WO2021112535A1 - 성형체, 이를 사용하는 샌드위치 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

성형체, 이를 사용하는 샌드위치 패널 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2021112535A1
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polyester
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한경석
안승현
임지원
임성찬
이명
김희준
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(주)엘지하우시스
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2607/00—Walls, panels

Definitions

  • the present invention relates to a molded article, a sandwich panel using the same, and a method for manufacturing the same.
  • a typical sandwich panel has structural rigidity similar to that of a metal panel and is effective in reducing weight, so it is used in various fields such as construction materials.
  • a core layer (molded body) is formed between skin layers formed of aluminum, iron, or the like to control the physical properties of the panel.
  • a foamed resin material is used for the core layer to increase the weight reduction effect of the panel, or a general resin, composite material, or balsa wood material is used to increase the mechanical strength of the panel.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2017-0140111 which discloses a sandwich panel and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0140111, Sandwich panel and manufacturing method thereof
  • nonwoven fabric nonwoven fiber aggregate
  • polyester-based fibers polyester-based fibers
  • polypropylene composite fiber containing maleic anhydride polyolefin researched on a molded article prepared by mixing the same, a sandwich panel using the same, and a method for manufacturing the same, and completed the present invention.
  • the maleic anhydride polyolefin may be a polyolefin and maleic anhydride grafted.
  • the polyolefin includes a monomer selected from the group consisting of ethylene, propylene, and combinations thereof, and the polyolefin may have a homopolymer structure.
  • the polyolefin may be a polypropylene having a homopolymer structure.
  • the nonwoven fiber aggregate structure comprises 35 to 75% by weight of polyester-based fibers and 25 to 65% by weight of polypropylene composite fibers, based on the total weight of polyester-based fibers and polypropylene composite fibers. may include.
  • the nonwoven fiber aggregate structure comprises 35 to 65% by weight of polyester-based fibers and 35 to 65% by weight of polypropylene composite fibers, based on the total weight of polyester-based fibers and polypropylene composite fibers. may include.
  • the polyester fiber may be any one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polytrimethylene terephthalate polytrimethylene terephthalate
  • polybutylene terephthalate polyethylene naphthalate
  • the nonwoven fiber aggregate structure is a structure in which two or more nonwoven fiber aggregates are bonded, and the nonwoven fiber aggregate is formed by bonding nonwoven fibers on a web or a sheet with an adhesive or , may be adhered using a thermoplastic fiber.
  • the flexural rigidity of the molded body may be 0.55 to 1.05 GPa.
  • the flexural strength of the molded body may be 60 to 135 N.
  • core layer a skin layer laminated on at least one surface of the core layer; and an adhesive layer bonding the core layer and the skin layer to each other, wherein the core layer uses the molded article of claim 1 .
  • the flexural rigidity of the sandwich panel may be 30 to 50 GPa.
  • the flexural strength of the sandwich panel may be 1500 to 3000 N.
  • the skin layer may be at least one selected from the group consisting of aluminum, iron, stainless steel (SUS), magnesium, and electrogalvanized steel (EGI).
  • the adhesive layer may include at least one of an olefin-based adhesive, a urethane-based adhesive, an acrylic adhesive, and an epoxy-based adhesive.
  • a molded article according to the present invention, a sandwich panel using the same, and a method for manufacturing the same can improve compatibility between fibers by mixing a polyester-based fiber and polypropylene composite fiber containing maleic anhydride polyolefin when manufacturing a nonwoven fabric used as a core material. It provides the effect of improving mechanical properties such as flexural rigidity and flexural strength of sandwich panels.
  • Sandwich panel having the above effect is suitable for use in structural materials for home appliances (TV back cover, washing machine board, etc.), interior and exterior boards for construction, interior and exterior materials for automobiles, interior and exterior materials for trains/ships/aircraft, various partition boards, elevator structural materials, etc. Do.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a sandwich panel according to the present invention.
  • Example 2 shows an SEM image of a core layer according to Example 4 of the present invention.
  • the inventors of the present invention mix and use polypropylene composite fibers including maleic anhydride polyolefin with polyester fibers when preparing a nonwoven fiber aggregate structure used as a core material, By improving the compatibility between both fibers, we have produced a sandwich panel with improved mechanical properties such as flexural strength and flexural rigidity.
  • the present invention provides a molded article having a nonwoven fiber aggregate structure comprising two or more nonwoven fiber aggregates, wherein the molded article includes a polyester-based fiber and a polypropylene composite fiber, and the polypropylene composite fiber includes: polypropylene; and maleic anhydride polyolefin; it provides a molded article comprising.
  • the 'nonwoven fiber aggregate structure' is a structure in which two or more nonwoven fiber aggregates are bonded, and the 'nonwoven fiber aggregate' refers to a nonwoven fiber on a web or a sheet by bonding with an adhesive or , refers to a thing bonded using a thermoplastic fiber, and since the molded article according to the present invention has a nonwoven fiber aggregate in which the fibers are entangled with each other, all or part of the polyester-based fibers are fused by a binder, and therefore, in the molded article Natural pores are included, so that air permeability is improved, and weight reduction can be improved.
  • the fibers have natural pores formed while being entangled with each other, unlike the case where pores are artificially formed by an additive such as a foaming agent, it is a non-foaming core, so manufacturing costs can be reduced and the foaming process can be omitted. Efficiency can also be increased.
  • the nonwoven fiber aggregate structure of the molded article according to the present invention includes polyester-based fibers.
  • the average length of the polyester fibers included in the molded article according to the present invention is preferably 5 to 100 mm.
  • the average length of the fiber is less than 5 mm, it may be difficult to expect the effect of high elongation because the length of the fiber is short.
  • the space occupied by the gap of the molded body may be reduced because the content of fibers entangled with each other increases.
  • the dispersion of the fibers is not made smoothly during the manufacture of the molded article, and the physical properties of the molded article may be reduced.
  • the nonwoven fiber aggregate structure is 35 to 75% by weight, preferably 35 to 65% by weight, preferably 45 to 65% by weight, more preferably 45 to 55% by weight, based on the total weight of the polyester-based fiber and the polypropylene composite fiber. It may include a polyester-based fiber in weight %. When less than 35% by weight of the polyester-based fiber is included, the content of the polyester-based fiber serving as a reinforcing fiber is reduced, and there is a problem in that mechanical properties are lowered. In addition, when the polyester-based fiber in excess of 75% by weight is included, it is difficult to control the lofting phenomenon after thermoforming, and there is a problem in that the formability of the board is reduced.
  • the polyester fiber may be any one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polytrimethylene terephthalate polytrimethylene terephthalate
  • polybutylene terephthalate polyethylene naphthalate
  • the nonwoven fiber aggregate structure may further include a sheath-core type bicomponent fiber.
  • the sheath-core type bicomponent fiber may include a core part of a polyester fiber; and a non-hygroscopic copolymer resin sheath part surrounding the core part.
  • the sheath-core type bicomponent fiber may be included in the molded article because the resin of the sheath portion remains in a non-melted state, which was introduced in the manufacturing step of the molded article.
  • any one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate may be used as the core part of the polyester fiber.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polytrimethylene terephthalate polytrimethylene terephthalate
  • polybutylene terephthalate polyethylene naphthalate
  • the sheath portion of the sheath-core type bicomponent fiber may use the same non-hygroscopic copolymer resin as the binder included in the molded article.
  • the non-hygroscopic copolymer resin refers to a resin having a property of not absorbing moisture in the air, and specifically, based on the molded article of the present invention prepared using the resin, 100 at 85° C. and 85% relative humidity.
  • a weight change rate (that is, an increase rate of moisture content) of the molded article after standing for a period of time may be less than 0.1%, preferably less than 0.08%, more preferably less than 0.07%.
  • the non-hygroscopic copolymer resin refers to a weight change rate (that is, an increase in moisture content) of the molded article after being left for 100 hours at 85 ° C. temperature and 85% relative humidity based on the finally manufactured molded article is less than 0.1%, preferably It means having a low absorption rate of less than 0.08%, more preferably less than 0.07%.
  • non-hygroscopic copolymer resin an ester-based resin, a diol-based monomer having strong crystallinity and excellent elasticity, and an acid component capable of imparting flexibility are copolymerized together, and one that satisfies the water absorption may be used.
  • ester-based resin any one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate may be used, and the diol-based monomer is neopentyl. Selected from the group consisting of glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, poly(tetramethylene) glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, etc. Any one or more selected from the group consisting of isophthalic acid, adipic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, sebacic acid, succinic acid, and the like may be used as the acid component.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polytrimethylene terephthalate polytrimethylene terephthalate
  • the sheath-core type bicomponent fiber is prepared by melt spinning and drawing using the components of the core and the components of the sheath.
  • the non-hygroscopic resin when used as the sheath component of the sheath-core type bicomponent fiber, flexural strength and tensile strength are improved, and a molded article can be manufactured by a dry process, thereby making it easy to manufacture a high-density molding layer.
  • the nonwoven fabric when used as a packaging material for large-sized cargo, the nonwoven fabric can be prevented from sagging due to its good physical properties and shape retention even in a high temperature and high humidity atmosphere.
  • the nonwoven fiber aggregate structure of the molded article according to the present invention comprises polypropylene composite fibers.
  • polypropylene composite fiber is polypropylene; and maleic anhydride polyolefins.
  • the polypropylene composite fiber may comprise 90 to 99 weight percent polypropylene and 1 to 10 weight percent maleic anhydride polyolefin based on the total weight of the polypropylene composite fiber.
  • the polypropylene composite fiber serves as a binder in that it contains maleic anhydride polyolefin together with polypropylene, thereby increasing compatibility with polyethylene terephthalate (PET) fibers.
  • PET polyethylene terephthalate
  • FIG. 3 it can be seen that when only polypropylene is used instead of polypropylene composite fiber, compatibility with polyethylene terephthalate (PET) fibers is poor.
  • the maleic anhydride polyolefin may be a polyolefin and maleic anhydride grafted.
  • the maleic anhydride polyolefin may be prepared by grafting polyolefin and maleic anhydride in a weight ratio of 70:30 to 97:3. When the above weight ratio is satisfied, mechanical properties such as flexural rigidity and flexural strength may be improved.
  • the polyolefin may include a monomer selected from the group consisting of ethylene, propylene, and combinations thereof.
  • the polyolefin may have a homopolymer structure, preferably polypropylene having a homopolymer structure.
  • a homopolymer structure preferably polypropylene having a homopolymer structure.
  • the modified polymer is a homopolymer.
  • the analysis result through the gel permeation chromatography it is possible to confirm the characteristics appearing in the high range of the weight average molecular weight, , may have better mechanical and chemical properties than the case of using a block copolymer.
