KR20120051312A - 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법 - Google Patents

고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120051312A
KR20120051312A KR1020100112692A KR20100112692A KR20120051312A KR 20120051312 A KR20120051312 A KR 20120051312A KR 1020100112692 A KR1020100112692 A KR 1020100112692A KR 20100112692 A KR20100112692 A KR 20100112692A KR 20120051312 A KR20120051312 A KR 20120051312A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high frequency
induction heating
frequency induction
sandwich structure
honeycomb core
Prior art date
Application number
KR1020100112692A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101248365B1 (ko
Inventor
정기훈
길용길
김희준
Original Assignee
(주)엘지하우시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엘지하우시스 filed Critical (주)엘지하우시스
Priority to KR1020100112692A priority Critical patent/KR101248365B1/ko
Priority to PCT/KR2011/008639 priority patent/WO2012064156A2/ko
Priority to US13/884,886 priority patent/US20130337223A1/en
Priority to EP11839876.7A priority patent/EP2639377A4/en
Priority to CN201180054480.4A priority patent/CN103210159B/zh
Priority to JP2013534835A priority patent/JP5932812B2/ja
Publication of KR20120051312A publication Critical patent/KR20120051312A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101248365B1 publication Critical patent/KR101248365B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/02—Layer formed of wires, e.g. mesh
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/16—Layered products comprising a layer of synthetic resin specially treated, e.g. irradiated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/146—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers whereby one or more of the layers is a honeycomb structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/028—Net structure, e.g. spaced apart filaments bonded at the crossing points
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/34—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts
    • E04C2/36—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts spaced apart by transversely-placed strip material, e.g. honeycomb panels
    • E04C2/365—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts spaced apart by transversely-placed strip material, e.g. honeycomb panels by honeycomb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2310/00—Treatment by energy or chemical effects
    • B32B2310/08—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation
    • B32B2310/0806—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B32B2310/0812—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using induction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물은 허니컴 코어(Honeycomb Core); 상기 허니컴 코어의 양면에 형성되는 제1 및 제2 스킨 시트(Skin Sheet); 및 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 형성되고, 고주파 유도가열에 의해 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 계면을 용융시켜, 상기 허니컴 코어의 양면에 상기 제1 및 제2 스킨 시트가 접착되도록 하는 전도체 피가열물을 포함한다.

Description

고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법{SANDWICH STRUCTURE WELDED BY HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING METHOD AND FABRICATION METHOD FOR THE SAME}
본 발명의 실시예들은 샌드위치 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 샌드위치 구조물은 2개의 얇고 강도가 높은 스킨(Skin)층과, 비교적 가벼운 재질을 사용하여 벌집 등의 형상으로 된 코어(Core)층과, 이들을 접착시키기 위한 접착층으로 구성되어 있다.
이들 스킨층과 코어층에 사용되는 재질들의 물성을 살펴보면, 스킨층의 재질은 비교적 강성과 강도가 우수하여 인장 및 압축에 강한 응력을 나타내는 것이어야 하고, 코어층의 재질은 비교적 유연하면서 규칙적인 벌집 등의 형태로 이루어져 밀림응력이 강하고 가벼운 것이어야 한다. 이러한 두 개의 층이 접착제로 접착되어 단일 구조물을 이룰 경우 스킨층만으로 이루어진 샌드위치 패널보다 최대 30배 이상의 압축강도를 가진다.
