내어 공압출 방법(coextrusion method)을 통해서 샌드위치 구조물 형성시 쉽게 박리되는 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명에서는 아크릴산 수지를 포함시키도록 하여 각층의 접착력이 더욱 향상됨에 따라 박리강도가 더욱 향성된 구조물(10)을 형성시킬 수 있게 된다.
상기 제1 발포층(200)은 폴리프로필렌 수지 45 내지 60 중량부, 폴리에틸렌 30 내지 50 중량부, 아크릴산 수지 5 내지 15 중량부와 중탄산나트륨을 포함하는 발포핵제 3 내지 15 중량부를 혼합해 제조한 혼합물을 이용해 형성시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 제1 발포층(200)은 평균직경이 10 내지 1000 ㎛인 기포가 형성된 것일 수 있으며, 상기 제1 발포층(200)에 형성된 기공의 평균직경이 10 ㎛ 미만인 경우, 굴곡 강도가 낮고 상기 충격저항층(100)을 통해 전달되는 충격이 완충되지 못해 박리강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 기공의 평균직경이 1000 ㎛를 초과하는 경우에는 샌드위치 구조물(10)의 기계적 물성이 감소되는 문제가 발생할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제1 발포층(200)에 형성된 기공의 평균직경은 300 내지 500 ㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물(10)은 상기 제1 발포층(200)의 상면에는 제2 발포층(300)이 적층형성된 구조를 가지며, 이와 같이 이중의 발포층(200, 300)을 포함하는 샌드위치 구조물은 경량화를 달성할 수 있다. 상기와 같은 제2 발포층(300)은 폴리프로필렌 수지 및 아크릴산 수지를 포함하는 혼합물을 이용해 형성시킨 것일 수 있으며, 발포력이 우수하면서도 유해물질을 생성하지 않고, 상기 제1 발포층(200) 및 후술할 마모저항층(400)과 상용성을 향상시킬 수 있는 폴리프로필렌과 접합력을 향상시켜 공압출에 의해 박리강도가 높은 구조물을 형성할 수 있는 아크릴산 수지를 혼합한 혼합물을 이용해 형성시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 발포층(300)은 상기 제1 발포층(200) 및 후술할 마모저항층(400)과 상용성이 뛰어나 우수한 표면 접합력을 부여할 수 있어 박리강도가 높은 샌드위치 구조물(10)을 형성시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 발포층(300)은 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴산 수지 및 발포핵제를 포함하는 혼합물을 이용해 형성시킨 것일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 제2 발포층(300)은 폴리프로필렌 75 내지 90 중량부, 아크릴산 수지 5 내지 15 중량부 및 발포핵제 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 혼합물을 이용해 형성시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 제2 발포층(300)은 평균직경이 10 내지 200 ㎛인 기포가 형성된 것일 수 있으며, 상기 제2 발포층(300)에 형성된 기공의 평균직경이 10 ㎛ 미만인 경우 샌드위치 구조물(10)의 경량화가 힘들고, 200 ㎛를 초과하는 경우에는 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 제2 발포층(300)은 30 내지 100 ㎛ 크기의 평균직경을 갖는 기공을 형성시킬 수 있으며, 이와 같은 제2 발포층(300)은 마모저항층(400)으로 전달되는 충격을 최소화하고, 제1 발포층(200) 및 마모저항층(400)과 우수한 접합력을 형성하여 샌드위치 구조물(10)의 박리강도를 증가시키고 장기 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 제1 발포층(200)과 제2 발포층(300)은 유사한 종류의 수지를 발포하여 형성되나, 발포시 유량 및 생산 라인속도를 조절하고, 발포핵제의 함량을 조절하여 발포 배율을 낮춤으로써 각층 별로 상이한 크기의 기공을 형성시킬 수 있으며, 이와 같은 이중 구조의 발포층(200, 300)이 형성됨에 따라 우수한 기계적 강도를 가지고 박리강도가 높은 샌드위치 구조물(10)을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물(10)은 상기 제2 발포층(300)의 상면에 마모저항층(400)이 적층형성된 구조를 가지며, 상기 마모저항층(400)은 폴리프로필렌 수지를 이용해 형성시킬 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 표면경도가 높아 내마모성이 우수한 특성을 가지며, 상기 제2 발포층(300)과 상용성이 우수하여 제2 발포층(300)에 강하게 접합되는 특성을 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 상기 마모저항층(400)을 형성하는 폴리프로필렌 수지는 흐름성이 높은 변성 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 변성 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 및 무수말레인산을 그래프트 중합시킨 폴리프로필렌 그래프트 중합체를 대표적인 예로 들 수 있으며, 폴리프로필렌 및 무수말레인산을 각각 6:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 그래프트 중합시킨 것을 사용할 수 있고, 이와 같은 폴리프로필렌 수지는 내마모성은 물론 공압출시 성형성이 우수하다.