  • the nonwoven fiber aggregate structure comprises 25 to 65% by weight, preferably 35 to 65% by weight, more preferably 35 to 55% by weight, particularly more preferably 45% by weight, based on the total weight of the polyester-based fiber and the polypropylene composite fiber. to 55% by weight of polypropylene composite fibers.
  • the nonwoven fiber aggregate structure comprises 25 to 65% by weight, preferably 35 to 65% by weight, more preferably 35 to 55% by weight, particularly more preferably 45% by weight, based on the total weight of the polyester-based fiber and the polypropylene composite fiber. to 55% by weight of polypropylene composite fibers.
  • the nonwoven fiber aggregate structure comprises 25 to 65% by weight, preferably 35 to 65% by weight, more preferably 35 to 55% by weight, particularly more preferably 45% by weight, based on the total weight of the polyester-based fiber and the polypropylene composite fiber. to 55% by weight of polypropylene composite fibers.
  • the polypropylene composite fiber in excess of 65% by weight is included,
  • the nonwoven fiber aggregate structure may further include a binder.
  • the binder may be a non-hygroscopic copolymer resin or a hygroscopic copolymer resin.
  • the non-hygroscopic copolymer resin refers to a resin having a property of not absorbing moisture in the air.
  • a weight change rate (that is, an increase rate of moisture content) of the molded article after standing for a period of time may be less than 0.1%, preferably less than 0.08%, more preferably less than 0.07%.
  • the non-hygroscopic copolymer resin refers to a weight change rate (that is, an increase in moisture content) of the molded article after being left for 100 hours at 85 ° C. temperature and 85% relative humidity based on the finally manufactured molded article is less than 0.1%, preferably It means having a low absorption rate of less than 0.08%, more preferably less than 0.07%.
  • non-hygroscopic copolymer resin an ester-based resin, a diol-based monomer having strong crystallinity and excellent elasticity, and an acid component capable of imparting flexibility are copolymerized together, and one that satisfies the water absorption may be used.
  • ester-based resin any one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate may be used, and the diol-based monomer is neopentyl. Selected from the group consisting of glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, poly(tetramethylene) glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, etc. Any one or more selected from the group consisting of isophthalic acid, adipic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, sebacic acid, succinic acid, and the like may be used as the acid component.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polytrimethylene terephthalate polytrimethylene terephthalate
  • All or part of the polyester-based fibers included in the molded body may be fused by a binder that is a non-hygroscopic resin, and the binder may have a melting point of 160° C. or higher.
  • the molded article having a nonwoven fiber aggregate structure according to the present invention has an apparent density of 0.2 to 0.8 g/cm 3 . Since it satisfies the above density range, it may have sufficient mechanical strength to be used as a packaging material for large cargo.
  • the molded article according to the present invention has a flexural stiffness of 0.55 to 1.05 GPa, preferably 0.75 to 1.02 GPa, more preferably 0.85 to 0.97 GPa, and a flexural strength of 60 to 135N, preferably 95 to 133N, more preferably is 120 to 130N and has excellent mechanical strength.
  • the flexural stiffness and flexural strength are measured according to ASTM C393.
  • the molded article according to the present invention satisfies the above mechanical strength, it is included as a core layer in a sandwich panel, and is used as a structural material for home appliances (TV back cover, washing machine board, etc.), interior and exterior boards for construction, interior and exterior materials for automobiles, and trains. It can be used as interior and exterior materials for ships/aircraft (boards such as partitions), boards for various partitions, and elevator structural materials.
  • the molded article according to the present invention may further include a filler such as glass fiber, carbon fiber, polymer fiber, and the like.
  • a flame retardant such as a bromine-based organic flame retardant may be further included.
  • additives such as impact modifiers and heat stabilizers may be further included.
  • the manufacturing method of the molded article according to the present invention may be manufactured by the following method.
  • the manufacturing method of the molded article according to the present invention comprises the steps of: a) preparing a nonwoven fiber aggregate by mixing a polyester-based fiber and a polypropylene composite fiber; b) manufacturing a molded body (core layer) by performing a needle punching process on the nonwoven fiber assembly at a number of punches per minute of 300 to 1000 times, a moving speed of 1 to 8 m/min, and a punching density of 100 to 500 punches/cm 2 ; includes
  • step a (A) polyester fibers and (B) polypropylene composite fibers are prepared, respectively, and then mixed to prepare a nonwoven fiber assembly.
  • polypropylene and maleic anhydride polyolefin Prior to mixing between the polyester-based fiber and the polypropylene composite fiber, polypropylene and maleic anhydride polyolefin may be prepared to prepare the polypropylene composite fiber.
  • a maleic anhydride polyolefin may be prepared by grafting polyolefin, which is a homopolymer, and maleic anhydride in a weight ratio of 70:30 to 97:3. Thereafter, polypropylene (chips) and the maleic anhydride polyolefin (chips) may be mixed in a weight ratio of 90:10 to 99:1 to spin polypropylene composite fibers.
  • the weight average molecular weight (Mw) when the polypropylpin (chip) and the maleic anhydride polyolefin (chip) are compounded for bonding may be 190,000 to 230,000.
  • Mw weight average molecular weight
  • the weight average molecular weight is less than the above weight average molecular weight, it may be difficult to spin polypropylene composite fibers prepared using the compounded polypropylene (chips) and maleic anhydride polyolefins (chips).
  • the weight average molecular weight is exceeded, the M.I (melt index) is lowered, and thus the graft ratio of the polyolefin is lowered, thereby compatibility may be lowered.
  • polyester-based fiber any one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate may be used, and the polyolefin is ethylene, propylene and and a monomer selected from the group consisting of combinations thereof.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polytrimethylene terephthalate polytrimethylene terephthalate
  • polybutylene terephthalate polyethylene naphthalate
  • the polyolefin is ethylene, propylene and and a monomer selected from the group consisting of combinations thereof.
  • step b) a needle punching process of 300 to 1000 punches per minute, a moving speed of 1 to 8 m/min, and a punching density of 100 to 500 punches/cm 2 is performed on the nonwoven fiber assembly to form a nonwoven fiber assembly structure. can be manufactured.
  • the number of punches per minute is 300 to 1000 times per minute, the movement speed of the nonwoven fiber assembly is 1 to 8 m/min, and the punching density is 100 to 500 punches/cm 2 ,
  • a needle punching process may be performed, and more preferably, the number of punches per minute is 400 to 700 times per minute, the movement speed of the nonwoven fiber assembly is 1.5 to 6 m/min, and the punching density is 200 to 400 punches/cm 2 to proceed with the needle punching process.
  • the number of punching per minute is less than 300 times, there is a problem in that the degree of binding between the nonwoven fiber aggregates is lowered, and if the number of punchings per minute is more than 1000 times, there is a problem in that the nonwoven fiber assembly is broken.
  • the moving speed of the nonwoven fiber aggregate is slower than 1 m/min, there is a problem in that the production speed is too slow, and if it is faster than 8 m/min, there is a problem in that it is not easy to control the punching density.
  • the needle punching process may be performed two or more times. When the needle punching process is performed two or more times, it is possible to increase the binding force of the interlayer fibers, which is effective in preventing delamination.
  • the physical bonding force by needle punching is improved, and physical properties such as tensile strength of the molded body used as the core layer are improved, and through this, the shear stiffness strength and sag of the finally manufactured sandwich panel degree can be improved.
  • carding is performed using a carding machine, and then a needle punching process is performed under the above conditions to achieve a basis weight of 3000 to 4000 gsm of a non-woven fiber aggregate (non-woven fabric).
  • the prepared nonwoven fiber aggregate (nonwoven fabric) is mounted on a plurality of unwinding devices, and then moved to a hot press. At this time, after mounting 1 to 10 manufactured nonwoven fiber aggregates in a plurality of unwinding devices according to the number, it may be moved to a hot press for manufacturing a molded body.
  • a plurality of nonwoven fiber aggregates are used by using a plurality of unwinding devices in this way, since the thickness of each nonwoven fiber aggregate becomes thin, the length of the nonwoven fiber aggregate wound around one unwinding device becomes longer. Therefore, since it is possible to reduce the number of times of use of the softener for connecting the nonwoven fiber aggregates continuously input during the continuous process, there is an advantage that the process can be simplified.
  • the plurality of nonwoven fiber aggregates (nonwoven fabrics) moved by the hot press are heated and pressed under a temperature condition of 200 to 210° C. and a pressure condition of 100 to 200 kgf/cm 2 to prepare a molded body having a nonwoven fiber aggregate structure.
  • the heating press is not particularly limited as long as it is commonly used in the industry, and as a specific example, a double belt press, a heating roll press, and the like may be used.
  • preheating for 3 to 10 minutes at a temperature of 190 to 210° C. may be further included.
  • a sandwich panel according to the present invention includes a core layer 10; a skin layer 20 laminated on at least one surface of the core layer; and an adhesive layer (not shown) for adhering the core layer and the skin layer, wherein the core layer uses the molded body.
  • the core layer of the sandwich panel according to the present invention is composed of the above-described molded body according to the present invention.
  • the thickness of the core layer is preferably 0.1 to 10 mm. When the thickness is less than 0.1 mm, there is a problem in that it is difficult to maintain excellent mechanical strength, and when the thickness exceeds 10 mm, there is a problem in that the formability is deteriorated during bending or deep drawing molding of the sandwich panel.
  • the sandwich panel according to the present invention includes a skin layer laminated on at least one surface of the core layer.
  • the skin layer of the sandwich panel according to the present invention may be formed of a metal material, and is preferably made of aluminum, iron, stainless steel (SUS), magnesium, electro-galvanized steel sheet (EGI) and hot-dip galvanized steel sheet (GI). It may include any one or more selected from the group.
  • a skin layer including an electrogalvanized steel sheet (EGI) may be applied to the sandwich panel.
  • a skin layer including aluminum may be applied to the sandwich panel in order to reduce the weight.
  • the thickness of the skin layer may be less than or equal to 6% of the thickness of the entire panel.
  • the skin layer of the conventional sandwich panel had a problem in that the thickness of the skin layer had to be thick due to the low mechanical strength of the core material, which increased the weight of the sandwich panel.
  • the sandwich panel according to the present invention has a mechanical strength of the core material. As the strength is improved, the thickness of the skin layer can be set to 6% or less of the total thickness of the panel, and thus the weight can be reduced.
  • the sandwich panel according to the present invention includes an adhesive layer for bonding the core layer and the skin layer.
  • the adhesive layer of the sandwich panel according to the present invention is applied between the core layer and the skin layer to adhere the core layer and the skin layer.
  • the adhesive layer is preferably applied with a uniform thickness in consideration of the viscosity.
  • a sandwich panel may be manufactured by laminating the core layer and the skin layer and then curing them, or the core layer and the skin layer may be laminated and then thermocompressed to manufacture a sandwich panel.