샌드위치 구조물의 코어층은 일반적으로 벌집 구조를 이루기 때문에 이를 허니컴 심재 또는 허니컴 코어라고도 한다. 일반적으로 허니컴이라 함은 본래 벌집의 형상을 일컫는 것이나, 이에 한정되지 않고, 격자형, 파상형, 볼록형 또는 오목형 등을 모두 포함하는 개념으로 사용된다. 샌드위치 구조물에 허니컴 코어를 사용하면, 전체 중량이 가볍고 또한 압축강도가 우수하다. 허니컴 코어를 사용한 샌드위치 구조물은 1940년 이후 항공기 및 수송용 구조재료의 일부로 사용되기 시작하여, 현재에는 건축물의 내장재, 선박이나 차량의 내장재, 격벽 재료 및 레져, 스포츠 분야에서 경량화를 위한 구조물로 널리 사용되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트의 계면을 가열한 후 허니컴 코어의 양면에 상기 스킨 시트를 접착시킴으로써, 상기 스킨 시트의 두께 제약을 받지 않는 샌드위치 구조물을 제조할 수 있는, 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 접착제 대신에 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트와 허니컴 코어를 용착시킴으로써, 접착제를 이용한 용착 작업 공정에서 발생하는 용매에 의한 작업 유해성을 예방할 수 있는, 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물은 허니컴 코어(Honeycomb Core); 상기 허니컴 코어의 양면에 형성되는 제1 및 제2 스킨 시트(Skin Sheet); 및 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 형성되고, 고주파 유도가열에 의해 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 계면을 용융시켜, 상기 허니컴 코어의 양면에 상기 제1 및 제2 스킨 시트가 접착되도록 하는 전도체 피가열물을 포함한다.
상기 제1 및 제2 스킨 시트는 컨베이어 벨트에 의해 가열코일이 구성된 히팅존(Heating Zone)으로 이송되고, 상기 가열코일과 상기 전도체 피가열물 간의 고주파 유도가열 작용을 통해 상기 허니컴 코어와 마주보는 계면이 용융되며, 상기 허니컴 코어가 중간에 개재된 상태에서 롤을 통해 프레스된 후 자연 냉각됨으로써 상기 허니컴 코어에 용착될 수 있다.
상기 가열코일은 냉각수가 내부로 흐를 수 있는 구리 재질의 튜브로 형성될 수 있다.
상기 가열코일은 상기 고주파 유도가열을 위해, 교류전원(AC)으로부터 27±5 kHz의 고주파 전류를 공급 받을 수 있다.
상기 전도체 피가열물은 스틸 메시(Steel Mesh) 형태로 형성되어, 상기 제1 및 제2 스킨 시트 제조 시, 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 고정될 수 있다.
상기 전도체 피가열물은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 또는 탄소강(CS) 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있다.
상기 허니컴 코어는 열에 의해 녹을 수 있도록 열가소성 수지로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 스킨 시트는 연속섬유로 보강된 열가소성 플라스틱 복합소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법은 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 전도체 피가열물을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 스킨 시트를 컨베이어 벨트를 이용하여 가열코일이 구성된 히팅존으로 이송하는 단계; 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하여 상기 전도체 피가열물을 유도가열 시킴으로써 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 계면을 용융시키는 단계; 및 상기 제1 및 제2 스킨 시트 사이에 허니컴 코어를 개재한 상태에서 프레스한 후 냉각하는 단계를 포함한다.
상기 전도체 피가열물을 형성하는 단계는 상기 제1 및 제2 스킨 시트 제조 시, 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 스틸 메시 형태로 형성하는 단계를 포함한다.
상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 단계는 교류전원(AC)에서 27±5 kHz 범위의 고주파 전류를 상기 가열코일에 공급하는 단계를 포함한다.
상기 가열코일은 냉각수가 내부로 흐를 수 있는 구리 재질의 튜브로 형성될 수 있다.
상기 전도체 피가열물은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 또는 탄소강(CS) 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있다.
상기 허니컴 코어는 열에 의해 녹을 수 있도록 열가소성 수지로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 스킨 시트는 연속섬유로 보강된 열가소성 플라스틱 복합소재로 형성될 수 있다.
상기 프레스는 고무롤에 의해 수행될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트의 계면을 가열한 후 허니컴 코어의 양면에 상기 스킨 시트를 접착시킴으로써, 상기 스킨 시트의 두께 제약을 받지 않는 샌드위치 구조물을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 접착제 대신에 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트와 허니컴 코어를 용착시킴으로써, 접착제를 이용한 용착 작업 공정에서 발생하는 용매에 의한 작업 유해성을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 조립 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
허니컴(Honeycomb) 구조의 코어(Core)를 가지는 샌드위치 구조물은 중량 대비 매우 우수한 굴곡 성능을 발휘할 수 있다. 표 1에 나타낸 구조 해석 결과를 통해 각각의 영향을 나타내었다.