상기와 같은 변성 폴리프로필렌 수지는 비극성 올레핀 수지로서 발포특성은 우수하나 이종 고분자 수지와의 상용성이 떨어져 접합특성이 좋지 않아 박리강도가 현저히 떨어지는 기존의 폴리프로필렌 수지의 문제점을 해결할 수 있으며, 이종 고분자 수지를 동시에 도입하여 내마모성과 내충격성을 동시에 가지면서도 경량화를 달성할 수 있는 경량 샌드위치 구조물(10)을 형성할 수 있게 된다.
보다 바람직하게는, 상기 마모저항층은 상기 변성 폴리프로필렌 수지 80 내지 120 중량부 및 탈크 1 내지 10 중량부를 포함하는 혼합물을 이용해 형성시킬 수 있다.
일례로, 상기 경량 샌드위치 구조물(10)은, 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 100 중량부 및 탈크 1 중량부를 포함하는 혼합물을 용융시킨 제1 용융물을 이용해 충격저항층을 형성시키고, 폴리프로필렌(PP) 수지 50 중량부, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 40 중량부, 아크릴산(AA) 수지 10 중량부를 포함하는 혼합물 100 중량부와 중탄산나트륨 5 중량부를 혼합하여 제조한 혼합물을 용융시킨 제2 용융물을 이용해 제1 발포층을 형성시키고, 폴리프로필렌(PP) 80 중량부 및 아크릴산 수지(AA) 10 중량부(8:1의 중량비)를 혼합하여 제조한 혼합물을 용융시킨 제3 용융물을 이용해 제2 발포층을 형성시키고, 변성 폴리프로필렌 수지(PP) 100 중량부 및 탈크 2 중량부를 혼합하여 제조한 혼합물을 용융시킨 제4 용융물을 이용해 제2 발포층을 이용해 마모저항층을 형성시킬 수 있다.
따라서, 상기와 같은 경량 샌드위치 구조물(10)은 내충격성과 내마모성이 우수한 각각의 이종 고분자 수지를 이용해 외측 양면에 표면층으로 충격저항층(100)과 마모저항층(400)이 각각 형성되고, 상기 이종 고분자 수지와 결합력이 우수한 고분자 수지를 이용해 상기 표면층의 내부에 제1 발포층(200)과 제2 발포층(300)을 포함하는 발포시트층을 이중으로 각각 형성시켜, 우수한 강도 발현 및 동일 부피 대비 경량화가 가능하고, 이종 고분자 수지의 특성을 모두 도입하여 내마모성과 내충격성 등의 특성이 우수하면서도 쉽게 박리되지 않는 특성을 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 상기 경량 샌드위치 구조물(10)은 상기 충격저항층(100)을 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 15%의 두께를 갖도록 형성시키고, 상기 제1 발포층(200)을 구조물의 전체 두께에 대해 45 내지 85%의 두께를 가지도록 형성시키며, 상기 제2 발포층(300)을 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 25%의 두께를 가지도록 형성시키고, 상기 마모저항층(400)을 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 15%의 두께를 갖도록 형성시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 충격저항층(100)의 두께가 5% 미만일 경우 두께가 얇아 내충격성이 저하되고, 생산시 경량 샌드위치 구조물(10)이 휘어지는 문제가 발생할 수 있고, 15%를 초과할 경우 무게가 증가되어 경량화를 달성하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 상기 마모저항층(400)의 두께가 5 중량% 미만일 경우 내마모성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 25%를 초과할 경우 무게가 증가되어 경량화를 달성하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 제1 발포층(200)은 경량 샌드위치 구조물(10)의 전체 두께에 대해 두께가 45% 미만일 경우 충분한 완충성을 나타내기 힘든 문제가 발생할 수 있고, 85%를 초과할 경우 쉽게 파단되는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 제2 발포층(300)은 두께가 5% 미만일 경우 마모저항층(400)을 충분히 지지하기 힘든 문제가 발생할 수 있고 25%를 초과할 경우 쉽게 부스러져 기계적 물성이 감소되는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 경량 샌드위치 구조물(10)은 총두께가 0.5 내지 30 mm, 바람직하게는, 1 내지 20 mm일 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물(10)을 형성하는 각층은 무기필러, 산화방지제, 자외선 흡수제, 가공활제, 광안정제, 형광증백제, 안료, 염료, 상용화제, 강화제, 난연제, 가교제, 가교 조제, 가소제, 증점제, 감점제 등과 같은 첨가물을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 특히, 상기 충격저항층(100)과 마모저항층(400)은 각각 결정화 핵제, 결정화 촉진제 등을 추가로 포함하도록 구성할 수도 있다.