  • the adhesive penetrates into the core layer during curing or thermocompression bonding, there is an effect of improving the adhesion between the skin layer and the core layer by mechanical bonding as well as chemical bonding with the components constituting the core layer.
  • the chemical bonding means that the adhesive becomes a covalent bond with the upper surface and the lower surface of the core layer, a hydrogen bond, a van der Waals bond, an ionic bond, and the like.
  • the mechanical bonding refers to a form in which the rings are physically hung as if they are hung with each other as the adhesive permeates into the core layer. This form is also called mechanical interlocking. Due to the natural pores contained in the core layer, the adhesive permeates the upper and lower surfaces of the core layer.
  • the adhesive constituting the adhesive layer may include at least one of an olefin-based adhesive, a urethane-based adhesive, an acrylic adhesive, and an epoxy-based adhesive.
  • the olefin-based adhesive may be at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, and amorphous polyalphaolefin adhesives.
  • the urethane-based adhesive may be used without limitation as long as it is an adhesive including a urethane structure (-NH-CO-O-).
  • the acrylic adhesive may include at least one of a polymethyl methacrylate adhesive, a hydroxyl group-containing polyacrylate adhesive, and a carboxy group-containing polyacrylate adhesive.
  • the epoxy adhesive is bisphenol-A type epoxy adhesive, bisphenol-F type epoxy adhesive, novolac epoxy adhesive, linear aliphatic epoxy resins, and cycloaliphatic epoxy resins. may include
  • the adhesive may include a photocurable adhesive, a hot melt adhesive, or a thermosetting adhesive, and any one of a photocuring method and a thermosetting method may be used.
  • a sandwich panel can be manufactured by thermosetting a laminate including a skin layer, a core layer, and an adhesive.
  • the thermosetting may be performed for about 5 minutes to 2 hours at 50 to 110° C., which is the curing temperature of the epoxy resin, and curing may be performed for about 1 to 10 hours even at room temperature.
  • the adhesive layer may be applied to a thickness of about 20 to 300 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • any one method selected from among a die coating method, a gravure coating method, a knife coating method, and a spray coating method may be used.
  • Another adhesive used for the adhesive layer may include a first adhesive layer including high-density polyethylene (HDPE) and a second adhesive layer including low-density polyethylene (LDPE).
  • HDPE high-density polyethylene
  • LDPE low-density polyethylene
  • the high density polyethylene (HDPE) may have a density of 0.940 to 0.965 g/cm 3
  • the low density polyethylene (LDPE) may have a density of 0.910 to 0.925 g/cm 3 .
  • the adhesive constituting the adhesive layer is not particularly limited as long as it can form a first adhesive layer including high-density polyethylene (HDPE) and a second adhesive layer including low-density polyethylene (LDPE), but it is preferably co-extruded using a film extruder. to manufacture
  • the adhesive layer may be applied to a thickness of approximately 20 to 300 ⁇ m, and the first adhesive layer and the second adhesive layer may each have a thickness of 10 to 150 ⁇ m, but is not limited thereto, and the first adhesive layer and the second adhesive layer are not limited thereto.
  • the thickness of the adhesive layer may be the same or different.
  • the sandwich panel can be manufactured by placing the skin layer on the adhesive layer and then thermocompressing the laminate including the skin layer, the core layer, and the adhesive.
  • the thermocompression bonding may be performed at a pressure of 2 to 10 MPa at 150 to 200° C. for about 3 to 10 minutes.
  • the core layer and the high-density polyethylene (HDPE) adhesive are attached, and the skin layer and the low-density polyethylene (LDPE) adhesive are attached to each other.
  • LDPE adhesive is used for the skin layer so that it can be easily attached even with relatively low heat
  • HDPE adhesive is used for the core layer to prevent the adhesive melted by heat from penetrating into the core and failing to exert adhesive force. By doing so, it is possible to improve the adhesion between the respective components.
  • the flexural rigidity of the sandwich panel to which the nonwoven fiber aggregate structure of the molded body is applied may be 30 to 50 GPa, and the flexural strength may be 1500 to 3000 N.
  • the flexural stiffness and flexural strength are measured according to ASTM C393.
  • the sandwich panel according to the present invention is formed by sequentially stacking the skin layer 20 , the core layer 10 , and the skin layer 20 , and applying an adhesive layer between the core layer 10 and the skin layer 20 . is manufactured by After the above components are laminated, the curing and pressing steps may be performed, but the present invention is not limited thereto.
  • the method for manufacturing a sandwich panel according to the present invention comprises:
  • the core layer of the sandwich panel according to the present invention is composed of the above-described molded body according to the present invention. Accordingly, steps a) and b) are the same as the above-described method for manufacturing the molded body.
  • an adhesive layer may be formed on at least one surface of the core layer.
  • the adhesive constituting the adhesive layer may include at least one of an olefin-based adhesive, a urethane-based adhesive, an acrylic adhesive, and an epoxy-based adhesive.
  • the olefin-based adhesive may be at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, and amorphous polyalphaolefin adhesives.
  • the urethane-based adhesive may be used without limitation as long as it is an adhesive including a urethane structure (-NH-CO-O-).
  • the acrylic adhesive may include at least one of a polymethyl methacrylate adhesive, a hydroxyl group-containing polyacrylate adhesive, and a carboxy group-containing polyacrylate adhesive.
  • the epoxy adhesive is bisphenol-A type epoxy adhesive, bisphenol-F type epoxy adhesive, novolac epoxy adhesive, linear aliphatic epoxy resins, and cycloaliphatic epoxy resins. may include
  • the adhesive may include a photocurable adhesive, a hot melt adhesive, or a thermosetting adhesive, and any one of a photocuring method and a thermosetting method may be used.
  • a sandwich panel can be manufactured by thermosetting a laminate including a skin layer, a core layer, and an adhesive.
  • the thermosetting may be performed for about 5 minutes to 2 hours at 50 to 110° C., which is the curing temperature of the epoxy resin, and curing may be performed for about 1 to 10 hours even at room temperature.
  • the adhesive layer may be applied to a thickness of about 20 to 300 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • any one method selected from among a die coating method, a gravure coating method, a knife coating method, and a spray coating method may be used.
  • Another adhesive used for the adhesive layer may include a first adhesive layer including high-density polyethylene (HDPE) and a second adhesive layer including low-density polyethylene (LDPE).
  • HDPE high-density polyethylene
  • LDPE low-density polyethylene
  • the high density polyethylene (HDPE) may have a density of 0.940 to 0.965 g/cm 3
  • the low density polyethylene (LDPE) may have a density of 0.910 to 0.925 g/cm 3 .
  • the adhesive constituting the adhesive layer is not particularly limited as long as it can form a first adhesive layer including high-density polyethylene (HDPE) and a second adhesive layer including low-density polyethylene (LDPE), but it is preferably co-extruded using a film extruder. to manufacture
  • the adhesive layer may be formed to a thickness of approximately 20 to 300 ⁇ m, and the first adhesive layer and the second adhesive layer may each have a thickness of 10 to 150 ⁇ m, but is not limited thereto, and the first adhesive layer and the second adhesive layer are not limited thereto.
  • the thickness of the adhesive layer may be the same or different.
  • a skin layer may be formed on the adhesive layer.
  • the skin layer of the sandwich panel according to the present invention may be formed of a metal material, and is preferably made of aluminum, iron, stainless steel (SUS), magnesium and electro-galvanized steel sheet (EGI) and hot-dip galvanized steel sheet (GI). It may include any one or more selected from the group.
  • a skin layer including an electrogalvanized steel sheet (EGI) may be applied to the sandwich panel.
  • a skin layer including aluminum may be applied to the sandwich panel in order to reduce the weight.
  • any one of a photocuring method, a thermosetting method, and a thermocompression bonding method may be used.
  • a sandwich panel may be manufactured by thermosetting or thermocompression bonding a laminate including a skin layer, a core layer, and an adhesive.
  • thermosetting may be performed for about 5 minutes to 2 hours at 50 to 110° C., which is the curing temperature of the epoxy resin, and curing may be performed for about 1 to 10 hours even at room temperature.
  • thermocompression bonding When the thermocompression bonding is performed using an adhesive including a first adhesive layer containing high-density polyethylene (HDPE) and a second adhesive layer containing low-density polyethylene (LDPE), a skin layer is placed on the adhesive layer, and then a skin layer, A sandwich panel can be manufactured by thermocompression bonding a laminate including a core layer and an adhesive.
  • the thermocompression bonding may be performed at a pressure of 2 to 10 MPa at 150 to 200° C. for about 3 to 10 minutes.
  • the core layer and the high-density polyethylene (HDPE) adhesive are attached, and the skin layer and the low-density polyethylene (LDPE) adhesive are attached to each other.
  • LDPE adhesive is used for the skin layer so that it can be easily attached even with relatively low heat
  • HDPE adhesive is used for the core layer to prevent the adhesive melted by heat from penetrating into the core and failing to exert adhesive force. By doing so, it is possible to improve the adhesion between the respective components.
  • the sandwich panel according to the present invention is lightweight and has excellent formability as well as mechanical strength by using a core layer having good mechanical properties.
  • the flexural rigidity of the sandwich panel using the core layer (molded body) of the nonwoven fiber aggregate structure may be 30 to 50 GPa, and the flexural strength may be 1500 to 3000 N.
  • polypropylene chips Polymirae
  • maleic anhydride polypropylene chips Hyundai EP
  • They were blended in a weight ratio of 95:5 and polypropylene composite fibers (fineness of 15 denier) were spun.
  • the maleic anhydride polypropylene chip is formed by grafting polypropylene, which is a homopolymer, and maleic anhydride.
  • polypropylene composite fiber was mixed with polyethylene terephthalate (PET) fiber (Daeyang Industrial Co., Ltd., recycled PET Fiber, fineness of 25 denier) in a ratio of 10:90.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the number of punches per minute is 500 times, the movement speed of the nonwoven fiber assembly is 2 m/min, and the punching density is 200 punches/cm 2
  • the needle punching process is repeated. Physical recombination was formed between the nonwoven fiber aggregates.
  • the nonwoven fiber aggregate bonded by needle punching was preheated for 3 minutes after entering the preheating chamber at a temperature of 200° C. in the chamber.
  • the nonwoven fiber aggregate was transferred to a heating roll press at a speed of 5 m/min.
  • the heating temperature of the heating roll press was 200° C.
  • the pressure was 150 kgf/cm 2
  • a core layer (molded body) having a nonwoven fiber aggregate structure was prepared by heating/pressing treatment for 2 minutes.
  • a core layer was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that when mixing the polypropylene composite fiber and the polyethylene terephthalate fiber, the weight % was changed as shown in Table 1 below and mixed.
  • PET polyethylene terephthalate
  • GH new material fineness of 15 denier
  • a sandwich panel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the core layers prepared in Preparation Examples 2 to 8 were used according to Table 2 below.