Figure pat00001
구조 해석에 사용된 경계 조건은 다음과 같다. 시편의 크기는 180mm*90mm*12mm이고, 상판에 가해지는 하중은 1.0 메가파스칼(MPa)이며, 180mm 방향의 양단이 구속된 굴곡 조건이다. 스킨 시트는 양면에 동일한 두께로 적용되며, 샌드위치 구조물의 전체 두께는 12mm로 고정하였다.
허니컴 코어의 물성은 순수 폴리프로필렌(PP)의 강성인 1 GPa과 롱 글래스 파이버(Long Glass Fiber)로 강화된 PP의 강성인 5 GPa을 각각 적용하였으며, 스킨 시트는 롱 글래스 파이버로 강화된 PP의 강성 5 GPa과 연속상의 유리섬유로 강화된 PP의 강성 20 GPa을 각각 적용하였다. 물론, 허니컴 코어와 스킨 시트의 강성이 높을수록 변형량은 적어지며, 스킨 시트의 두께가 두꺼울수록 변형량은 최소화 될 수 있음을 알 수 있다.
샌드위치 구조물을 제작하는 종래의 방법 중에 하나인 스킨 시트를 외부에서 가열 압착하여 용융 접착하는 방법은, 스킨 시트의 두께가 두꺼울 경우 계면으로 충분한 열이 전달되지 못하는 한계점을 가지고 있어 계면 접착력이 균일하지 못하거나, 결함 부위를 내포할 수 있다.
한편, 접착제를 사용하는 방법은 이러한 두께 문제에 대한 한계점은 없으나, 필요 이상의 과도한 접착제 도포와 작업 공정에서의 용매로 인한 작업 유해성을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 한계점을 극복하기 위한 방안으로 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트의 계면을 가열함으로써 스킨 시트와 허니컴 코어를 용착시킬 수 있는 샌드위치 구조물을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 스킨 시트와 허니컴 코어 사이에 스틸 메시(Steel Mesh)와 같은 전도체 피가열물을 삽입 또는 고정하여 고주파 유도가열에 의해 스틸 메시가 가열되게 함으로써, 스킨 시트와 허니컴 코어가 용착되도록 할 수 있다.
고주파 유도가열은 냉각수가 내부로 흐를 수 있는 구리 재질의 튜브(가열코일)를 사용하여 피가열물 주변에 나선형으로 감은 다음, 가열코일에 고주파 전류(예: 27 kHz)를 흐르게 하면, 전도체인 피가열물에 유도된 전류에 의해 열이 발생하는 것을 말한다.
전도체 피가열물은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 탄소강(CS) 등이 될 수 있으며, 보다 바람직하게는 자성에 대한 도자성을 가지는 재료가 유리하다. 고주파 유도가열은 줄 히팅(Joule Heating)과 마그네틱 히스테리시스(Magnetic Hysteresis)에 의한 에너지 손실 원리를 기반으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 고주파 유도가열 시 주파수가 높을수록 침투 깊이가 얕아지는 표면 효과를 나타내기 때문에 용도에 따라 적절한 주파수를 선정할 필요가 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 고주파 전류로서 27±5 kHz 범위의 주파수를 선정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트의 계면을 가열함으로써, 스킨 시트의 두께 제약을 받지 않는 샌드위치 구조물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 접착제 대신에 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트와 허니컴 코어를 용착시킴으로써, 접착제를 이용한 용착 작업 공정에서 발생하는 용매에 의한 작업 유해성을 예방할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 조립 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물(100)은 허니컴 코어(110), 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130), 및 전도체 피가열물(140)을 포함한다.
상기 허니컴 코어(110)는 육각형의 벌집 모양의 구조를 가지며, 열에 의해 녹을 수 있도록 열가소성 수지(예: PPT)로 형성될 수 있다.
