KR102333834B1 - 열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재 및 이의 제조방법 - Google Patents

열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재 및 이의 제조방법 Download PDF

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열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재 및 이의 제조방법이 제공된다. 열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재를 제조하기 위한 것으로, 제1롤러에 감긴 코어층이 일측 방향으로 공급되는 단계;와 제2롤러에 감긴 제1보강재 및 제2보강재는 섬유사가 교차된 그물 형상으로 형성되어 미세한 개방부를 포함하고, 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재는 상기 코어층의 상측 및 하측에 공급되는 단계;와 압출기를 통해 제1고정층 및 제2고정층이 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재의 외면에 압출되어, 상기 제1보강재와 상기 제2보강재의 상기 미세한 개방부를 투과한 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층이 상기 코어층과 부착되는 단계;와 제3롤러에 감긴 부직포층은 10 내지 100g/m2의 중량으로 형성되고, 상기 부직포층은 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층 중 어느 하나 이상의 표면에 공급 및 부착되는 단계; 및 가이드롤러가 순서대로 적층된 복합소재를 일정 압력 및 온도로 가압하여, 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층의 표면을 냉각시키며 매끄럽게 하고, 상기 복합소재를 일측 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하며, 완성된 상기 복합소재는 700 내지 1200g/m2의 중량으로 형성되고, 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재는 별도의 접착제 또는 접착 공정 없이, 용융 상태로 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재의 외면에 압출된 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층이 냉각되면서 동시에 상기 코어층에 부착 고정되는 것을 특징으로 하는, 복합소재 제조방법이 제공될 수 있다.

Description

열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재 및 이의 제조방법{LIGHTWEIGHT COMPOSITE MATERIAL APPLIED WITH THERMOPLASTIC FOAM AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 내장재용 복합소재는 적용 부품의 요구 특성에 따라 열가소성 및 열경화성 수지 기반에 유/무기 필러가 첨가되는 복합소재, 화학섬유, 천연섬유 및 무기섬유 등을 펠트화 또는 보드화한 섬유보강 복합소재 및 강도를 유지할 수 있는 코어층의 상측 및 하측에 보강층을 적층한 샌드위치 구조의 복합소재 등이 적용되고 있다. 대표적으로, 천연섬유 강화 보드, 유리섬유 강화 보드, PP 보드, 우드 스탁(Wood stock), 열경화성 복합소재, PET 펠트, 하드 보드(Hard board), 글라스 섬유/폴리우레탄 폼, 천연섬유/PP 폼 등의 소재들이 적용되고 있다.
이 중에서도, 차량의 패키지 트레이(Package tray) 부품에 적용중인 천연섬유 강화보드는 양호한 강성을 가지며, 원가경쟁력이 우수한 특징이 있으나, 불쾌한 냄새 및 VOC(Volatile Organic Compounds, 휘발성유기화합물) 발생 문제가 고질적으로 이슈가 되고 있다. 이를 대체할 수 있는 소재 중에서, 우드 스탁은 저렴한 원가와 우수한 강성을 갖는다는 특징이 있지만, 고중량이며 VOC 발생 및 불쾌한 냄새가 발생되는 문제가 있다. 유리섬유 강화 보드는 저중량이며 우수한 강성을 갖는다는 특징이 있지만, 작업성이 떨어지고 환경적인 문제점이 있다.
이에, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해, 품질이 개선된 샌드위치 구조의 복합소재 개발이 추진되고 있다. 샌드위치 구조의 복합소재는 코어층과 보강층을 별도로 각각 제작한 후, 접착제 본딩, 핫 멜트 접착 및 열압착 공정 등의 별도의 라미네이션 과정을 통해 샌드위치 구조의 복합소재로 제조될 수 있다. 그러나, 위와 같은 샌드위치 구조의 복합소재는 강성이 양호하게 제작될 수 있으나, 제조 공정이 복잡하여 원가의 상승으로 인해 가격경쟁력 확보에 어려움을 가지고 있다.