  • a sandwich panel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the core layers prepared in Preparation Examples 9 to 12 were used according to Table 2 below.
  • Preparation Examples 4 to 6 are in the case of a molded article containing 40 to 60% by weight of polypropylene composite fibers relative to 100% of the total weight of the molded article, and excellent mechanical properties of flexural rigidity of 0.75 GPa or more and flexural strength of 95 N or more was found to have In particular, it was found that the molded article of Preparation Example 5 was a molded article containing 50% by weight of polypropylene composite fibers relative to 100% of the total weight of the molded article, and had excellent mechanical properties with a flexural rigidity of 0.85 GPa or more and a flexural strength of 120N or more.
  • Preparation Example 4 in which the polymer to be grafted with maleic anhydride is a PP homopolymer is a PP/PE block copolymer Compared to Preparation Example 12 using (Block copolymer), it was confirmed that the polyethylene terephthalate fiber and mixed weight ratio were the same, but had better mechanical properties of flexural rigidity and flexural strength.
  • Example 1 Sandwich panel thickness (mm) Sandwich panel weight (kg/m 2 )
  • Example 1 6.42 10.3
  • Example 2 6.43 10.3
  • Example 3 6.48 10.3
  • Example 4 6.41 10.3
  • Example 5 6.30 10.3
  • Example 6 6.35 10.3
  • Example 7 6.37 10.3
  • Example 8 6.37 10.3 Comparative Example 1
  • 6.40 10.3 Comparative Example 2
  • 6.31 10.3 Comparative Example 3
  • 6.30 10.3 Comparative Example 4 6.32 10.37
  • Examples 4 to 6 are sandwich panels containing 40 to 60% by weight of polypropylene composite fibers based on 100% of the total weight of the core material, and have excellent mechanical properties of flexural strength of 35GPa or more and flexural strength of 1900N or more. could see that In particular, Example 5 containing 50% by weight of polypropylene composite fibers exhibited the best mechanical properties by having a flexural rigidity of 40 GPa or more and a flexural strength of 2500 N or more.
  • Example 4 in which maleic anhydride polyolefin was prepared by grafting 'polypropylene homopolymer' with maleic anhydride, 'polypropylene/polyethylene block copolymer' and maleic anhydride were used instead of homopolymer.
  • the core material contains a molded article prepared by copolymerizing polypropylene, which serves as a binder and a matrix, as a homopolymer without additives, the sandwich panel has excellent mechanical properties in terms of flexural and flexural strength.

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Abstract

본 발명은 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 포함하는 부직 섬유 집합체 구조인 성형체에 있어서, 상기 성형체는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하고, 상기 폴리프로필렌 복합 섬유는 폴리프로필렌; 및 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀;을 포함하는, 성형체 및 이를 코어층으로 사용하는 샌드위치 패널과 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

성형체, 이를 사용하는 샌드위치 패널 및 이의 제조방법
본 발명은 성형체, 이를 사용하는 샌드위치 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
통상의 샌드위치 패널은 금속 패널과 유사한 구조 강성을 가지면서도 경량화에 효과적이기 때문에 건축용 자재 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
이러한 샌드위치 패널은 알루미늄, 철 등으로 형성된 스킨층 사이에 코어층(성형체)을 형성하여 패널의 물성을 조절한다. 예를 들어, 코어층에 발포 수지 소재를 이용하여 패널의 경량화 효과를 높이거나, 일반 수지, 복합재 또는 발사우드(balsa wood) 소재를 이용하여 패널의 기계적 강도를 높인다.
그러나, 이와 같은 샌드위치 패널은 경량화 및 기계적 강도가 충분하지 못하고, 연신이 우수하지 못해 제품 적용에 한계점이 있다. 또한, 스킨층과 코어층 사이에 접착제를 도포하여 패널을 형성하는 경우, 층간 결합력이 약하여 가공시 성형성이 좋지 못한 문제점이 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개 제 10-2017-0140111호가 있으며, 상기 문헌에는 샌드위치 패널 및 그의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 상기 샌드위치 패널의 경우 고밀도이고 높은 굴곡강도, 인장강도 등의 물성은 확보하였으나, 폴리에스테르계 섬유로 부직 섬유 집합체를 제조하는 과정에서 바인더 역할을 하는 폴리프로필렌 섬유를 혼합하여 사용하는 경우에는 폴리에스테르계 섬유와의 상용성(Compatibility)이 저하되어 기계적 물성이 떨어지는 문제가 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제 10-2017-0140111호, 샌드위치 패널 및 그의 제조방법
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해, 샌드위치 패널의 심재로 사용하는 부직포(부직 섬유 집합체)의 제조시 폴리에스테르계 섬유; 및 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 복합 섬유;를 혼합하여 제조한 성형체 및 이를 사용하는 샌드위치 패널과 이의 제조방법에 대하여 연구하여, 본 발명을 완성시켰다.
따라서, 본 발명의 목적은 샌드위치 패널 제조 시, 폴리에스테르계 섬유와의 상용성이 우수하며 바인더로 사용되는 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 복합 섬유를 통해 제조한 성형체를 코어층으로 사용하여, 별도의 추가적인 바인더를 첨가하지 않으면서도 우수한 굴곡강성 내지 굴곡강도의 기계적 물성을 가지는 샌드위치 패널과 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면,
둘 이상의 부직 섬유 집합체를 포함하는 부직 섬유 집합체 구조인 성형체에 있어서, 상기 성형체는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하고, 상기 폴리프로필렌 복합 섬유는 폴리프로필렌; 및 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀;을 포함하는, 성형체를 제공한다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀은 폴리올레핀과 말레익 안하이드라이드(Maleic anhydride)가 그라프트된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 폴리올레핀은 에틸렌, 프로필렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체를 포함하고, 상기 폴리올레핀은 단일 중합체(Homopolymer) 구조일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 폴리올레핀은 단일 중합체(Homopolymer) 구조의 폴리프로필렌일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 부직 섬유 집합체 구조는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유의 총 중량 대비, 35 내지 75 중량%의 폴리에스테르계 섬유 및 25 내지 65 중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 부직 섬유 집합체 구조는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유의 총 중량 대비, 35 내지 65 중량%의 폴리에스테르계 섬유 및 35 내지 65 중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 폴리에스테르계 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 부직 섬유 집합체 구조는 둘 이상의 부직 섬유 집합체가 접합된 구조이고, 상기 부직 섬유 집합체는 웹(Web)상 또는 시트(Sheet)상의 부직 섬유를 접착제로 접착시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 접착시킨 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 성형체의 굴곡강성은 0.55 내지 1.05 GPa 일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 성형체의 굴곡강도는 60 내지 135 N 일 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면,
코어층; 상기 코어층의 일면 이상에 적층된 스킨층; 및 상기 코어층과 스킨층을 접착하는 접착층;을 포함하고, 상기 코어층은 제 1 항의 성형체를 사용하는, 샌드위치 패널을 제공한다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 샌드위치 패널의 굴곡강성은 30 내지 50 GPa 일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 샌드위치 패널의 굴곡강도는 1500 내지 3000 N 일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 스킨층은 알루미늄, 철, 스테인레스강(SUS), 마그네슘 및 전기아연도금강판(EGI)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 구체 예에 있어서, 상기 접착층은 올레핀계 접착제, 우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 및 에폭시계 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면,
a) 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 혼합하여 부직 섬유 집합체를 제조하는 단계; b) 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수 300 내지 1000회, 이동속도 1 내지 8 m/min, 펀칭 밀도 100 내지 500 punches/cm2의 니들펀칭 공정을 진행하여 코어층을 제조하는 단계; c) 상기 코어층의 일면 이상에 접착층을 형성하는 단계; 및 d) 상기 접착층 상에 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는, 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 성형체 및 이를 사용하는 샌드위치 패널 및 이의 제조방법은, 심재로 사용되는 부직포 제조시 폴리에스테르계 섬유와 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 복합 섬유의 혼합으로 섬유 간 상용성을 향상시켜 샌드위치 패널의 굴곡강성, 굴곡강도 등의 기계적 물성을 개선시키는 효과를 제공한다. 상기의 효과를 가지는 샌드위치 패널은 가전용 구조재(TV백커버, 세탁기용 보드 등), 건축용 내외장 보드, 자동차 내외장재, 기차/선박/항공기용 내외장재, 각종 칸막이용 보드, 엘리베이터 구조재 등에 사용되기에 적합하다.
도 1은 본 발명에 따른 샌드위치 패널을 개략적으로 도식화한 것이다.
도 2은 본 발명의 실시예 4에 따른 코어층의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 비교예 2에 따른 코어층의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 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.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형체 및 샌드위치 패널에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명자들의 실험 결과, 종래의 샌드위치 패널에 사용되는 심재의 경우, 폴리에스테르계 섬유를 바인더 역할을 하는 폴리프로필렌 섬유와 혼합한 부직 섬유 집합체를 제조했으나, 양 섬유 간의 상용성이 떨어져 심재의 기계적 물성이 개선되는데 한계가 있는 문제점이 있어, 이에 대한 연구의 필요성이 있었다.
본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 심재로 사용되는 부직 섬유 집합체 구조를 제조할 때 폴리에스테르계 섬유에 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 포함하는 폴리프로필렌 복합 섬유를 혼합하여 사용함으로써, 양 섬유 간 상용성을 향상시켜 굴곡강도, 굴곡강성 등의 기계적 물성을 개선시킨 샌드위치 패널을 제조하기에 이르렀다.
성형체
본 발명은 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 포함하는 부직 섬유 집합체 구조인 성형체에 있어서, 상기 성형체는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하고, 상기 폴리프로필렌 복합 섬유는 폴리프로필렌; 및 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀;을 포함하는, 성형체를 제공한다.
본 발명에 있어서 '부직 섬유 집합체 구조'는 둘 이상의 부직 섬유 집합체가 접합된 구조이고, '부직 섬유 집합체'라 함은, 웹(Web)상 또는 시트(Sheet)상의 부직 섬유를 접착체로 접착시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 접착시킨 것을 말하며, 본 발명에 따른 성형체는 섬유가 서로 엉켜 있는 부직 섬유 집합체를 가지고 있기 때문에, 폴리에스테르계 섬유의 전부 또는 일부는 바인더에 의하여 융착되고, 따라서 상기 성형체 내에는 자연 기공이 포함되어, 통기성이 양호해지고, 경량화를 향상시킬 수 있다. 즉, 섬유들이 서로 엉키면서 형성된 자연 기공을 가지기 때문에, 발포제와 같은 첨가제에 의해 인위적으로 기공을 형성하는 경우와 달리 비발포성 코어이므로, 제조비용을 절감할 수 있으며, 발포 공정을 생략할 수 있어 공정 효율도 높일 수 있다.