상기 허니컴 코어(110)는 외력을 균등하게 배분시켜 강도가 매우 우수하다. 상기 허니컴 코어(110)는 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)에 의해 각 셀이 밀폐 구조를 이루게 되어 외부로부터의 압력이 가해져도 내압력이 매우 높게 되어 건축물의 내장재로서 많이 사용되고 있다. 특히, 상기 허니컴 코어(110)는 두께를 얇게 하여도 충분한 강도를 가지기 때문에, 다양한 분야에서 사용되고 있다.
상기 제1 스킨 시트(120)는 연속섬유로 보강된 열가소성 플라스틱 복합소재로 형성되는 것으로서, 상기 허니컴 코어(110)의 상면에 배치된다. 상기 제1 스킨 시트(120)는 하나 또는 그 이상으로 형성될 수 있는데, 그 개수에는 제한이 없다.
상기 제2 스킨 시트(130)는 상기 제1 스킨 시트(120)와 마찬가지로 연속섬유로 보강된 열가소성 플라스틱 복합소재로 형성되는 것으로서, 상기 허니컴 코어(110)의 하면에 배치된다. 상기 제2 스킨 시트(125)는 하나 또는 그 이상으로 형성될 수 있는데, 그 개수에는 제한이 없다.
상기 전도체 피가열물(140)은 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)의 일면에 형성된다. 구체적으로, 상기 전도체 피가열물(140)은 스틸 메시(Steel Mesh) 형태로 형성되어, 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130) 제조 시, 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)의 일면에 고정된다. 상기 스틸 메시는 연성 파괴에 도움을 주게 되어 완전 파괴를 지연시킬 수 있다.
상기 전도체 피가열물(140)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 탄소강(CS) 등의 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 자성에 대한 도자성을 가지는 재료로 형성되는 것이 유리하다.
상기 전도체 피가열물(140)은 고주파 유도가열에 의해 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)의 계면을 용융시킴으로써, 상기 허니컴 코어(110)의 양면에 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)가 접착되도록 한다.
이를 위해, 먼저 상기 전도체 피가열물(140)이 형성된 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)를 컨베이어 벨트를 통해 히팅존(Heating Zone)으로 이송한다. 그러면, 상기 전도체 피가열물(140)은 상기 히틴존에 구비된 가열코일과의 고주파 유도가열 작용을 통해 열을 발산하게 되고, 이러한 열을 통해 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)의 계면을 용융시킨다. 이어서, 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130) 사이에 상기 허니컴 코어(110)를 개재하고, 이러한 상태에서 고무롤을 통해 프레스한 후 자연 냉각한다. 이로써, 상기 제1 및 제2 스킨 시트(120, 130)는 상기 허니컴 코어(110)에 용착된다.
여기서, 상기 가열코일은 냉각수가 내부로 흐를 수 있는 구리 재질의 튜브로 형성될 수 있다. 또한, 상기 가열코일은 상기 고주파 유도가열을 위해, 교류전원(AC)으로부터 고주파 전류(예: 27 kHz)를 공급 받는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 공정도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 단계(510)에서는 스킨 시트(410)의 일면에 전도체 피가열물(420)을 형성한다. 여기서, 상기 전도체 피가열물(420)은 상기 스킨 시트(410) 제조 시, 상기 스킨 시트(410)의 일면에 스틸 메시(Steel Mesh) 형태로 형성할 수 있다.
다음으로, 단계(520)에서는 상기 스킨 시트(410)를 컨베이어 벨트를 이용하여 가열코일(432)이 구성된 히팅존(430)으로 이송한다.
다음으로, 단계(530)에서는 교류전원(434)을 통해 상기 가열코일(432)에 고주파 전류(예: 27 kHz)를 공급하여 상기 전도체 피가열물(420)을 유도가열 시킴으로써 상기 스킨 시트(410)의 계면을 용융시킨다.
다음으로, 단계(540)에서는 상기 스킨 시트(410)를 2개 마련하고, 그 사이에 허니컴 코어(440)를 개재하여 샌드위치 구조물(400)을 만든다.