구체적으로, 상기 무기필러는 경량 샌드위치 구조물의 기계적 물성과, 각 층의 결합력을 향상시키는 역할을 하며, 탈크(talc), 탄산칼슘(CaCO3), 클레이(clay), 마그네사이트(magnesite), 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 상기 무기필러가 과량 혼합되면 비중이 증가하여 경량성을 저해할 수 있으므로 적정량을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 산화방지제는 구조물의 노화를 방지하여 장기 내구성을 향상시키는 역할을 하며, 1,1,1-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-터셔리-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-터셔리-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 테트라키스-[메틸렌-3-(3'5'-디-터셔리-부틸-4-히드록시페닐)프로피네이트], 비스[3,3'-비스-(4'-하이드록시-3'-터셔리-부틸페닐)부틸릭엑시드]글리콜에스테르, 1,3,5-트리스(3',5'-디-터셔리-부틸-4'히드록시벤질)-SEC-트리아진-2,4,6-트리온, 3,5-디-터셔리-부틸-4-히드록시히드로시나메이트 옥타데실, 트리스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)포스페이트, 시클로 네오펜탄테트라일 비스(2,4-디-터셔리-부틸페닐)포스페이트 및 1,2-비스(3,5-디-터셔리-부틸-4-히드록시히드로시나모일)히드라진 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 자외선으로부터 구조물의 물성변화를 차단하여 안정화시키고, 변색 및 노화를 방지하여 내후성을 향상시키는 역할을 하며, 벤조페논계, 페닐실리케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)세바케이트, 2-(3'-5'-디-터셔리-부틸-2'-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(3,5-디-터셔리-페닐-2-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(3'-터셔리-부틸-2'-히드록시-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 힌다드아민계 자외선 안정제 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
상기 가공활제는 마찰계수를 낮추어 공압출 공정을 통해 경량 샌드위치 구조물 제조시 마찰계수를 낮추어 원활한 공압출 공정을 수행할 수 있도록 하며, 스테아르산아연, 올레아미드, 에루카아미드, 스테아르아미드, 베헨아미드, 지방산아민, 불소 수지 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물(10)은 표면층의 내부에 제1 발포층(200) 및 제2 발포층(300)을 포함하는 발포시트가 이중으로 구비되어 경량화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 이종 고분자 소재로 이루어진 충격저항층(100)과 마모저항층(400)이 표면층으로 형성되어 내충격성과 내마모성의 모두 우수한 특성을 갖추고 있고, 박리강도가 높아 다양한 용도로 활용이 가능하다.
특히, 상기 경량 샌드위치 구조물은 각층을 형성하는 원료의 단점을 층간의 상호 보완관계로 해소하여 층간의 물성차이에 의해 발생되는 박리현상을 최소화할 수 있다.
상기한 바와 같은 경량 샌드위치 구조물은 열간압착, 공압출, 접착제를 이용한 접합, 연신법 등과 같이 샌드위치 구조물을 제조하는 통상적인 다양한 방법을 이용해 발포 및 접착을 수행하여 제조할 수 있다.
일례로, 상기 경량 샌드위치 구조물은 압출 방법을 통해 충격저항층, 제1 발포층 및 제2 발포층, 마모저항층을 형성하는 시트 또는 필름을 제조한 다음, 제조한 시트 또는 필름을 열간압착 방법으로 가압하여 일체화시킨 것일 수 있다.
또 다른 예로, 상기 경량 샌드위치 구조물은 충격저항층과 제1 발포층을 공압출 방법으로 동시에 압출하여 적층물을 제조하고, 제2 발포층과 마모저항층을 공압출 방법으로 동시에 압출하여 적층물을 제조한 다음, 각각의 적층물에서 제1 발포층과 제2 발포층이 접합되도록 열간압착 방법으로 접합하여 제조한 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 경량 샌드위치 구조물은 공압출 방법을 이용하여 제조한 것일 수 있으며, 이와 같은 공압출 방법은 접착제를 별도로 사용하지 않고 각층을 일체화할 수 있으며, 하기에 2개 이상의 압출기가 구비된 티-다이스와 공압출 방법을 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 공압출 방법을 이용하여 경량 샌드위치 구조물을 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물은, (a) 제1 압출기에 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 공급하여 제1 용융물을 제조하는 단계; (b) 제2 압출기에 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 공급하여 제2 용융물을 제조하는 단계; (c) 제3 압출기에 폴리프로필렌, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 공급하여 제3 용융물을 제조하는 단계; (d) 제4 압출기에 폴리프로필렌 수지를 공급하여 제4 용융물을 제조하는 단계; 및 (e) 상기 단계 (a) 내지 (d)에서 제조한 제1 내지 제4 용융물을 티-다이스(T-Dies)에 공급하고 동시에 공압출하는 단계;를 포함하는 공압출 방법을 이용해 제조할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 방법으로 제조한 경량 샌드위치 구조물(10)은 상기 제1 용융물로 형성시키는 충격저항층(100), 상기 충격저항층(100)의 상면에 제2 용융물로 형성시키는 제1 발포층(200), 상기 제1 발포층(200)의 상면에 제3 용융물로 형성시키는 제2 발포층(300) 및 상기 제2 발포층(300)의 상면에 제4 용융물로 형성시키는 마모저항층(400)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
구체적으로, 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물을 제조하기 위해 사용되는 공압출 방법은, 압출기가 2개 이상 구비된 티-다이스를 이용해 수행하여 경량 샌드위치 구조물을 제조할 수 있으며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 공압출 방법을 수행하기 위해 사용되는 티-다이스의 일례를 모식적으로 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면, 상기 티-다이스(500)는, 4개의 압출기(510, 530, 550, 570)와 연결된 구조를 가지고 있다. 상기 제1 압출기(510)를 예로 들어 각각의 압출기(510, 530, 550, 570)의 구조를 상세히 설명하면, 상기 제1 압출기(510)는 호퍼(511), 바렐(513) 및 압출 스크류(515)를 포함하는 구조를 가지며, 상기 호퍼(511)는 바렐(513)의 수용공간으로 각각의 원료를 공급하는 역할을 하며, 상기 바렐(513)은 히터(514)가 구비되어 내부 수용공간을 고온으로 가열하여 용융시키는 역할을 한다. 상기 압출 스크류(515)는 스크류 축과 날개가 구비되어 고분자 수지, 발포핵제, 첨가물 등을 용융시키고 균일하게 혼합되도록 하고 압출하는 역할을 한다.
또한, 물리적 발포제를 이용할 경우, 상기 제2 압출기(530) 및 제3 압출기(550)는 질소 가스, 이산화탄소 가스 등을 공급할 수 있는 가스 공급부(미도시)가 추가로 구비된 구조를 가지며, 히터를 이용해 고분자 수지에 혼합된 발포핵제를 가열하여 발생되거나, 가스 공급부(미도시)에서 공급되는 질소 가스 또는 이산화탄소 가스를 임계 압력 이상으로 가압하고 가열할 수 있어 초임계 유체를 형성시킬 수 있고, 상기 스크류는 형성된 초임계 유체는 고분자 수지와 혼합될 수 있도록 하며, 상기 제2 압출기(530) 및 제3 압출기(550)를 통해 초임계 유체가 혼합된 고분자 수지와 제1 압출기(510) 및 제4 압출기(570)를 통해 용융된 용융물은 티-다이스(500)에 형성된 배출 유로를 통해서 배출되어 공압출되고, 티-다이스(500)를 통해 배출된 샌드위치 구조물(10)은 상온 상압하게 노출되면서 발포되어 내부에 제1 발포층(200)과 제2 발포층(300)이 형성되고, 양쪽면에 충격저항층(100)과 마모저항층(400)이 각각 형성되어 일체화된 구조를 형성할 수 있게 된다.
상기 단계 (a) 내지 (d)는 경량 샌드위치 구조물 제조(10)를 위한 용융물을 제조하는 단계로서, 구조물을 제조를 위해 사용되는 고분자 수지 원료를 각각 제1 내지 제4 압출기에 공급하고, 가열하여 용융물을 각각 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 단계 (a)에서는 제1 압출기(510) 내에 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 투입하고, 용융시켜 제1 용융물을 제조할 수 있으며, 본 단계에서는, 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 제1 압출기에 혼합 투입하고, 200 내지 300 ℃의 온도로 가열하여 제1 용융물을 제조할 수 있다.
상기 단계 (b)에서는, 제2 압출기(530) 내에 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 투입하고 용융시켜 제2 용융물을 제조할 수 있다.
구체적으로, 본 단계에서는 폴리프로필렌 수지 55 내지 60 중량부, 폴리에틸렌 20 내지 30 중량부 및 아크릴산 수지 5 내지 15 중량부를 제2 압출기(530)에 혼합 투입하고, 200 내지 300 ℃의 온도로 가열하여 혼합 용융물을 제조하고, 제조한 혼합 용융물에 발포핵제 3 내지 15 중량부를 공급하고 균일하게 혼합하여 제2 용융물을 제조할 수 있다. 일례로, 상기 제2 압출기(530)는 발포핵제로 중탄산나트륨 또는 이산화탄소가 사용될 경우, 74 bar 이상의 압력으로 가압되도록 하여 화학적 발포제 또는 공급되는 물리적 발포제가 초임계 유체가 되도록 가압할 수 있으며, 발포를 조절하기 위해서, 제2 압출기 및 제3 입출기에 물리적 발포제를 각각 추가로 공급하여 경량 샌드위치 구조물을 제조할 수도 있다.
상기 단계 (c)에서는, 제3 압출기(550) 내에 폴리프로필렌, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 투입하고 용융시켜 제3 용융물을 제조할 수 있다.
구체적으로, 본 단계에서는 폴리프로필렌 75 내지 90 중량부 및 아크릴산 수지 5 내지 15 중량부를 제3 압출기(550)에 혼합 투입하고, 200 내지 300 ℃의 온도로 가열하여 혼합 용융물을 제조하고, 제조한 혼합 용융물에 발포핵제 3 내지 15 중량부를 공급하고 균일하게 혼합하여 제3 용융물을 제조할 수 있으며, 제2 압출기와 동일하게 공급되는 화학적 발포제와 물리적 발포제가 초임계 유체가 되도록 가압할 수 있다.
상기 단계 (d)에서는, 제4 압출기(570) 내에 폴리프로필렌 수지를 투입하고 용융시켜 제4 용융물을 제조할 수 있으며, 본 단계에서는, 상기 제4 압출기(570)를 150 내지 300 ℃의 온도로 가열하여 제4 용융물을 제조할 수 있다.
특히, 상기와 같은 단계 (a) 내지 (d)에서는, 경량 샌드위치 구조물(10)의 제조를 위한 용융물을 제조하기 위해서, 고분자 수지 원료를 가열하여 용융물을 제조할 수 있으며, 상기 용융물은 고분자 수지 원료에 따라 가열 온도를 조절하여 수행하는 것이 좋다. 상기와 같은 각각의 단계에서 가열 온도가 너무 낮은 경우에는 고분자 수지의 점도가 너무 높아 설비 부하에 문제점이 있을 수 있고, 미용융된 상태의 고분자로 인해 경량 샌드위치 구조물(10)의 균일성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 가열 온도가 너무 높은 경우에는 고분자 수지가 높은 열에 의해 열화될 수 있고, 경량 샌드위치 구조물(10)의 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 상기와 같은 방법으로 제1 내지 제4 용융물을 제조한 후에는 각각의 용융물을 100 내지 200 ℃의 온도로 냉각할 수 있다.
나아가, 상기 제1 내지 제4 압출기는 가압 조건을 조절할 수 있는 압력 조절 수단과 가열 온도를 조절할 수 있는 온도 조절 수단이 구비된 것을 사용할 수 있다.
상기 단계 (e)에서는, 상기 단계 (a) 내지 (d)에서 제조한 제1 내지 제4 용융물을 각각 공급하고, 상기 제1 내지 제4 용융물을 동시에 공압출하여 구조물을 제조할 수 있다.