본 발명에 따른 성형체의 부직 섬유 집합체 구조는 폴리에스테르계 섬유를 포함한다. 본 발명에 따른 성형체에 포함되는 폴리에스테르계 섬유의 평균 길이는 5~100mm인 것이 바람직하다. 상기 섬유의 평균 길이가 5mm 미만인 경우, 섬유의 길이가 짧아 연신율이 높은 효과를 기대하기 어려울 수 있다. 반대로, 100mm를 초과하는 경우, 서로 엉클어지는 섬유의 함량이 많아지기 때문에 성형체의 틈이 차지하는 공간이 감소될 수 있다. 또한, 100mm를 초과하는 경우, 성형체의 제조 시, 섬유의 분산이 원활하게 이루어지지 않아, 성형체의 물성이 저하될 수 있다.
상기 부직 섬유 집합체 구조는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유의 총 중량 대비 35 내지 75 중량%, 바람직하게는 35 내지 65 중량%, 바람직하게는 45 내지 65 중량%, 더 바람직하게는 45 내지 55 중량%의 폴리에스테르계 섬유를 포함할 수 있다. 35 중량% 미만의 폴리에스테르계 섬유가 포함될 경우, 강화섬유 역할을 하는 폴리에스테르계 섬유의 함량이 적어져 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 75 중량%를 초과하는 폴리에스테르계 섬유가 포함될 경우, 열 성형 후 로프팅 현상을 제어하기 힘들어 보드의 성형성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 폴리에스테르계 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한 상기 부직 섬유 집합체 구조는, 시스-코어형(sheath-core type) 이성분(bicomponent) 섬유를 더 포함할 수 있다. 상기 시스-코어형 이성분 섬유는, 폴리에스테르계 섬유의 코어부(core part); 및 상기 코어부를 둘러싼 비흡습성 공중합 수지인 시스부(sheath part);를 포함하는 것이다. 상기 시스-코어형 이성분 섬유는, 성형체의 제조단계에서 투입되었던 것이 시스부의 수지가 융해되지 않은 상태로 남아 있게 되어, 성형체에 포함될 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유 중 코어부는 폴리에스테르계 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유 중 시스부는, 성형체에 포함될 수 있는 바인더와 동일한 비흡습성 공중합 수지를 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 비흡습성 공중합 수지는 공기 중의 수분을 흡수하지 않는 성질을 가지는 수지를 말하며, 구체적으로는 상기 수지를 이용하여 제조되는 본 발명의 성형체를 기준으로, 85℃ 온도 및 상대습도 85%에서 100시간 방치한 후의 성형체의 중량 변화율(즉 수분량의 증가율)이 0.1% 미만, 바람직하게는 0.08% 미만, 더욱 바람직하게는 0.07% 미만인 것을 사용할 수 있다.
일반적으로 성형체에 포함되는 PET 섬유의 흡습도가 0.05% 미만이라는 점에서, 성형체의 중량 변화율이 0.05%를 넘는다는 것은, 성형체 내의 또 다른 구성인 바인더에 의하여 흡수되는 수분의 양이 상당하다는 것을 의미한다. 이러한 점에서, 상기 비흡습성 공중합 수지란, 최종 제조된 성형체를 기준으로 85℃ 온도 및 상대습도 85%에서 100시간 방치한 후의 성형체의 중량 변화율(즉 수분량의 증가율)이 0.1% 미만, 바람직하게는 0.08% 미만, 더욱 바람직하게는 0.07% 미만인 정도로 낮은 흡수율을 가진다는 의미이다.
이러한 비흡습성 공중합 수지로는, 에스테르계 수지와, 결정성이 강하고 탄성이 우수한 디올계 단량체와 유연성을 부여할 수 있는 산성분을 함께 공중합하여 제조한 것으로서, 상기 흡수율을 만족하는 것을 사용할 수 있다.
구체적으로, 에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 디올계 단량체로는 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 폴리(테트라메틸렌)글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 산성분으로는 이소프탈산, 아디핀산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 세바신산, 숙신산 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유는 상기 코어부의 성분과 시스부의 성분을 사용하여 용융방사하고 연신하여 제조한다.
또한 상기 비흡습성 수지를 시스-코어형 이성분 섬유의 시스성분으로 사용하면 굴곡강도 및 인장강도가 향상되고, 건식공정으로 성형체를 제조할 수 있어 고밀도의 성형층을 제조하기에 용이해진다. 또한, 대형 화물의 포장재 등에 이용하면 고온 다습의 분위기 하에서도 물성과 형태유지성이 양호하여 부직포의 처짐 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 성형체의 부직 섬유 집합체 구조는 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함한다.
또한 상기 폴리프로필렌 복합 섬유는 폴리프로필렌; 및 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀;을 포함한다. 상기 폴리프로필렌 복합 섬유는 폴리프로필렌 복합 섬유의 총 중량 기준 90 내지 99 중량%의 폴리프로필렌 및 1 내지 10 중량%의 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 폴리프로필렌 복합 섬유는 폴리프로필렌과 함께 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 포함하는 점에서 바인더 역할을 함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유와의 상용성(Compatibility)을 증가시킬 수 있고, 샌드위치 패널 제조 시에 접착층과의 상용성을 증가시킬 수 있다. 반면, 도 3을 참조하면, 폴리프로필렌 복합 섬유 대신 폴리프로필렌 만을 사용하는 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유와의 상용성이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
상기 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀은 폴리올레핀과 말레익 안하이드라이드(Maleic anhydride)가 그라프트된 것 일 수 있다. 상기 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀은 폴리올레핀과 말레익 안하이드라이드가 70:30 내지 97:3의 중량비로 그라프트되어 제조될 수 있다. 상기 중량비를 만족하는 경우, 굴곡강성 및 굴곡강도 등의 기계적 물성이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀은 에틸렌, 프로필렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀은 단일 중합체(Homopolymer) 구조일 수 있고, 바람직하게는 단일 중합체(Homopolymer) 구조의 폴리프로필렌일 수 있다. 상기 폴리프로필렌 복합 섬유에 포함되는 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀 제조 시에, 블록 공중합체(Block copolymer) 대신 단일 종류의 단량체를 사용하는 단일 중합체(Homopolymer)를 사용하는 경우, 섬유의 인장강도가 증가하여 성형체의 굴곡강도 등 기계적 물성이 개선되는 효과를 가질 수 있다.
샌드위치 패널의 심재를 180~220℃에서 열처리하여 폴리에스테르계 섬유로부터 폴리프로필렌 복합 섬유를 물리적으로 분리시킨 후, 이에 대하여 겔투과 크로마토그래피(GPC, Gel Permeation Chromatography)를 통하여 말레익 안하이드라이드와 그라프트된 중합체가 단일 중합체(Homopolymer)인 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 단일 중합체(Homopolymer)가 사용된 경우에는 블록 공중합체(Block copolymer)를 사용한 경우와 대비하여, 상기 겔투과 크로마토그래피를 통해 분석 결과, 중량 평균 분자량이 높은 범위 영역에서 나타나는 특징을 확인할 수 있고, 블록 공중합체를 사용한 경우보다 기계적, 화학적 물성이 우수할 수 있다.
상기 부직 섬유 집합체 구조는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유의 총 중량 대비 25 내지 65 중량%, 바람직하게는 35 내지 65중량%, 더 바람직하게는 35 내지 55 중량%, 특히 더 바람직하게는 45 내지 55 중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함할 수 있다. 25 중량% 미만의 폴리프로필렌 복합 섬유가 포함될 경우, 섬유간 바인딩되는 영역이 줄어들어 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 65 중량%를 초과하는 폴리프로필렌 복합 섬유가 포함될 경우, 폴리프로필렌 복합 섬유의 중량이 높아져 열 성형시 수치 안정성이 낮아지는 문제점이 있다.
상기 부직 섬유 집합체 구조는 바인더를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 바인더는 비흡습성 공중합 수지 또는 흡습성 공중합 수지일 수 있다.
특히, 상기 비흡습성 공중합 수지는 공기 중의 수분을 흡수하지 않는 성질을 가지는 수지를 말하며, 구체적으로는 상기 수지를 이용하여 제조되는 본 발명의 성형체를 기준으로, 85℃ 온도 및 상대습도 85%에서 100시간 방치한 후의 성형체의 중량 변화율(즉 수분량의 증가율)이 0.1% 미만, 바람직하게는 0.08% 미만, 더욱 바람직하게는 0.07% 미만인 것을 사용할 수 있다.
일반적으로 성형체에 포함되는 PET 섬유의 흡습도가 0.05% 미만이라는 점에서, 성형체의 중량 변화율이 0.05%를 넘는다는 것은, 성형체 내의 또 다른 구성인 바인더에 의하여 흡수되는 수분의 양이 상당하다는 것을 의미한다. 이러한 점에서, 상기 비흡습성 공중합 수지란, 최종 제조된 성형체를 기준으로 85℃ 온도 및 상대습도 85%에서 100시간 방치한 후의 성형체의 중량 변화율(즉 수분량의 증가율)이 0.1% 미만, 바람직하게는 0.08% 미만, 더욱 바람직하게는 0.07% 미만인 정도로 낮은 흡수율을 가진다는 의미이다.
이러한 비흡습성 공중합 수지로는, 에스테르계 수지와, 결정성이 강하고 탄성이 우수한 디올계 단량체와 유연성을 부여할 수 있는 산성분을 함께 공중합하여 제조한 것으로서, 상기 흡수율을 만족하는 것을 사용할 수 있다.
구체적으로, 에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 디올계 단량체로는 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 폴리(테트라메틸렌)글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 산성분으로는 이소프탈산, 아디핀산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 세바신산, 숙신산 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
성형체에 포함되는 폴리에스테르계 섬유의 전부 또는 일부는 비흡습성 수지인 바인더에 의하여 융착될 수 있으며, 상기 바인더는 녹는점이 160℃ 이상일 수 있다. 또한 본 발명에 따른 부직 섬유 집합체 구조인 성형체는 겉보기 밀도가 0.2~0.8g/cm3이다. 상기 밀도 범위를 만족하기 때문에 대형 화물의 포장 재료 등에 사용하기에 충분한 기계적 강도를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 상기 성형체의 굴곡강성은 0.55 내지 1.05 GPa, 바람직하게는 0.75 내지 1.02GPa, 더 바람직하게는 0.85 내지 0.97GPa이고, 굴곡강도는 60 내지 135N, 바람직하게는 95 내지 133N, 더 바람직하게는 120 내지 130N으로 기계적 강도가 우수하다. 상기 굴곡강성 및 굴곡강도는 ASTM C393에 의거하여 측정되는 것이다.
본 발명에 따른 상기 성형체는, 상기와 같은 기계적 강도를 만족하기 때문에, 샌드위치 패널에 코어층으로 포함되어, 가전용 구조재(TV백커버, 세탁기용 보드 등), 건축용 내외장 보드, 자동차 내외장재, 기차/선박/항공기용 내외장재(칸막기 등의 보드), 각종 칸막이용 보드, 엘레베이터 구조재 등으로 사용할 수 있게 된다.