다음으로, 단계(550)에서는 상기 샌드위치 구조물(400)을 고무롤(450)을 이용하여 프레스한 후 냉각기(460)에서 자연 냉각한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트의 계면을 가열한 후 허니컴 코어의 양면에 상기 스킨 시트를 접착시킴으로써, 상기 스킨 시트의 두께 제약을 받지 않는 샌드위치 구조물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 접착제 대신에 고주파 유도가열을 이용하여 스킨 시트와 허니컴 코어를 용착시킴으로써, 접착제를 이용한 용착 작업 공정에서 발생하는 용매에 의한 작업 유해성을 예방할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 샌드위치 구조물
110: 허니컴 코어
120: 제1 스킨 시트
130: 제2 스킨 시트
140: 전도체 피가열물

Claims (16)

  1. 허니컴 코어(Honeycomb Core);
    상기 허니컴 코어의 양면에 형성되는 제1 및 제2 스킨 시트(Skin Sheet); 및
    상기 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 형성되고, 고주파 유도가열에 의해 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 계면을 용융시켜, 상기 허니컴 코어의 양면에 상기 제1 및 제2 스킨 시트가 접착되도록 하는 전도체 피가열물
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨 시트는
    컨베이어 벨트에 의해 가열코일이 구성된 히팅존(Heating Zone)으로 이송되고, 상기 가열코일과 상기 전도체 피가열물 간의 고주파 유도가열 작용을 통해 상기 허니컴 코어와 마주보는 계면이 용융되며, 상기 허니컴 코어가 중간에 개재된 상태에서 롤을 통해 프레스된 후 자연 냉각됨으로써 상기 허니컴 코어에 용착되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열코일은
    냉각수가 내부로 흐를 수 있는 구리 재질의 튜브로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가열코일은
    상기 고주파 유도가열을 위해, 교류전원(AC)으로부터 27±5 kHz의 고주파 전류를 공급 받는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도체 피가열물은
    스틸 메시(Steel Mesh) 형태로 형성되어, 상기 제1 및 제2 스킨 시트 제조 시, 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 고정되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도체 피가열물은
    알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 또는 탄소강(CS) 중 적어도 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 허니컴 코어는
    열에 의해 녹을 수 있도록 열가소성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨 시트는
    연속섬유로 보강된 열가소성 플라스틱 복합소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물.
  9. 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 전도체 피가열물을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 스킨 시트를 컨베이어 벨트를 이용하여 가열코일이 구성된 히팅존으로 이송하는 단계;
    상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하여 상기 전도체 피가열물을 유도가열 시킴으로써 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 계면을 용융시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 스킨 시트 사이에 허니컴 코어를 개재한 상태에서 프레스한 후 냉각하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전도체 피가열물을 형성하는 단계는
    상기 제1 및 제2 스킨 시트 제조 시, 상기 제1 및 제2 스킨 시트의 일면에 스틸 메시 형태로 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 단계는
    교류전원(AC)에서 27± kHz 범위의 고주파 전류를 상기 가열코일에 공급하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 가열코일은
    냉각수가 내부로 흐를 수 있는 구리 재질의 튜브로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 전도체 피가열물은
    알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 또는 탄소강(CS) 중 적어도 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 허니컴 코어는
    열에 의해 녹을 수 있도록 열가소성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨 시트는
    연속섬유로 보강된 열가소성 플라스틱 복합소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 프레스는
    고무롤에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물의 제조 방법.