즉, 위와 같은 문제점이 개선되는 것과 동시에 품질 확보 및 친환경, 경량화할 수 있는 복합소재의 연구 개발이 진행되고 있다. 그러나 친환경, 경량화, 우수한 물성 및 가격경쟁력을 모두 만족시키는 소재를 개발하기 위한 기술적, 자본적 한계로 인해 신규 복합소재의 개발에 어려움을 가지고 있다.
따라서, 기존 소재와 대비했을 때 강성은 유지되고, 경량화 및 친환경 소재이며, 가격 경쟁력이 있는 소재의 개발이 시급한 상황이다.
본 발명은 열가소성 폼 및 보강 소재를 적용하여 경량화 및 고강도의 복합소재 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재를 제조하기 위한 것으로, 제1롤러에 감긴 코어층이 일측 방향으로 공급되는 단계;와 제2롤러에 감긴 제1보강재 및 제2보강재는 섬유사가 교차된 그물 형상으로 형성되어 미세한 개방부를 포함하고, 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재는 상기 코어층의 상측 및 하측에 공급되는 단계;와 압출기를 통해 제1고정층 및 제2고정층이 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재의 외면에 압출되어, 상기 제1보강재와 상기 제2보강재의 상기 미세한 개방부를 투과한 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층이 상기 코어층과 부착되는 단계;와 제3롤러에 감긴 부직포층은 10 내지 100g/m2의 중량으로 형성되고, 상기 부직포층은 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층 중 어느 하나 이상의 표면에 공급 및 부착되는 단계; 및 가이드롤러가 순서대로 적층된 복합소재를 일정 압력 및 온도로 가압하여, 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층의 표면을 냉각시키며 매끄럽게 하고, 상기 복합소재를 일측 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하며, 완성된 상기 복합소재는 700 내지 1200g/m2의 중량으로 형성되고, 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재는 별도의 접착제 또는 접착 공정 없이, 용융 상태로 상기 제1보강재 및 상기 제2보강재의 외면에 압출된 상기 제1고정층 및 상기 제2고정층이 냉각되면서 동시에 상기 코어층에 부착 고정되는 것을 특징으로 하는, 복합소재 제조방법이 제공될 수 있다.
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본 실시예들에 따른 복합소재는 별도로 보강층을 형성하는 공정이 필요하지 않고, 한 공정에서 복합소재를 제조할 수 있는 특징이 있다. 또한, 열가소성 수지의 발포 폼으로 형성되는 코어층의 상하부에 배치되는 제1,2보강층에 의해 고강도, 경량화의 복합소재가 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 복합소재를 제조하는 복합소재 제조장치의 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 복합소재의 제조 방법을 나타낸 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 복합소재를 성형하는 복합소재 성형장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 이하의 실시예들은 해당 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 복합소재(100)는 열가소성 폼에 보강재가 적층된 샌드위치 구조로 형성되어, 가벼우면서도 고강도로 형성될 수 있다. 열가소성 폼의 상하부에 보강재가 배치되고, 보강재의 외측에는 열가소성 폼과 동일 또는 유사한 재질의 수지를 압출하여 복합소재를 형성할 수 있다. 완성된 복합소재는 700 내지 1200g/m2의 중량으로 제작되므로, 종래 사용되는 소재보다 대략 30% 이상 경량화 될 수 있다.
구체적으로, 복합소재(100)는 열가소성 수지 발포 폼으로 형성되는 코어층(110), 코어층(110)의 상측에 배치되는 제1보강층(120), 코어층(110)의 하측에 배치되는 제2보강층(130) 및 금형 성형성을 위해 배치될 수 있는 부직포층(140)을 포함할 수 있다.
코어층(110)은 판 형상의 부재로 형성되되, 전부 또는 일부가 열가소성 수지의 발포 폼으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 코어층(110)은 1.0 내지 5.0mm의 두께로 형성되되, 100 내지 300kg/m3의 밀도로 형성될 수 있다. 더욱 자세하게는, 코어층(110)은 전부 또는 일부가 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리비닐크로라이드(PVC) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1보강층(120)은 코어층(110)의 상측에 배치되어, 복합소재(100)의 강도를 보강할 수 있다. 제1보강층(120)은 유기 또는 무기 보강재와 열가소성 수지로 형성되고, 코어층(110)의 상부에 보강재를 배치하고, 보강재의 상부에 열가소성 수지를 압출하여, 열가소성 수지가 냉각되면서 보강재가 코어층(110)에 라미네이션 될 수 있다. 구체적으로, 제1보강층(120)은 유기 또는 무기 보강재인 제1보강재(121) 및 코어층(110)과 동일 또는 유사한 재질의 수지인 제1고정층(122)을 포함할 수 있다.
제1보강재(121)는 코어층(110)의 상부에 배치되어, 복합소재의 강도를 보강할 수 있다. 제1보강재(121)는 후술할 제1고정층(122)에 의해 코어층(110)에 라미네이션 될 수 있다. 제1보강재(121)는 전부 또는 일부가 직조 또는 부직포 타입으로 형성되되, 단섬유 및 장섬유를 사용하여 형성될 수 있다. 제1보강재(121)는 50 내지 300 g/m2의 중량으로 형성되고, 전부 또는 일부가 우드, 뱀부, 천연섬유, 유리섬유, 글라스울, 휘스커 및 바잘트 중 하나 이상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1보강재(121)로 형성될 수 있는 천연섬유에는 아마, 대마, 황마 및 케나프 등이 있고, 유리섬유에는 C, E, S-글라스가 포함될 수 있다. 또한, 제1보강재(121)는 전부 또는 일부가 케미칼본딩, 니들펀칭, 스펀레이스, 카렌더링, 멜트브라운, 스펀본드 및 에어레이드 공정 중 하나 이상의 공정으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 제1보강재(121)의 확대도를 참조하면, 제1보강재(121)는 섬유사(F)가 그물처럼 교차되는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1보강재(121)의 사이사이에 형성된 미세한 개방부를 통해, 제1고정층(122)이 투입되어, 코어층(110)과 제1보강재(121)와 제1고정층(122)이 라미네이션 될 수 있다.
제1고정층(122)은 제1보강재(121)의 외측에 배치되어, 제1보강재(121)가 코어층(110)에 라미네이션 될 수 있다. 예컨대, 제1고정층(122)은 전부 또는 일부가 열가소성 수지로 형성되되, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(LDPE, HDPE, LLDPE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 및 폴리비닐크로라이드(PVC) 중 하나 이상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1고정층(122)은 제1보강재(121)가 배치된 코어층(110)의 상단에 용융 상태로 압출될 수 있다. 제1보강재(121)의 섬유사(F)의 사이사이에 형성된 미세한 개방부를 통해 제1고정층(122)이 투입되고, 제1고정층(122)이 냉각되면서 제1보강재(121) 및 제1고정층(122)이 코어층(110)과 라미네이션 될 수 있다.
위와 같은 제1보강층(120)의 형성 과정은 별도의 과정을 거치지 않고, 코어층(110)의 상단에 제1보강재(121)를 배치하면서 동시에 제1고정층(122)을 압출하여, 한 공정에서 코어층(110)에 제1보강층(120)을 동시에 형성할 수 있다.
제2보강층(130)은 코어층(110)의 하측에 배치되어, 복합소재(100)의 강도를 보강할 수 있다. 구체적으로, 제2보강층(130)은 유기 또는 무기 보강재인 제2보강재(131) 및 코어층(110)과 동일 또는 유사한 재질의 수지인 제2고정층(132)을 포함할 수 있다.
제2보강재(131)는 코어층(110)의 하부에 배치되고, 제2고정층(132)은 제2보강재(131)의 외측에 배치되어, 제2보강재(131)가 코어층(110)에 라미네이션 될 수 있다. 제2보강층(130)은 전술한 제1보강층(120)과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 필요에 따라, 코어층(110)에 제1보강층(120) 및 제2보강층(130)이 함께 형성되거나, 제1보강층(120) 또는 제2보강층(130) 중 하나가 선택적으로 형성될 수 있다.
부직포층(140)은 제1보강층(120) 또는 제2보강층(130)의 외측에 부착되어, 복합소재(100)의 금형에서의 성형성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 부직포층(140)은 전부 또는 일부가 케미칼본딩, 니들펀칭, 스펀레이스, 카렌더링, 멜트브라운, 스펀본드 및 에어레이드 공정 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 부직포층(140)은 10 내지 100g/m2의 중량으로 형성될 수 있다. 부직포층(140)은 제1고정층(122) 또는 제2고정층(132)이 압출될 때, 제1고정층(122) 또는 제2고정층(132)의 외측에 동시에 공급되어, 별도의 접착제 없이 제1보강층(120) 또는 제2보강층(130)과 라미네이션 될 수 있다. 필요에 따라, 부직포층(140)은 복합소재(100)에 포함되거나, 포함되지 않을 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 복합소재를 제조하는 복합소재 제조장치의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 복합소재 제조장치(200)는 코어층(110)과 제1보강층(120), 제2보강층(130) 및 부직포층(140)을 별도의 라미네이션 공정 없이 하나의 공정을 통해 동시에 제조할 수 있다. 또한, 필요에 따라 코어층(110)에 제1보강층(120), 제2보강층(130) 및 부직포층(140)이 전부 배치되거나, 선택적으로 배치될 수 있다.
구체적으로, 복합소재 제조장치(200)는 코어층(110)이 공급되는 제1롤러(210), 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)가 공급되는 제2롤러(220), 제1고정층(122) 및 제2고정층(132)이 공급되는 압출기(240), 부직포층(140)이 공급되는 제3롤러(230) 및 복합소재(100)를 가압하며 일측 방향으로 이동시킬 수 있는 가이드롤러(250)를 포함할 수 있다.
제1롤러(210)는 외주면에 코어층(110)이 감겨 배치되고, 일측 방향으로 코어층(110)이 공급될 수 있다. 예컨대, 제1롤러(210)는 한 쌍의 제2롤러(220)의 사이로 코어층(110)을 공급할 수 있다.
제2롤러(220)는 한 쌍이 배치되되, 코어층(110)을 사이에 두고 배치될 수 있다. 바람직하게, 제2롤러(220)의 외주면에는 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)가 각각 감겨 코어층의 상단 및 하단에 공급될 수 있다.
압출기(240)는 한 쌍이 배치되되, 제1보강재(121)의 상단과 제2보강재(131)의 하단에 배치될 수 있다. 압출기(240)에서는 제1고정층(122) 및 제2고정층(132)이 각각 압출될 수 있다. 압출기(240)는 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)가 배치된 코어층(110)의 상하단에 코어층(110)과 동일 또는 유사한 소재의 열가소성 수지를 압출하여, 코어층(110)의 상하단에 제1보강층(120) 및 제2보강층(130)을 라미네이션 될 수 있다.
제3롤러(230)는 외주면에 부직포층(140)이 감겨 배치되고, 일측 방향으로 부직포층(140)을 공급할 수 있다. 더욱 자세하게는, 제3롤러(230)는 제1보강층(120)의 상단 또는 제2보강층(130)의 하단에 배치되어, 필요에 따라 부직포층(140)이 공급될 수 있다.
가이드롤러(250)는 순서대로 적층된 복합소재(100)를 일정한 압력과 온도로 가압하며 일측 방향으로 복합소재(100)를 이동시킬 수 있다. 더욱 자세하게는, 가이드롤러(250)는 압출된 제1고정층(122) 및 제2고정층(132)의 표면을 냉각시키면서 매끄럽게 하며 일측 방향으로 복합소재(100)를 이동시키는 역할을 할 수 있는 정도로 가압할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 복합소재의 제조 방법을 나타낸 개략적인 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재(100)를 제조함에 있어서, 먼저 제1롤러(210)에 감긴 코어층(110)이 일측 방향으로 공급된다. 이후, 제2롤러(220)에 감긴 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)가 코어층(110)의 상측 및 하측에 공급되고, 압출기(240)를 통해 제1고정층(122) 및 제2고정층(132)이 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)의 외면에 압출된다. 다음 단계로, 제3롤러(230)에 감긴 부직포층(140)이 공급되고, 가이드롤러(250)가 순서대로 적층된 복합소재(100)를 일정 압력 및 온도로 가압하며, 복합소재(100)를 일측 방향으로 이동시킬 수 있다.
더욱 자세하게는, 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)는 별도의 접착제 또는 접착 공정 없이, 용융 상태로 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)의 외면에 압출된 제1고정층(122) 및 제2고정층(132)이 냉각되면서 동시에 코어층(110)에 부착 고정될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 복합소재를 성형하는 복합소재 성형장치의 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 복합소재 성형장치(300)는 도 1에 도시된 복합소재(100)를 성형하여 필요한 제품 형상으로 성형할 수 있다. 구체적으로, 복합소재 성형장치(300)는 예열오븐(310), 열간 성형금형(320) 및 냉간 성형금형(330)을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하여 복합소재(100)를 성형하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 복합소재(100)를 150 내지 250℃로 예열 된 예열오븐(310)에 인입하고, 30 내지 90초 가열한다.
이후, 예열 된 복합소재(100)를 열간 성형금형(320)에 인입하여 열간 성형한다. 열간 성형금형(320)의 온도는 복합소재(100)의 결정화 온도 이상으로 설정하여 열에 의한 후변형 및 수축을 방지할 수 있다. 예컨대, 열간 성형금형(320)은 100 내지 200℃의 온도에서 30 내지 90초 동안 복합소재(100)를 일차적으로 성형할 수 있다.
다음 단계로, 열간 성형된 복합소재(100)를 냉간 성형금형(330)에 인입하여 냉간 성형한다. 냉간 성형을 통해 복합소재(100)를 이차적으로 성형하여, 복합소재(100)가 최종 제품으로 성형될 수 있다.
위와 같이 제조된 열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재(100)를 복합소재 성형장치(300)에서 성형하였다. 보다 자세하게는, 복합소재(100)를 예열오븐(310)에서 200℃에서 60초간 예열한 후, 열간 성형 및 냉간 성형을 통해 5.0mm의 두께로 제작하여 굴곡하중을 측정하였다.
또한, 복합소재(100)의 코어층(110)은 밀도 160kg/m3와 두께 3.0mm의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 폼으로 형성된다. 제1,2보강층(120, 130)은 글라스 섬유 매트 타입의 제1보강재(121, 131)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 열가소성 수지의 제1,2고정층(122, 132)을 동시에 압출 제작하였다. 부직포층(140)은 제2보강층(130)의 하부에 형성되되, 폴리에스터계 부직포로 형성되었다.
아래의 표 1은 실험예 별 복합소재(100)의 중량 및 두께를 나타낸 것이다. 비교예 1 내지 2는 종래 자동차의 내장재로 사용되고 있는 천연섬유 강화보드이다.
총 소재 중량
(g/m2)		 코어층
(g/m2)		 제1,2보강층
(g/m2)		 제1,2보강재
(g/m2)		 제1,2고정층
(g/m2)		 부직포층
(g/m2)		 두께
(mm)
실험예 1 760 360 400 200 200 - 5.0
실험예 2 960 360 600 400 200 - 5.0
실험예 3 1,080 480 600 400 200 - 5.0
실험예 4 1,180 480 700 400 300 - 5.0
실험예 5 1,010 360 600 400 300 50 5.0
실험예 6 1,130 480 600 400 200 50 5.0
실험예 7 1,230 480 700 400 300 50 5.0
비교예 1 1,400 - - - - - 2.5
비교예 2 1,600 - - - - - 2.5
아래의 표 2는 표 1의 실험예 및 비교예의 굴곡하중(단위: N) 측정 결과를 나타낸 것이다.
총 소재 중량 (g/m2) 굴곡 하중 (N)
실험예 1 760 23.0
실험예 2 960 27.2
실험예 3 1,080 33.2
실험예 4 1,180 37.5
실험예 5 1,010 34.2
실험예 6 1,130 37.8
실험예 7 1,230 38.9
비교예 1 1,400 34.6
비교예 2 1,600 36.6
표 1 내지 2를 참조하면, 종래 자동차의 내장재로 사용되고 있는 비교예 1 내지 2의 굴곡 하중과 비교하였을 때, 실험예 3 내지 7에서의 굴곡 하중이 유사한 값을 가지면서도 보다 가벼운 총 소재 중량을 갖는 것을 확인할 수 있다. 더욱 자세하게는, 비교예 1 내지 2의 총 소재 중량은 1,400 내지 1,600 g/m2, 굴곡 하중은 34.6 내지 36.6N이며, 실험예 3 내지 7의 총 소재 중량은 1,080 내지 1,230 g/m2, 굴곡 하중은 33.2 내지 38.9 N으로 측정되었다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재(100)는 종래 사용되는 천연섬유 강화보드와 비교하였을 때, 20 내지 30% 경량화 되면서도 굴곡 하중 값은 유사하거나 더 높은 값으로 측정되었다. 이상과 같이, 본 실시예들에 따른 복합소재는 별도로 보강층을 형성하는 공정이 필요하지 않고, 한 공정에서 복합소재를 제조할 수 있는 특징이 있다. 종래의 층상 복합소재 제조공정은 별도의 공정을 통해 보강층을 제작한 후, 접착제 본딩, 열압착 및 핫멜트 접착 등의 공정을 통해 보강층과 코어층을 접착하는 두 단계로 구성된다. 반면, 본 실시예에 따른 복합소재 제조공정은 코어층에 제1,2보강층을 직접 접착하여, 한 공정에서 복합소재를 비교적 간단하게 제작할 수 있다.
또한, 열가소성 수지의 발포 폼으로 형성되는 코어층의 상하부에 배치되는 제1,2보강층에 의해 고강도, 경량화의 복합소재가 형성될 수 있다. 코어층은 발포 폼으로 형성되어 경량화가 가능하며, 제1,2보강층도 코어층과 동일 또는 유사한 열가소성 수지로 형성되어, 경량화 및 고강도의 복합소재를 형성할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 복합소재 110: 코어층
120: 제1보강층 121: 제1보강재
122: 제1고정층 130: 제2보강층
131: 제2보강재 132: 제2고정층
140: 부직포층 F: 섬유사
200: 복합소재 제조장치 210: 제1롤러
220: 제2롤러 230: 제3롤러
240: 압출기 250: 가이드롤러
300: 복합소재 성형장치 310: 예열오븐
320: 열간 성형금형 330: 냉간 성형금형

Claims (8)

  1. 열가소성 폼이 적용된 경량의 복합소재를 제조하기 위한 것으로,
    제1롤러(210)에 감긴 코어층(110)이 일측 방향으로 공급되는 단계;
    제2롤러(220)에 감긴 제1보강재(121) 및 제2보강재(131)는 섬유사(F)가 교차된 그물 형상으로 형성되어 미세한 개방부를 포함하고, 상기 제1보강재(121) 및 상기 제2보강재(131)는 상기 코어층(110)의 상측 및 하측에 공급되는 단계;
    압출기(240)를 통해 제1고정층(122) 및 제2고정층(132)이 상기 제1보강재(121) 및 상기 제2보강재(131)의 외면에 압출되어, 상기 제1보강재(121)와 상기 제2보강재(131)의 상기 미세한 개방부를 투과한 상기 제1고정층(122) 및 상기 제2고정층(132)이 상기 코어층(110)과 부착되는 단계;
    제3롤러(230)에 감긴 부직포층(140)은 10 내지 100g/m2의 중량으로 형성되고, 상기 부직포층(140)은 상기 제1고정층(122) 및 상기 제2고정층(132) 중 어느 하나 이상의 표면에 공급 및 부착되는 단계; 및
    가이드롤러(250)가 순서대로 적층된 복합소재(100)를 일정 압력 및 온도로 가압하여, 상기 제1고정층(122) 및 상기 제2고정층(132)의 표면을 냉각시키며 매끄럽게 하고, 상기 복합소재(100)를 일측 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하여,
    완성된 상기 복합소재(100)는 700 내지 1200g/m2의 중량으로 형성되고,
    상기 제1보강재(121) 및 상기 제2보강재(131)는 별도의 접착제 또는 접착 공정 없이, 용융 상태로 상기 제1보강재(121) 및 상기 제2보강재(131)의 외면에 압출된 상기 제1고정층(122) 및 상기 제2고정층(132)이 냉각되면서 동시에 상기 코어층(110)에 부착 고정되는 것을 특징으로 하는, 복합소재 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어층(110)은,
    전부 또는 일부가 열가소성 수지의 발포 폼으로 형성되되, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리비닐크로라이드(PVC) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합소재 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1보강재(121) 및 상기 제2보강재(131)는,
    전부 또는 일부가 우드, 뱀부, 천연섬유, 유리섬유, 글라스울, 휘스커 및 바잘트 중 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합소재 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1고정층(122) 및 상기 제2고정층(132)은,
    전부 또는 일부가 열가소성 수지로 형성되되, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(LDPE, HDPE, LLDPE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 및 폴리비닐크로라이드(PVC) 중 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합소재 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 부직포층(140)은,
    별도의 접착제 없이 상기 제1고정층(122) 및 상기 제2고정층(132) 중 어느 하나 이상에 부착되어, 상기 복합소재의 금형에서의 성형성을 향상시키는 것을 특징으로 하는, 복합소재 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어층(110)은,
    판형 부재로 형성되되, 열가소성 수지의 발포 폼으로 형성되고, 1.0 내지 5.0mm의 두께로 형성되고,
    상기 코어층(110)의 상단에 배치되되, 전부 또는 일부가 유기 또는 무기 보강재와 열가소성 수지로 형성되어, 복합소재의 강도를 보강할 수 있는 제1보강층(120); 및
    상기 코어층(110)의 하단에 배치되되, 전부 또는 일부가 유기 또는 무기 보강재와 열가소성 수지로 형성되어, 복합소재의 강도를 보강할 수 있는 제2보강층(130);을 포함하고,
    상기 제1보강층(120)은,
    전부 또는 일부가 직조 또는 부직포 타입으로 형성되되, 단섬유 및 장섬유를 사용하여 형성되고, 50 내지 300 g/m2의 중량으로 형성되는 제1보강재(121); 및
    상기 제1보강재(121)의 외측에 배치되되, 열가소성 수지를 용융 상태로 압출하고, 상기 열가소성 수지가 냉각되면서 상기 제1보강재(121)를 상기 코어층(110)과 부착시키는 제1고정층(122);을 포함하고,
    상기 제2보강층(130)은,
    전부 또는 일부가 직조 또는 부직포 타입으로 형성되되, 단섬유 및 장섬유를 사용하여 형성되고, 50 내지 300 g/m2의 중량으로 형성되는 제2보강재(131); 및
    상기 제2보강재(131)의 외측에 배치되되, 열가소성 수지를 용융 상태로 압출하고, 상기 열가소성 수지가 냉각되면서 상기 제2보강재(131)를 상기 코어층(110)과 부착시키는 제2고정층(132);을 포함하는, 복합소재 제조방법.
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