이외에, 본 발명에 따른 상기 성형체는, 유리섬유, 탄소 섬유, 고분자 섬유 등과 같은 충진제를 더 포함할 수 있다. 또한, 브롬계 유기 난연제 등과 같은 난연제를 더 포함할 수도 있다. 이 외에도 충격보강제, 열안정제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
성형체의 제조방법
본 발명에 따른 상기 성형체의 제조방법은 하기와 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 성형체의 제조방법은, a) 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 혼합하여 부직 섬유 집합체를 제조하는 단계; b) 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수 300 내지 1000회, 이동속도 1 내지 8 m/min, 펀칭 밀도 100 내지 500 punches/cm2의 니들펀칭 공정을 진행하여 성형체(코어층)를 제조하는 단계;를 포함한다.
a) 단계에서는, (A) 폴리에스테르계 섬유 및 (B) 폴리프로필렌 복합 섬유를 각각 준비한 후 이를 혼합하여 부직 섬유 집합체를 제조할 수 있다. 이 때, (A) 폴리에스테르계 섬유; 및 (B) 폴리프로필렌 복합 섬유;를 35:65 내지 75:25, 바람직하게는 35:65 내지 65:35, 더 바람직하게는 45:55 내지 65:35, 특히 더 바람직하게는 45:55 내지 55:45의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 (A) 폴리에스테르계 섬유 및 (B) 폴리프로필렌 복합 섬유의 중량비가 상기 범위를 만족하지 못하는 경우 바인더 부족으로 섬유간 상용성이 떨어져 성형체 및 이를 포함하는 샌드위치 패널의 굴곡강성 및 굴곡강도가 저하되는 문제가 있다.
상기 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유 간의 혼합 이전에, 상기 폴리프로필렌 복합 섬유를 제조하기 위해서 폴리프로필렌 및 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 준비할 수 있다.
구체적으로 먼저, 단일 중합체(Homopolymer)인 폴리올레핀과 말레익 안하이드라이드를 70:30 내지 97:3의 중량비로 그라프트시켜 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀(칩)을 준비할 수 있다. 이후 폴리프로필렌(칩) 및 상기 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀(칩)을 90:10 내지 99:1의 중량비로 혼합하여 폴리프로필렌 복합 섬유를 방사할 수 있다.
상기 폴리프로필핀(칩)과 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀(칩)을 결합을 위해 컴파운딩 했을 때의 중량 평균 분자량(Mw)은 190,000 내지 230,000일 수 있다. 상기 중량 평균 분자량 미만인 경우, 상기 컴파운딩 된 폴리프로필렌(칩)과 말레익안하이드 폴리올레핀(칩)을 사용하여 제조하는 폴리프로필렌 복합 섬유를 방사하기 어려울 수 있다. 또한 상기 중량 평균 분자량을 초과하는 경우, M.I(Melt Index)가 낮아짐으로써 폴리올레핀의 그라프트율이 낮아져 상용성이 저하될 수 있다.
상기 폴리에스테르계 섬유로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 상기 폴리올레핀은 에틸렌, 프로필렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체를 포함할 수 있다.
이후, b) 단계에서는 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수 300 내지 1000회, 이동속도 1 내지 8 m/min, 펀칭 밀도 100 내지 500 punches/cm2의 니들펀칭 공정을 진행하여 부직 섬유 집합체 구조의 성형체를 제조할 수 있다.
상기 니들펀칭 공정은, 상기 혼합된 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수를 300 내지 1000회로, 부직 섬유 집합체의 이동속도를 1 내지 8 m/min로, 펀칭 밀도를 100 내지 500 punches/cm2 로 하여, 니들 펀칭 공정을 진행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수를 400 내지 700회로, 부직 섬유 집합체의 이동속도를 1.5 내지 6 m/min으로, 펀칭 밀도를 200 내지 400 punches/cm2 로 하여 니들 펀칭 공정을 진행할 수 있다.
상기 분당 펀칭 횟수가 300회 보다 적으면 부직 섬유 집합체 간의 결착 정도가 떨어지는 문제가 있고, 1000회 보다 많으면 부직 섬유 집합체의 파단이 발생하는 문제가 있다. 또한, 상기 부직 섬유 집합체의 이동속도가 1 m/min 보다 느리면 생산 속도가 너무 느려지는 문제가 있고, 8 m/min 보다 빠르면 펀칭 밀도의 조절이 용이하지 않은 문제가 있다. 또한, 상기 펀칭 밀도가 100 punches/cm2　보다　적으면　부직　섬유 집합체 간의　결착　정도가　떨어지는　문제가　있고，500 punches/cm2　보다　많으면　부직　섬유 집합체의　파단이　발생하는　문제가　있다．
상기 니들펀칭 공정은 2회 이상 실시할 수 있다. 니들 펀칭 공정을 2회 이상 실시하게 되면, 층간 섬유들의 결착력을 증가시킬 수 있어, 층간 박리를 방지하는데 효과적이다.
상기 범위의 니들펀칭 공정을 수행함에 따라서, 니들펀칭에 의한 물리적 결합력이 향상되어, 코어층으로 사용되는 성형체의 인장 강도와 같은 물성이 향상되며, 이를 통하여 최종 제조된 샌드위치 패널의 전단 강성 강도와 처짐 정도가 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 혼합 한 후 카딩기를 사용하여 카딩을 진행한 후, 상기 조건의 니들 펀칭 공정을 수행하여 3000 내지 4000 gsm의 평량의 부직섬유 집합체(부직포)를 제조한다.
이후, 상기 제조된 부직 섬유 집합체(부직포)를 복수의 언와인딩 장치에 장착한 후, 가열 프레스로 이동시킨다. 이때, 제조된 부직 섬유 집합체 1 내지 10장을 개수에 맞게 복수의 언와인딩 장치에 장착한 후, 성형체 제조를 위한 가열 프레스로 이동시킬 수 있다. 이렇게 복수의 언와인딩 장치를 사용하여 복수의 부직 섬유 집합체를 사용하게 되면, 각각의 부직 섬유 집합체의 두께가 얇아지기 때문에, 하나의 언와인딩 장치에 권취되는 부직 섬유 집합체의 길이가 길어지게 된다. 따라서 연속적인 공정 중에 연속적으로 투입되는 부직 섬유 집합체 사이를 이어주기 위한 연폭기의 사용 횟수를 줄일 수 있기 때문에, 공정을 단순화 시킬 수 있다는 장점이 있다.
이후, 상기 가열 프레스로 이동된 복수의 부직 섬유 집합체(부직포)를 200 내지 210℃의 온도조건 및 100 내지 200 kgf/cm2의 압력조건에서 가열 및 가압하여 부직 섬유 집합체 구조의 성형체를 제조한다.
상기 가열 프레스는, 통상 업계에서 사용하는 것이라면 특별한 제한은 없으며, 구체적인 일례로 더블 벨트 프레스(Double Belt Press), 히팅롤 프레스(Heating Roll Press) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 성형체의 제조방법은,
상기 b) 단계의 니들 펀칭 공정을 진행한 후, 190 내지 210℃의 온도 조건에서 3 내지 10분간 예열하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
샌드위치 패널
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 샌드위치 패널은 코어층(10); 상기 코어층의 일면 이상에 적층된 스킨층(20); 및 상기 코어층과 스킨층을 접착하는 접착층(미도시)을 포함하고, 상기 코어층은 상기 성형체를 사용한다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널의 코어층은, 앞서 살펴본 본 발명에 따른 상기 성형체로 구성된다. 상기 코어층의 두께는 0.1 내지 10mm인 것이 바람직하다. 두께가 0.1mm 미만이면 우수한 기계적 강도를 유지하기 어려운 문제가 있고, 두께가 10mm를 초과하게 되면 샌드위치 패널을 굽히거나 딥 드로잉(deep drawing) 성형시에 성형성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널은 상기 코어층의 일면 이상에 적층된 스킨층을 포함한다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널의 스킨층은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄, 철, 스테인레스강(SUS), 마그네슘, 전기아연도금강판(EGI) 및 용융아연도금강판(GI)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일례로, 우수한 성형성 및 굴곡강성을 가지기 위해, 전기아연도금강판(EGI)을 포함하는 스킨층을 샌드위치 패널에 적용할 수 있다. 또한, 경량화를 가지기 위해 알루미늄을 포함하는 스킨층을 샌드위치 패널에 적용할 수 있다.
상기 스킨층의 두께는 패널 전체의 두께 대비 6% 이하 일 수 있다. 종래의 샌드위치 패널의 스킨층은 심재의 기계적 강도가 떨어지는 관계로, 스킨층의 두께가 두꺼워야만 했으며, 이로 인하여 샌드위치 패널의 중량이 증가하게 되는 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 샌드위치 패널은 심재의 기계적 강도가 개선됨에 따라서, 스킨층의 두께를 패널 전체의 두께 대비 6% 이하로 할 수 있으며, 이에 따라서 경량화를 할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널은 코어층과 스킨층을 접착하는 접착층을 포함한다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널의 접착층은 상기 코어층과 스킨층 사이에 도포되어, 코어층과 스킨층을 접착하는 것이다. 상기 접착층은 점도를 고려하여 균일한 두께로 도포하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 코어층과 스킨층을 적층한 후, 경화시켜 샌드위치 패널을 제조할 수 있고, 또는 코어층과 스킨층을 적층한 후, 이를 열 압착하여 샌드위치 패널을 제조할 수 있다. 이때, 경화 또는 열압착하는 과정에서 접착제가 코어층으로 파고 들어가면서, 코어층을 이루는 성분들과의 화학적 결합뿐만 아니라, 기계적 결합에 의해 스킨층과 코어층의 접착력이 향상되는 효과가 있다. 상기 화학적 결합은 접착제가 코어층의 상부면, 하부면과의 공유 결합, 수소결합, 반데르발스 결합, 이온 결합 등이 되는 것을 의미한다.
상기 기계적 결합은 접착제가 코어층에 스며들어가면서 고리가 서로 걸려 있는 것처럼 물리적으로 걸려 있는 형태를 의미한다. 이러한 형태를 Mechanical interlocking이라고도 한다. 코어층에 포함된 자연 기공에 의해, 접착제가 코어층 의 상부면과 하부면에 스며든다.