KR1020100112692A 2010-11-12 2010-11-12 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법 KR101248365B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100112692A KR101248365B1 (ko) 2010-11-12 2010-11-12 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법
PCT/KR2011/008639 WO2012064156A2 (ko) 2010-11-12 2011-11-11 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법
US13/884,886 US20130337223A1 (en) 2010-11-12 2011-11-11 Sandwich structure welded by high-frequency induction heating, and method for manufacturing same
EP11839876.7A EP2639377A4 (en) 2010-11-12 2011-11-11 HIGHLY FREQUENCY INDUCTION HEATING WELDED SANDWICH STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
CN201180054480.4A CN103210159B (zh) 2010-11-12 2011-11-11 通过高频感应加热熔接的夹层结构及其制造方法
JP2013534835A JP5932812B2 (ja) 2010-11-12 2011-11-11 高周波誘導加熱方法で融着されたサンドイッチ構造物及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100112692A KR101248365B1 (ko) 2010-11-12 2010-11-12 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120051312A true KR20120051312A (ko) 2012-05-22
KR101248365B1 KR101248365B1 (ko) 2013-04-01

Family

ID=46051458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100112692A KR101248365B1 (ko) 2010-11-12 2010-11-12 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130337223A1 (ko)
EP (1) EP2639377A4 (ko)
JP (1) JP5932812B2 (ko)
KR (1) KR101248365B1 (ko)
CN (1) CN103210159B (ko)
WO (1) WO2012064156A2 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015085309A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Continental Structural Plastics, Inc. Open area core with chopped fiber reinforced skin
KR102279229B1 (ko) * 2020-12-07 2021-07-19 주식회사 동천 샌드위치 패널 자동 제조장치
KR102279226B1 (ko) * 2020-12-07 2021-07-19 주식회사 동천 핫프레스를 구비한 샌드위치 패널 제조장치

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102975464B (zh) * 2012-11-27 2014-12-17 常州悦诚新材料有限公司 连续玻纤布增强热塑性塑料蜂窝夹芯板材的生产方法
FR3036307B1 (fr) * 2015-05-22 2017-06-02 Halcyon Procede ameliore de fabrication d'une piece metallique du type sandwich presentant une forme non-developpable
KR101952485B1 (ko) * 2016-12-29 2019-05-10 한화큐셀앤드첨단소재 주식회사 자동차의 러기지 보드용 샌드위치 판넬
CN107127416B (zh) * 2017-05-31 2019-06-07 广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院） 一种蜂窝三明治夹层大型构件钎焊装置
CN111823667A (zh) * 2020-06-12 2020-10-27 燕山大学 一种Al/CFRTP/Al复合板快速制备工艺
CN112895628A (zh) * 2021-02-24 2021-06-04 山东济钢鲍德金属复合板科技有限公司 一种高强度的金属复合板及其生产工艺
TWI812551B (zh) * 2022-11-25 2023-08-11 財團法人金屬工業研究發展中心 熱塑性複合材料及其感應銲接方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2742387A (en) * 1953-09-28 1956-04-17 Lavoie Lab Inc Reflector for electromagnetic radiations and method of making same
JPS57123020A (en) * 1981-01-26 1982-07-31 Yoshida Kogyo Kk <Ykk> Method of bonding synthetic resin molded item
JPS6218438Y2 (ko) * 1981-06-06 1987-05-12
JPS62148243A (ja) * 1985-12-23 1987-07-02 Sekisui Chem Co Ltd 熱可塑性樹脂管体の接合方法
FI932309A0 (fi) * 1993-05-19 1993-05-19 Paroc Oy Ab Fogkonstruktion
JPH08207179A (ja) * 1995-02-02 1996-08-13 Showa Aircraft Ind Co Ltd ハニカムパネルおよびその製造方法
JPH08300525A (ja) * 1995-05-10 1996-11-19 Toshiba Corp ハニカムサンドイッチパネル
JP3523940B2 (ja) * 1995-07-28 2004-04-26 日本中芯販売株式会社 サンドイッチパネル用芯材及びサンドイッチパネル
FR2765143B1 (fr) * 1997-06-26 2000-10-20 Philippe Dufour Procede de fabrication de panneaux composites et agencement pour la mise en oeuvre de ce procede
JP3997267B2 (ja) * 1998-02-09 2007-10-24 株式会社ミヤデン 高周波誘導加熱装置及びその出力変成器