본 단계에서는, 제1 내지 제4 압출기에서 제조한 각각의 용융물을 티-다이스(500)에 형성된 배출유로를 통해 배출하도록 하여 상기 제1 용융물, 상기 제1 용융물의 상면에 배열되는 제2 용융물, 상기 제2 용융물의 상면에 배열되는 제3 용융물 및 상기 제3 용융물의 상면에 배열되는 제4 용융물이 위치하도록 하고, 시트 또는 판형상이 되도록 티-다이스(500)를 통과시켜 제1 내지 제4 용융물로 형성되는 4개의 층이 일체화된 구조물(10)을 제조할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 내지 제4 용융물들은 티-다이스(500)를 통과하면서 가압되어 접착되며, 압력이 강하됨에 따라 제2 용융물과 제3 용융물에 용해되어 있던 가스 성분이 기화되어 각각의 용융물에 기포가 형성되도록 발포가 발생되며, 제2 용융물과 제3 용융물이 냉각되면서 가스가 배출되어 제1 발포층과 제2 발포층이 각각 형성되게 된다.
따라서, 본 발명에서는 다층 구조물 제조 시 각각의 층을 접착제를 이용하여 접착하는 것이 아니라, 압출 공정시 4개의 압출기가 구비된 티-다이스(500)에 각각의 용융된 수지를 주입하고 압출과 동시에 적층이 이루어지도 하는 공압출 방법을 이용하여 별도의 접착제를 사용하지 않아 구조물의 두께가 두꺼워지는 것을 예방할 수 있으면서도 박리강도가 높아 층간 분리가 발생되지 않는 경량 샌드위치 구조물(530)을 제조할 수 있다.
이와 같은 본 단계는 본 발명에서 가장 중요한 과정으로서, 접착제를 이용하여 적층하는 기존의 라미네이션 공정과 달리 공압출을 통해 일체화한 구조물을 제조할 수 있어 제조공정을 간소화시킬 수 있으면서도, 이종 고분자 소재의 사용으로 인한 물성 차이 및 접합 면적의 한계 등에 의해 층간 박리 현상 등을 방지할 수 있어 다층 구조의 플라스틱 구조물을 제조하는 방법으로 널리 응용되어 사용할 수 있다.
또한, 티-다이스(500)를 이용한 공압출 공정에서 압출 온도를 조절하여 부착력을 향상시켜 압출과 동시에 적층이 가능하도록 하여 다층 구조물을 단시간에 손쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 상기와 같은 구조물을 발포시켜 상기 제1 용융물로 형성시키는 충격저항층(100), 상기 충격저항층(100)의 상면에 제2 용융물로 형성시키는 제1 발포층(200), 상기 제1 발포층(100)의 상면에 제3 용융물로 형성시키는 제2 발포층(300) 및 상기 제2 발포층(300)의 상면에 제4 용융물로 형성시키는 마모저항층(400)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 경량 샌드위치 구조물(10)을 제조할 수 있으며, 티-다이스에 형성된 유로를 통과한 구조물은 상온 상압에 노출되고 발포되어 경량 샌드위치 구조물(10)을 형성할 수 있게 되며, 상기와 같은 방법은 4층 구조 이외에도 다양한 형태의 다층 경량 샌드위치 구조물 제조에 응용되어 사용될 수 있다.
또한, 상기와 같은 경량 샌드위치 구조물의 제조는 4개의 압출기가 구비된 티-다이스를 이용하는 것을 예로 들었으나, 압출기의 댓수는 가변적일 수 있다.
나아가, 본 단계에서는, 상기와 같이 제1 내지 제4 용융물을 공급하고 상기 용융물을 티-다이스를 통과시켜 동시에 공압출하여 경량 샌드위치 구조물(10)을 제조한 후, 제조한 구조물(10)을 가압 롤러에 도입하고 가압하여 강하게 접합하는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 또는, 제조한 경량 샌드위치 구조물(10)을 캘린더 가공하는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.
상기한 바와 같은 공압출 방법은 단일 공정을 통해 내부에 발포층이 이중으로 구비된 다층 경량 샌드위치 구조물을 단시간에 대량 제조할 수 있어, 별도로 제조한 시트를 접착제를 이용해 각각 라미네이션 방식으로 적층시키는 종래의 경량 샌드위치 구조물의 제조방법을 대체할 수 있고, 제조 시간 및 원가를 절감할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1>
제1 압출기에 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG) 수지 100 중량부 및 탈크 1 중량부를 공급하고 가열하여 제1 용융물을 제조하였고, 제2 압출기에 폴리프로필렌(PP) 수지 50 중량부, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 40 중량부, 아크릴산(AA) 수지 10 중량부를 공급하고 가열하여 용융 혼합물을 제조하고, 중탄산나트륨 5 중량부를 추가로 혼합하여 제2 용융물을 제조하였다. 제3 압출기에 폴리프로필렌(PP) 80 중량부 및 아크릴산 수지(AA) 10 중량부를 공급하고 가열하여 용융 혼합물을 제조하고, 중탄산나트륨 1 중량부를 추가로 혼합하여 제3 용융물을 제조하였으며, 제4 압출기에 변성 폴리프로필렌 수지(PP) 100 중량부 및 탈크 2 중량부를 공급하고 가열하여 제4 용융물을 제조하였다.
상기 제1 용융물 내지 제4 용융물은 각각 150 내지 250 ℃의 온도로 가열하도록 하였으며, 상기 제2 압출기 및 제3 압출기에는 각각 초임계 이산화탄소가 공급되도록 조절하고 이산화탄소의 임계점을 초과하는 압력(74 bar)으로 가압하였으며, 제1 내지 제4 용융물을 티-다이스에 공급하고, 공압출하여 구조물을 제조하였다. 제조한 구조물을 발포시켜 두께 0.5 mm의 PETG층, PETG층의 상면에 형성된 두께 3.5 mm의 PP, PET 및 AA 혼합 발포층, PP, PET 및 AA 혼합 발포층의 상면에 형성된 두께 0.7 mm의 PP 및 AA 혼합 발포층과, PP 및 AA 혼합 발포층의 상면에 형성된 두께 0.3 mm의 PP층이 순차적으로 적층된 4층 구조의 총두께 5 mm의 경량 샌드위치 구조물을 제조하였다.
제조한 PP, PET 및 AA 혼합 발포층에 형성된 기공의 크기를 확인한 결과, 대략 350 ㎛의 평균직경을 갖는 것으로 확인되었고, PP 및 AA 혼합 발포층에 형성된 기공의 크기를 확인한 결과, 70 ㎛의 평균직경을 갖는 것으로 확인되었다.
<비교예 1>
제1 압출기에 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG) 수지 100 중량부 및 탈크 1 중량부를 공급하고 가열하여 제1 용융물을 제조하였고, 제2 압출기에 폴리프로필렌(PP) 수지 50 중량부, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 40 중량부, 아크릴산(AA) 수지 10 중량부를 공급하고 가열하여 용융 혼합물을 제조하고, 중탄산나트륨 5 중량부를 추가로 혼합하여 제2 용융물을 제조하였다. 제3 압출기에 변성 폴리프로필렌 수지(PP) 100 중량부 및 탈크 2 중량부를 공급하고 가열하여 제3 용융물을 제조하였다.
제조한 제1 내지 제3 용융물을 티-다이스에 공급하고 공압출하여 구조물을 제조하였으며, 제조한 구조물을 발포시켜 두께 0.5 mm의 PETG층, PETG층의 상면에 형성된 두께 4 mm의 PP, PET 및 AA 혼합 발포층, PP, PET 및 AA 혼합 발포층의 상면에 형성된 두께 0.5 mm의 PP층이 순차적으로 적층된 3층 구조의 총두께 5 mm의 경량 샌드위치 구조물을 제조하였다.
<비교예 2>
제1 압출기에 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG) 수지 100 중량부 및 탈크 1 중량부를 공급하고 가열하여 제1 용융물을 제조하였고, 제2 압출기에 폴리프로필렌(PP) 80 중량부 및 아크릴산 수지(AA) 10 중량부를 공급하고 가열하여 용융 혼합물을 제조하고, 중탄산나트륨 1 중량부를 추가로 혼합하여 제2 용융물을 제조하였으며, 제3 압출기에 변성 폴리프로필렌 수지(PP) 100 중량부 및 탈크 2 중량부를 공급하고 가열하여 제3 용융물을 제조하였다.
제조한 제1 내지 제3 용융물을 티-다이스에 공급하고 공압출하여 구조물을 제조하였으며, 제조한 구조물을 발포시켜 두께 0.5 mm의 PETG층, PETG층의 상면에 형성된 두께 4 mm의 PP 및 AA 혼합 발포층과, PP 및 AA 혼합 발포층의 상면에 형성된 두께 0.5 mm의 PP층이 순차적으로 적층된 3층 구조의 총두께 5 mm의 경량 샌드위치 구조물을 제조하였다.
<비교예 3>
제2 용융물과 제3 용융물 제조시 아크릴산 수지를 혼합하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여, 두께 0.5 mm의 PETG층, PETG층의 상면에 형성된 두께 3.25 mm의 PP 및 PET 혼합 발포층, 두께 0.75 mm의 PP 발포층과, 두께 0.5 mm의 PP층이 순차적으로 적층된 4층 구조의 총두께 5 mm의 경량 샌드위치 구조물을 제조하였다.
<실험예> 제조한 구조물의 물성 평가
(1) 박리강도 평가
실시예 및 비교예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 경량 샌드위치 구조물을 이용하였고, JIS C 6741 규격에 따라 시편을 준비하여 구조물 전체의 박리강도(gf/cm2)를 180° 필 테스트(180° Peel Test)로 측정하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112018068230552-pat00001
(2) 내충격성 평가
실시예 및 비교예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 경량 샌드위치 구조물을 이용하였고, ASTM D256에 따라 아이조드 충격강도(Kj/m2)를 측정하였으며, 그 결과를 상기 표 1에 나타내었다.
(3) 내마모성 평가
실시예 및 비교예 1 내지 3에 따른 방법으로 제조한 경량 샌드위치 구조물을 이용하였고, SAE J365의 방법으로 2000회 마모시킨 뒤 시험 전후의 무게를 측정하여, 무게 감소율(%)을 평가하였으며, 그 결과를 상기 표 1에 나타내었다.
제조한 경량 샌드위치 구조물의 물성을 평가한 결과 실시예 1에 따른 방법으로 제조한 경량 샌드위치 구조물의 물성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 실시예의 경량 샌드위치 구조물의 박리강도가 가장 높은 것을 확인할 수 있었으며, 비교예 3의 경량 샌드위치 구조물의 박리강도보다 높은 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 사실은 아크릴산 수지의 첨가로 인해 접합력이 더욱 강화되어 나타나는 현상인 것으로 판단되었다.
또한, 내충격성과 내마모성 특성 또한 실시예의 경량 샌드위치 구조물이 가장 우수하였으며, 이와 같은 물성 향상은 2중 구조의 발포층이 형성됨으로 인해 각각의 층간 접합력이 강화되고, 형성된 기공에 의해 완충효과가 증가하여 충격에 대한 저항성이 증가하고, 강한 접합력으로 인해 내마모성이 증가하는 것으로 판단되었다.
상기와 같은 결과를 통해서, 본 발명에 따른 경량 샌드위치 구조물은 경량화를 달성할 수 있음과 동시에 박리강도가 우수하고 이종 고분자 소재의 물성을 모두 나타내어 내마모성과 내충격성이 우수한 구조물을 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
10 : 경량 샌드위치 구조물 100 : 충격저항층
200 : 제1 발포층 300 : 제2 발포층
400 : 마모저항층 500 : 티-다이스
510 : 제1 압출기 530 : 제2 압출기
550 : 제3 압출기 570 : 제4 압출기

Claims (5)

  1. 충격저항층;
    상기 충격저항층의 상면에 적층형성된 제1 발포층;
    상기 제1 발포층의 상면에 적층형성된 제2 발포층; 및
    상기 제2 발포층의 상면에 적층형성된 마모저항층을 포함하되,
    상기 충격저항층은 글리콜 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 포함하고, 상기 제1 발포층은 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 포함하며, 상기 제2 발포층은 폴리프로필렌, 아크릴산 수지 및 발포핵제를 포함하고, 상기 마모저항층은 폴리프로필렌 수지를 포함하고,
    상기 충격저항층은 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 15%의 두께를 가지고, 상기 제1 발포층은 구조물의 전체 두께에 대해 45 내지 85%의 두께를 가지며, 상기 제2 발포층은 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 25%의 두께를 가지고, 상기 마모저항층은 구조물의 전체 두께에 대해 5 내지 15%의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 경량 샌드위치 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발포층은 평균직경이 10 내지 1000 ㎛인 기포가 형성된 것을 특징으로 하는 경량 샌드위치 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 발포층은 평균직경이 10 내지 200 ㎛인 기포가 형성된 것을 특징으로 하는 경량 샌드위치 구조물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    공압출 방법(co-extrusion method)을 이용해 상기 충격저항층, 제1 발포층, 제2 발포층 및 마모저항층을 일체화하여 제조한 것을 특징으로 하는 경량 샌드위치 구조물.
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