상기 접착층을 이루는 접착제는 올레핀계 접착제, 우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 및 에폭시계 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 올레핀계 접착제는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 비정질 폴리알파올레핀 접착제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 우레탄계 접착제는 우레탄 구조(-NH-CO-O-)를 포함하는 접착제라면 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 접착제는 폴리메틸메타크릴레이트 접착제, 히드록시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 및 카르복시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 에폭시계 접착제는 비스페놀-A형 에폭시 접착제, 비스페놀-F형 에폭시 접착제, 노볼락 에폭시 접착제, 선형 지방족 에폭시 접착제 (Linear aliphatic epoxy resins) 및 고리형 지방족 에폭시 접착제(cycloaliphatic epoxy resins) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착제는 광경화성 접착제, 핫멜트형 접착제 또는 열경화성 접착제를 포함할 수 있고, 광경화 방법 및 열경화 방법 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 스킨층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열경화시킴으로써, 샌드위치 패널을 제조할 수 있다. 상기 열경화는 에폭시 수지의 경화 온도인 50~110℃에서 대략 5분 내지 2시간 동안 수행될 수 있으며, 상온에서도 대략 1~10시간 동안 경화가 수행될 수도 있다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 접착층을 상기 스킨층의 일면에 도포하는 방법은 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법 또는 스프레이 코팅법 중 선택된 어느 하나의 방법을 이용할 수 있다.
상기 접착층에 사용되는 또 다른 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 포함할 수 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 밀도가 0.940 내지 0.965g/cm3 이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 0.910 내지 0.925g/cm3 일 수 있다.
상기 접착층을 구성하는 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 형성할 수 있다면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 필름 압출기를 사용하여 공압출하여 제조한다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 도포될 수 있으며, 제 1 접착층과 제 2 접착층은 각각 10 내지 150㎛의 두께를 가지도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제 1 접착층과 제 2 접착층의 두께는 동일할 수도, 상이할 수도 있다.
접착층 상에 스킨층을 형성하기 위하여, 접착층 상에 스킨층을 위치 시킨 후, 스킨층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열압착시킴으로써, 샌드위치 패널을 제조할 수 있다. 상기 열압착은 150~200℃에서 대략 3분 내지 10분 동안 2 내지 10 MPa의 압력으로 수행될 수 있다.
이 때, 코어층과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 접착제가 붙고, 스킨층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 접착제가 맞붙도록 위치 시킨다. 이렇게 스킨층은 상대적으로 낮은 열로도 쉽게 잘 붙을 수 있도록 LDPE 접착제를 사용하고, 코어층의 경우에는 열에 의해 용융된 접착제가 코어 내부로 모두 스며들어 접착력을 발휘하지 못하는 것을 방지하기 위하여 HDPE 접착제를 사용함으로써, 각 구성들간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 성형체의 부직 섬유 집합체 구조가 적용된 샌드위치 패널의 굴곡강성은 30 내지 50 GPa이고, 굴곡강도는 1500 내지 3000 N 일 수 있다. 상기 굴곡강성 및 굴곡강도는 ASTM C393에 의거하여 측정되는 것이다.
샌드위치 패널의 제조방법
본 발명에 따른 샌드위치 패널은 상기 스킨층(20), 코어층(10), 스킨층(20)이 순차적으로 적층되어 형성되며, 상기 코어층(10)과 스킨층(20) 사이에 접착층을 도포하여 제조된다. 상기의 구성들이 적층된 이후, 경화 및 압착단계가 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 본 발명에 따른 샌드위치 패널의 제조방법은,
a) 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 혼합하여 부직 섬유 집합체를 제조하는 단계; b) 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수 300 내지 1000회, 이동속도 1 내지 8 m/min, 펀칭 밀도 100 내지 500 punches/cm2의 니들펀칭 공정을 진행하여 코어층을 제조하는 단계; c) 상기 코어층의 일면 이상에 접착층을 형성하는 단계; 및 d) 상기 접착층 상에 스킨층을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널의 코어층은, 앞서 살펴본 본 발명에 따른 상기 성형체로 구성된다. 따라서, 상기 a) 단계 및 b) 단계는 앞서 살펴본 성형체의 제조방법과 동일하다.
이후, c) 단계에서는 상기 코어층의 일면 이상에 접착층을 형성할 수 있다.
상기 접착층을 이루는 접착제는 올레핀계 접착제, 우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 및 에폭시계 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 올레핀계 접착제는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 비정질 폴리알파올레핀 접착제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 우레탄계 접착제는 우레탄 구조(-NH-CO-O-)를 포함하는 접착제라면 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 접착제는 폴리메틸메타크릴레이트 접착제, 히드록시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 및 카르복시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 에폭시계 접착제는 비스페놀-A형 에폭시 접착제, 비스페놀-F형 에폭시 접착제, 노볼락 에폭시 접착제, 선형 지방족 에폭시 접착제 (Linear aliphatic epoxy resins) 및 고리형 지방족 에폭시 접착제(cycloaliphatic epoxy resins) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착제는 광경화성 접착제, 핫멜트형 접착제 또는 열경화성 접착제를 포함할 수 있고, 광경화 방법 및 열경화 방법 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 스킨층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열경화시킴으로써, 샌드위치 패널을 제조할 수 있다. 상기 열경화는 에폭시 수지의 경화 온도인 50~110℃에서 대략 5분 내지 2시간 동안 수행될 수 있으며, 상온에서도 대략 1~10시간 동안 경화가 수행될 수도 있다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 접착층을 상기 스킨층의 일면에 도포하는 방법은 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법 또는 스프레이 코팅법 중 선택된 어느 하나의 방법을 이용할 수 있다.
상기 접착층에 사용되는 또 다른 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 포함할 수 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 밀도가 0.940 내지 0.965g/cm3 이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 0.910 내지 0.925 g/cm3 일 수 있다.
상기 접착층을 구성하는 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 형성할 수 있다면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 필름 압출기를 사용하여 공압출하여 제조한다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 제 1 접착층과 제 2 접착층은 각각 10 내지 150㎛의 두께를 가지도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제 1 접착층과 제 2 접착층의 두께는 동일할 수도, 상이할 수도 있다.
이후, d) 단계에서는 상기 접착층 상에 스킨층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널의 스킨층은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄, 철, 스테인레스강(SUS), 마그네슘 및 전기아연도금강판(EGI) 및 용융아연도금강판(GI)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일례로, 우수한 성형성 및 굴곡강성을 가지기 위해, 전기아연도금강판(EGI)을 포함하는 스킨층을 샌드위치 패널에 적용할 수 있다. 또한, 경량화를 가지기 위해 알루미늄을 포함하는 스킨층을 샌드위치 패널에 적용할 수 있다.
접착층 상에 스킨층을 형성하기 위하여, 광경화 방법, 열경화 방법 및 열압착 방법 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 스킨층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열경화시키거나 열압착함으로써, 샌드위치 패널을 제조할 수 있다.
상기 열경화는 에폭시 수지의 경화 온도인 50~110℃에서 대략 5분 내지 2시간 동안 수행될 수 있으며, 상온에서도 대략 1~10시간 동안 경화가 수행될 수도 있다.
상기 열압착은 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 포함하는 접착제를 사용하는 경우, 접착층 상에 스킨층을 위치 시킨 후, 스킨층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열압착시킴으로써, 샌드위치 패널을 제조할 수 있다. 상기 열압착은 150~200℃에서 대략 3분 내지 10분 동안 2 내지 10 MPa의 압력으로 수행될 수 있다.
이 때, 코어층과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 접착제가 붙고, 스킨층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 접착제가 맞붙도록 위치 시킨다. 이렇게 스킨층은 상대적으로 낮은 열로도 쉽게 잘 붙을 수 있도록 LDPE 접착제를 사용하고, 코어층의 경우에는 열에 의해 용융된 접착제가 코어 내부로 모두 스며들어 접착력을 발휘하지 못하는 것을 방지하기 위하여 HDPE 접착제를 사용함으로써, 각 구성들간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드위치 패널은 경량이면서도, 기계적 물성이 좋은 코어층을 사용함으로써, 기계적 강도뿐만 아니라 성형성도 우수하다. 구체적으로 상기 부직 섬유 집합체 구조인 코어층(성형체)을 사용하는 샌드위치 패널의 굴곡강성이 30 내지 50 GPa이고, 굴곡강도는 1500 내지 3000 N 일 수 있다.
또한, 샌드위치 패널의 전단강성, 처짐 정도, 이종 섬유 간의 결합력 문제가 개선되어, 가전용 구조재(TV백커버, 세탁기용 보드 등), 건축용 내외장 보드, 자동차 내외장재, 기차/선박/항공기용 내외장재(칸막기등의 보드), 각종 칸막이용 보드, 엘레베이터 구조재 등으로 사용하기에 적합하다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예: 샌드위치 패널의 제조
코어층(성형체)의 제조 : 제조예 1 내지 12
[제조예 1]
폴리프로필렌 칩(폴리미래)과 말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌 칩(현대EP)을 준비한 후, 이들을 95:5의 중량비로 배합하여 폴리프로필렌 복합 섬유(섬도 15데니어)를 방사하였다. 상기 말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌 칩은 단일 중합체(Homopolymer)인 폴리프로필렌과 말레익 안하이드라이드가 그라프트되어 형성된 것이다.
방사 이후, 상기 폴리프로필렌 복합 섬유를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유(대양산업, 재생PET Fiber, 섬도 25데니어)와 10:90의 비로 혼합하였다.
상기 섬유에 대하여 혼합 이후, 카딩기를 사용하여 카딩을 진행한 후，　분당　펀칭　횟수를 500회,　부직 섬유 집합체의　이동속도를 2 m/min,　펀칭　밀도를 200 punches/cm2 로　하는 니들펀칭 공정을 통해 부직 섬유 집합체(부직포)를 제조하였다.
상기 부직 섬유 집합체를 2개의 언와인딩 장치에 장착한 후, 분당　펀칭　횟수를 500회,　부직 섬유 집합체의　이동속도를 2 m/min,　펀칭　밀도를 200 punches/cm2 로　하는 니들펀칭 공정을 반복시켜 부직 섬유 집합체 간에 물리적 재 결속을 형성시켰다.
니들펀칭으로 결합된 상기 부직 섬유 집합체를 챔버 내 온도가 200℃인 예열 챔버에 진입시킨 후 3분간 예열시켰다.
이후 상기 부직 섬유 집합체를 5 m/분의 속도로 히팅롤 프레스(Heating Roll Press)에 이송시켰다. 이 때 히팅롤 프레스의 가열온도는 200℃, 압력은 150kgf/cm2이었으며, 2분간 가열 / 가압처리하여 부직 섬유 집합체 구조의 코어층(성형체)을 제조하였다.
[제조예 2 내지 8]
폴리프로필렌 복합 섬유와 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 혼합 시 중량%를 하기 표 1과 같이 달리하여 혼합하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 코어층을 제조하였다.
[제조예 9 내지 11]
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유(대양산업, 재생PET Fiber, 섬도 25데니어)와 폴리프로필렌 섬유(GH 신소재, 섬도 15데니어)를 준비한 후, 이들을 하기 표 1의 중량%로 혼합한 점을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 코어층을 제조하였다.
[제조예 12]
폴리프로필렌/폴리에틸렌 블록 공중합체(PP/PE 블록 공중합체)와 말레익 안하이드라이드가 그라프트되어 형성된 공중합체 칩을 말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌 칩 대신 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 코어층을 제조하였다.
폴리프로필렌 복합 섬유 폴리프로필렌 섬유 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 비고
제조예 1 10 - 90 폴리프로필렌 복합섬유 방사 전, 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀 제조시, 단일 중합체(Homopolymer)인 폴리프로필렌을 사용
제조예 2 20 - 80
제조예 3 30 - 70
제조예 4 40 - 60
제조예 5 50 - 50
제조예 6 60 - 40
제조예 7 70 - 30
제조예 8 80 - 20
제조예 9 - 30 70 -
제조예 10 - 40 60 -
제조예 11 - 50 50 -
제조예 12 40 - 60 폴리프로필렌 복합섬유 방사 전, 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀 제조시, PP/PE 블록 공중합체(Block copolymer)를 사용
(단위: 심재(성형체) 총 중량 100%에 대한 중량%)
샌드위치 패널의 제조: 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4
[실시예 1]
상기 제조예 1에서 제조된 코어층의 양면에, 폴리올레핀 접착제(삼성그라테크)를 50μm 두께로 도포한 후, 용융아연도금강판(Posco Steel)으로 형성된 스킨층을 0.4mm 두께로 형성한 후, 적층된 결과물을 100℃에서 열경화하여 샌드위치 패널을 제조하였다.
[실시예 2 내지 8]
하기 표 2에 따라 상기 제조예 2 내지 8에서 제조된 코어층을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 샌드위치 패널을 제조하였다.
[비교예 1 내지 4]
하기 표 2에 따라 상기 제조예 9 내지 12에서 제조된 코어층을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 샌드위치 패널을 제조하였다.
사용한 코어층
실시예 1 제조예 1
실시예 2 제조예 2
실시예 3 제조예 3
실시예 4 제조예 4
실시예 5 제조예 5
실시예 6 제조예 6
실시예 7 제조예 7
실시예 8 제조예 8
비교예 1 제조예 9
비교예 2 제조예 10
비교예 3 제조예 11
비교예 4 제조예 12
실험예 1 : 성형체(코어층)의 물성 측정
상기 제조예 1 내지 12에서 제조된 성형체(샌드위치 패널의 코어층에 해당)에 대하여 ASTM C393에 의거하여 굴곡강성(GPa), 굴곡강도(N)을 측정하고, 하기 표 3에 결과를 나타내었다.
굴곡강성(GPa) 굴곡강도(N)
제조예 1 0.27 31
제조예 2 0.41 48
제조예 3 0.70 93
제조예 4 0.84 111
제조예 5 0.95 129
제조예 6 0.83 103
제조예 7 0.67 85
제조예 8 0.62 69
제조예 9 0.65 77
제조예 10 0.71 102
제조예 11 0.84 116
제조예 12 0.73 105
상기 표 3을 참고하면, 제조예 4 내지 6은 성형체 총 중량 100% 대비 폴리프로필렌 복합 섬유를 40 내지 60중량% 포함하는 성형체인 경우로 0.75 GPa 이상의 굴곡강성 및 95 N 이상의 굴곡강도의 우수한 기계적 물성을 가지는 것을 알 수 있었다. 특히, 제조예 5의 성형체는 성형체 총 중량 100% 대비 50중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하는 성형체로, 0.85GPa 이상의 굴곡강성 및 120N 이상의 굴곡강도로 기계적 물성이 우수한 것을 알 수 있었다.
반면, 성형체의 총 중량 대비 동일한 중량 %의 폴리프로필렌 복합 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 성형체인 '제조예 3와 제조예 9', '제조예 4와 제조예 10', '제조예 5와 제조예 11'의 굴곡강성 및 굴곡강도 측정값을 비교한 결과, 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하는 경우가 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 경우보다 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유와의 높은 상용성으로, 성형체의 기계적 물성이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었다.
또한 성형체에 포함되는 폴리프로필렌 복합섬유에 포함되는 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀 구조에 있어서, 말레익 안하이드라이드와 그라프트되는 중합체가 PP 단일 중합체(Homopolymer)인 제조예 4는 PP/PE 블록 공중합체(Block copolymer)를 사용한 제조예 12 대비, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유와 혼합하는 중량비가 동일함에도 더욱 우수한 굴곡강성, 굴곡강도의 기계적 물성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 바인더 역할과 동시에 매트릭스 역할을 하는 폴리프로필렌이 첨가제 없이 단일 중합체로 공중합되어 매트릭스의 물성이 증가함에 따라, 성형체의 굴곡강성 및 굴곡강도가 향상된 것을 알 수 있었다.
실험예 2 : 샌드위치 패널의 물성 측정
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 샌드위치 패널의 두께 및 중량을 측정하고, 하기 표 4에 결과를 나타내었다.
샌드위치 패널 두께(mm) 샌드위치 패널 중량(kg/m2)
실시예 1 6.42 10.3
실시예 2 6.43 10.3
실시예 3 6.48 10.3
실시예 4 6.41 10.3
실시예 5 6.30 10.3
실시예 6 6.35 10.3
실시예 7 6.37 10.3
실시예 8 6.37 10.3
비교예 1 6.40 10.3
비교예 2 6.31 10.3
비교예 3 6.30 10.3
비교예 4 6.32 10.37
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 샌드위치 패널을 시편으로 제작한 후, ASTM C393에 의거하여 굴곡강성 및 굴곡강도를 측정하고, 하기 표 5에 결과를 나타내었다.
굴곡강성(GPa) 굴곡강도(N)
실시예 1 15 740
실시예 2 21 1010
실시예 3 30 1580
실시예 4 38 2140
실시예 5 43 2600
실시예 6 35 1980
실시예 7 29 1550
실시예 8 27 1450
비교예 1 27 1350
비교예 2 32 1820
비교예 3 35 2320
비교예 4 34 1930
상기 표 5를 참조하면, 실시예 4 내지 6은 심재 총 중량 100% 대비 폴리프로필렌 복합 섬유를 40 내지 60중량% 포함하는 샌드위치 패널로, 35GPa 이상의 굴곡강성 및 1900N 이상의 굴곡강도의 우수한 기계적 물성을 가지는 것을 알 수 있었다. 특히, 50중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하는 실시예 5는 40GPa 이상의 굴곡강성 및 2500N 이상의 굴곡강도를 가져 가장 우수한 기계적 물성을 나타내었다.
반면, 심재의 총 중량 대비 동일한 중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 '실시예 3과 비교예 1', '실시예 4와 비교예 2', '실시예 5와 비교예 3'의 굴곡강성 및 굴곡강도 측정 결과의 비교를 통해, 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하는 경우가 폴리프로필렌 섬유를 포함하는 경우보다 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유와의 상용성이 높아, 샌드위치 패널의 기계적 물성이 향상된 것 확인할 수 있었다. 이는 실시예 4와 비교예 2의 SEM 이미지를 나타낸 도 2, 도 3의 비교를 통해서도, 폴리프로필렌 복합 섬유가 폴리프로필렌 섬유 대비 폴리에텔렌테레프탈레이트 섬유와의 상용성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
또한 '폴리프로필렌 단일 중합체'를 말레익 안하이드라이드와 그라프트하여 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀을 제조한 실시예 4는, 단일 중합체 대신 '폴리프로필렌/폴리에틸렌 블록 공중합체'와 말레익 안하이드라이드를 그라프트시킨 비교예 4 대비할 때, 바인더 역할과 동시에 매트릭스 역할을 하는 폴리프로필렌이 첨가제 없이 단일 중합체로 공중합되어 제조된 성형체를 심재로 포함하기 때문에 샌드위치 패널의 굴곡강성 및 굴곡강도에 있어 기계적 물성이 우수한 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것이며, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
[부호의 설명]
10 : 코어층
20 : 스킨층

Claims (16)

  1. 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 포함하는 부직 섬유 집합체 구조인 성형체에 있어서,
    상기 성형체는 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하고,
    상기 폴리프로필렌 복합 섬유는 폴리프로필렌; 및 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀;을 포함하는, 성형체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 말레익 안하이드라이드 폴리올레핀은 폴리올레핀과 말레익 안하이드라이드(Maleic anhydride)가 그라프트된 것인, 성형체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 에틸렌, 프로필렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체를 포함하고,
    상기 폴리올레핀은 단일 중합체(Homopolymer) 구조인, 성형체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 단일 중합체(Homopolymer) 구조의 폴리프로필렌인, 성형체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부직 섬유 집합체 구조는
    폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유의 총 중량 대비,
    35 내지 75 중량%의 폴리에스테르계 섬유 및
    25 내지 65 중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하는, 성형체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부직 섬유 집합체 구조는
    폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유의 총 중량 대비,
    35 내지 65 중량%의 폴리에스테르계 섬유 및
    35 내지 65 중량%의 폴리프로필렌 복합 섬유를 포함하는, 성형체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르계 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인, 성형체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 부직 섬유 집합체 구조는 둘 이상의 부직 섬유 집합체가 접합된 구조이고,
    상기 부직 섬유 집합체는 웹(Web)상 또는 시트(Sheet)상의 부직 섬유를 접착제로 접착시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 접착시킨 것인, 성형체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형체의 굴곡강성은 0.55 내지 1.05 GPa인, 성형체
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형체의 굴곡강도는 60 내지 135 N인, 성형체
  11. 코어층;
    상기 코어층의 일면 이상에 적층된 스킨층; 및
    상기 코어층과 스킨층을 접착하는 접착층;을 포함하고,
    상기 코어층은 제 1 항의 성형체를 사용하는, 샌드위치 패널.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 샌드위치 패널의 굴곡강성은 30 내지 50 GPa인, 샌드위치 패널.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 샌드위치 패널의 굴곡강도는 1500 내지 3000 N인, 샌드위치 패널.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 스킨층은 알루미늄, 철, 스테인레스강(SUS), 마그네슘, 전기아연도금강판(EGI) 및 용융아연도금강판(GI)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인, 샌드위치 패널.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 접착층은 올레핀계 접착제, 우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 및 에폭시계 접착제 중 1종 이상을 포함하는, 샌드위치 패널.
  16. a) 폴리에스테르계 섬유 및 폴리프로필렌 복합 섬유를 혼합하여 부직 섬유 집합체를 제조하는 단계;
    b) 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수 300 내지 1000회, 이동속도 1 내지 8 m/min, 펀칭 밀도 100 내지 500 punches/cm2의 니들펀칭 공정을 진행하여 코어층을 제조하는 단계;
    c) 상기 코어층의 일면 이상에 접착층을 형성하는 단계; 및
    d) 상기 접착층 상에 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는, 샌드위치 패널의 제조방법.
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