US6091063A (en) * 1998-11-06 2000-07-18 The Boeing Company Method for improving thermal uniformity in induction heating processes
US6568310B2 (en) * 2001-10-25 2003-05-27 Timothy W. Morgan Lightweight armored panels and doors
WO2004015019A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-19 Nexicor Llc Induction bondable high-pressure laminate
US20060151108A1 (en) * 2004-12-02 2006-07-13 Panterra Engineered Plastics, Inc Method and apparatus for forming layered thermoformable materials
JP5151535B2 (ja) * 2007-02-22 2013-02-27 東レ株式会社 サンドイッチ構造体、およびそれを用いた成形体、電子機器筐体
DE102008020976B4 (de) * 2008-04-25 2017-02-16 Fritz Egger Gmbh & Co. Og Verfahren zur Herstellung einer Leichtbauplatte für den Möbelbau
US8173247B2 (en) * 2008-06-03 2012-05-08 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Lightweight high stiffness composites having class A surface finish

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015085309A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Continental Structural Plastics, Inc. Open area core with chopped fiber reinforced skin
KR102279229B1 (ko) * 2020-12-07 2021-07-19 주식회사 동천 샌드위치 패널 자동 제조장치
KR102279226B1 (ko) * 2020-12-07 2021-07-19 주식회사 동천 핫프레스를 구비한 샌드위치 패널 제조장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP2639377A2 (en) 2013-09-18
US20130337223A1 (en) 2013-12-19
JP5932812B2 (ja) 2016-06-08
JP2013545633A (ja) 2013-12-26
WO2012064156A2 (ko) 2012-05-18
EP2639377A4 (en) 2014-04-23
WO2012064156A3 (ko) 2012-07-26
CN103210159A (zh) 2013-07-17
CN103210159B (zh) 2016-04-20
KR101248365B1 (ko) 2013-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101248365B1 (ko) 고주파 유도가열 방법으로 용착된 샌드위치 구조물 및 그 제조 방법
US9573338B2 (en) Composite sandwich panel with differential resin layers
US10052842B2 (en) Composite structure and manufacturing method thereof
JP6110914B2 (ja) 複合材構造体及び複合材構造体の製造方法
US20150240396A1 (en) Fiber-reinforced composite material and method for manufacturing the same
RU2012142670A (ru) Баллистические панели и способы их изготовления
JP2012176514A (ja) 繊維強化樹脂と金属との接合構造、及び繊維強化樹脂と金属との接合方法
KR101872737B1 (ko) 외피가 없는 언아이소그리드 복합재 구조물의 제조방법
US20050051262A1 (en) Mandrel and method for manufacturing composite structures
KR20130102006A (ko) 섬유 강화 수지와 금속의 접합 구조 및 섬유 강화 수지와 금속의 접합 방법
WO2016165324A1 (zh) 一种振膜及一种振膜组装工艺
US10118342B2 (en) Welded structural joint between a high-performance thermoplastic matrix composite material and an elastomer by powder functionalization
JPH10305523A (ja) 金属・繊維強化樹脂複合体及びそれを用いた強化積層体
JP7263704B2 (ja) 積層フィルム、積層体及び成形体
JP2010126299A (ja) コンベヤベルトの補強方法及びコンベヤベルトの接合部構造
US10569498B2 (en) Sandwich panel, method for manufacturing the same, and sandwich panel structure
JP2014213540A (ja) 繊維強化樹脂積層体の接合方法及び繊維強化樹脂成形体
TWM572831U (zh) 多素材複合板
US10131093B2 (en) Welded structural joint between a high-performance thermoplastic matrix composite material and an elastomer
Subhani Curing parameter optimization of the adhesive film in honeycomb sandwich structures through mechanical performance
JPH07112501A (ja) 複合積層構造体
KR20150136799A (ko) 단방향섬유체를 이용한 차량용 휠 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 휠
JP2024081598A (ja) ハイブリッド部材の成形方法、ハイブリッド部材、及びアンダーカバー
JP2015030108A (ja) 炭素繊維プリフォームの製造装置および炭素繊維プリフォームの製造方法
CN115958858A (zh) 一种自增强聚丙烯板材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151224

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171212

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee