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KR20000010898A - 중공의 구조물을 위한 내부 보강재 - Google Patents

중공의 구조물을 위한 내부 보강재 Download PDF

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KR20000010898A
KR20000010898A KR1019980709045A KR19980709045A KR20000010898A KR 20000010898 A KR20000010898 A KR 20000010898A KR 1019980709045 A KR1019980709045 A KR 1019980709045A KR 19980709045 A KR19980709045 A KR 19980709045A KR 20000010898 A KR20000010898 A KR 20000010898A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reinforcing
structure member
attachment body
reinforcing structure
insert
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Abandoned
Application number
KR1019980709045A
Other languages
English (en)
Inventor
요셉 에스. 비세크
Original Assignee
헨켈 코포레이션
헬무트 엔드레스, 니콜라우스 마테스
헨켈 코만디트게젤샤프트 아우프 악치엔
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24584712&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20000010898(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 헨켈 코포레이션, 헬무트 엔드레스, 니콜라우스 마테스, 헨켈 코만디트게젤샤프트 아우프 악치엔 filed Critical 헨켈 코포레이션
Publication of KR20000010898A publication Critical patent/KR20000010898A/ko
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Abstract

보강 빔(20)은 대향하는 부착 포옴 층(48,50)을 갖는 내부 I-빔 구조(36)를 구비한다. 상기 포옴층들은 압출성형되고, 일정한 길이로 절단되어 상기 I-빔에 대해 대향면(38,40)들상에 위치된다. 상기 보강 빔이 가열될 때, 부착 층은 I-빔을 고정시키기 위해 팽창된다.

Description

중공의 구조물을 위한 내부 보강재
저 중량을 갖는 고-강도 구조물 부재가 자동차 산업분야에서 많이 적용되고 있다. 다양한 복합재료, 예를들어 특이한 경량의 합금과 같은 것이 구조물 부재로서 과거에 제안되어 왔다. 그러나, 대부분은 강도의 비용 측면에서 중량감소가 이루어지지 못하였고, 제품의 비용이 고가로 이루어 졌다. 그래서, 재료 및 노동력 비용을 크게 증가시키지 않으면서 구조물 부재의 강도를 유지할 필요가 있으며, 바람직하게는 구조물 부재의 강도를 증가시킬 필요가 있게 된다.
복합 재료를 사용하는 모터 차량 구조물의 보강재는 이미 공지되어 있다. 예를들어, 본 발명의 발명자는 모터 차량의 보강재로서 사용되는 다수의 금속/플라스틱 복합 구조물을 발명하였다. 발명의 명칭이 " 경량의 복합 빔 "으로 특허 허여된 미국 특허 제 4,901,500호에는 차량 도어용의 보강 빔이 기술되어 있으며, 상기 보강 빔은 열 가소성 또는 열 경화성 수지-계 물질로 채워지는 종축의 캐비티(cavity)를 갖는 개방형 채널식 금속 부재를 구비한다. 또한, 발명의 명칭이 "비틀림 바아를 제조하는 방법"으로 특허허여된 미국특허 제 4,908,930호에는, 충진재를 갖는 수지 혼합물로 보강되는 중공의 비틀림 바아가 기술되어 있다. 튜브는 일일정길이로 절단되며 수지-계 물질로 충진된다.
발명의 명칭이 "구조물 부재의 보강 삽입부 와, 이것을 제조하는 방법 및 사용하는 방법"으로 특허허여된 미국특허 제 4,751,249호에는, 구조물 부재용 프리캐스트(precast) 보강 삽입부가 기술되어 있으며, 상기 삽입부는 발포제와 함께 열경화성 수지를 함유하는 다수의 펠릿(pellet)으로 형성된다. 상기 프리캐스트 부재는 구조물 부재에서 팽창되고 경화된다. 또한, 발명의 명칭이 " 튜브의 중간 스팬에서 위치된 합성 포옴(foam) 코어를 갖는 복합 관형의 도어 빔"으로 특허허여된 미국특허 제 4,978,562호에는, 복합 도어 빔이 기술되어 있으며, 상기 복합 도어 빔은 금속 튜브 보어의 1/3정도 차지하는 수지-계 보어를 구비한다.
발명의 명칭이 " 구조물 부재를 위한 내부식성 용기"로 특허허여된 미국특허 제 4,019,301호에는, 파일링(piling) 또는 다른 구조물이 기술되어 있으며, 상기 파일링은 수지가 기공되어 있는 하우징에서 둘러쌓여지는 I-빔을 구비한다.
1994년 5월 19일자로 출원되어 발명의 명칭이 " 차량 바디 구조물용 복합 적층 빔 "인 미국 특허 출원 제 245,798호에는, 중량에 비해 고 강도를 갖는 중공 적층 빔이 기술되어 있으며, 상기 적층 빔은 구조물 포옴의 얇은 층에 의해서 내부 튜브로부터 분리되는 외측부를 구비한다. 1995년 5월 23일자로 출원되어 발명의 명칭이 " 복합 구조물 보강재 "인 미국 특허 출원 제 08/448,627호에는,포옴 바디를 이송하는 W-형 캐리어 삽입부 보강재가 기술되어 있으며, 상기 보강재는 중공 빔을 보강하는데 사용된다.
또한, 공지된 다수의 금속 적층 구성은 판형(flat) 금속 판들이 수지 중간층으로 함께 부착되므로서 이루어진다. 또한, 바닥 패널 부재로서 사용되는 금속 적층 시트(sheet)를 형성하는 것이 공지되어 있으며, 상기 바닥 패널 부재는 아스팔트 또는 탄성 폴리머의 중간층을 갖는 한쌍의 판형 금속 시트로 구성된다.
플라스틱 포옴을 섹션 전체에 제공하는 것이 섹션 강도(적어도 고-밀도 포옴이 이용될때)를 크게 증가시킬지라도, 이러한 것은 질량을 증가시키며, 그러므로서 일부 중량을 증가시킨다. 상술된바와 같이, 이것은 자동차에 적용하는 것이 바람직하지 않게된다. 더욱이, 섹션의 금속 게이지(gauge)를 증가시키거나 국부화된 금속 보강재를 부가하는 것이 강도를 증가할지라도, 금속 두께를 증가시키게 되고, 금속 형성 기계의 한정으로 인해 일부를 형성하는 것이 매우 어렵게 된다. 중요하게도, 금속 게이지를 증가하는 것은 질량 및 강도가 비례하여 증가하기 때문에, 일부의 동적 강도 진동수의 최종 변화없이 작동 효율을 향상시키지 못한다.
결국, 포옴을 섹션 전체에 채우는 것은 엄청나게 값이 비싸고, 큰 흡열부(heat sink)를 증가시키며, 스탬핑(stamping)에서 도달 구멍을 밀폐하기 위해 밀봉 작동을 하는 것을 필요로 한다.
따라서, 질량을 증가시키지 않으면서 중공 구조물 부재를 보강하기 위한 저-비용의 기술을 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명은 질량을 증가시키지 않고 많은 체적의 값비싼 수지를 이용하지도 않으면서 강도를 증가시키는 섹션을 제공하는 것이다. 다양한 실시예에서, 본 발명은 비틀림 보다 더 굽힘을 일으키는 "균열(shake)"의 원인이 되는 진동을 감소시킨다.
발명의 개요
본 발명의 한 측면을 보면, 자동차에 적용되는 보강 구조물 부재를 제공한다. 상기 보강 구조물은 한 쌍의 대향 내측면을 갖는 레일 섹션등과 같은 중공 빔을 구비한다. 상기 중공 빔은 특별히 형성된 삽입부(insert)를 사용하여 보강된다. 상기 삽입부는 두 대향 판을 갖는 선형 빔으로 구성되며, 상기 대향판은 중공 구조물 부재의 벽에 의해서 한정되는 캐비티의 너비를 거의 걸친다. 상기 대향판들은 통상 평평한 면으로 구성된다. 부착 성질을 갖는 열 팽창성 포옴의 층은 상기 층들의 각 표면에 부착된다. 상기 삽입부가 중공 구조물 부재의 캐비티에 놓여지므로, 상기 부착성 층들은 중공 빔의 대향하는 내측면에 인접하게 된다. 이후, 보강 삽입부를 갖는 빔은 팽창성 부착 층에 열적으로 작용한다. 상기 부착 층들이 팽창될 때, 부착층들은 일체성 구조물을 형성하기 위해 중공 빔, 예를들어 보강빔의 내측면에 견고히 부착된다.
본 발명의 다른 측면을 보면, 본 발명의 보강 삽입부는 중공 구조물 부재에서 그 전체가 둘러쌓여진다. 또한, 상기 삽입부는 개방 채널속으로 떨어지고, 이때 상기 채널은 상부판(top plate)으로 밀페된다.
본 발명의 다른 측면을 보면, 본 발명의 보강 삽입부는 I-빔(beam)으로 구성되며, 상기 I-빔은 마이크로스피어를 함유하는 시멘트 성분 물질 또는 유리 충진 나이론, 또는 금속으로 형성된다.
그래서, 본 발명의 보강 구조물 부재는, 공간을 한정하며 두 개의 대향벽을 구비하는 구조물 부재와; 상기 공간내에 배치되며, 각기 주요면을 구비하는 두 개의 대향판을 갖는 보강 빔과; 상기 주요면들중의 하나에 배치되는 제 1 열 팽창성 부착 바디와, 상기 주요면들중의 다른 하나에 배치되는 제 2 열 팽창성 부착 바디로 구성되며; 상기 보강 빔의 두 판들은 소정의 거리로 이격되고 상호연결형 구조물의 공간요소에 의해 상호결합되어 있으며, 상기 주요면들은 서로 거의 평행하게 이루어지며, 또한 제 1 열 팽창성 부착 바디는 상기 구조물 부재의 벽들중의 하나에 부착되고, 상기 제 2 열 팽창성 부착 바디는 상기 구조물 부재의 벽들중의 다른 하나에 부착된다.
본 발명의 다른 장점 및 목적은 첨부된 도면을 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
본 발명은 모터 차량에서 사용되는 보강 구조물에 관한것으로서, 보다 상세히 기술하면 중공 구조물의 요소용 경량 보강 구조물에 관한 것이다.
도 1은 보강 삽입부가 I-빔 형상으로 구성되는, 본 발명에 따른 보강 빔의 횡단면도이다.
도 2 는 삽입부 빔을 나타내기 위해 상부판이 제거된 도 1의 보강 빔의 사시도이다.
도 3은 보강 삽입부가 두 결합 섹션을 구비한 I-빔 형상으로 구성되는, 본 발명에 따른 보강 빔의 횡단면도이다.
도 4는 보강 삽입부가 부분적으로 이중 웨브형상으로 구성되는, 본 발명에 따른 보강 빔의 횡단면도이다.
도 5는 보강 삽입부가 그전체를 이중 웨브형상으로 구성되는, 본 발명에 따른 보강 빔의 횡단면도이다.
도 6는 보강 삽입부가 이중 접힘 구조 형상을 구비한 I-빔 형상으로 구성되는, 본 발명에 따른 보강 빔의 횡단면도이다.
도 7는 보강 삽입부가 주조의 시멘트 성질 구조를 구비한 I-빔 형상으로 구성되는, 본 발명에 따른 보강 빔의 횡단면도이다.
도면중의 도 1을 참조하면, 보강 빔(20)은 통상적으로 금속 스탬핑(stamping)으로 이루어지는 중공 빔 또는 구조물(22)을 구비하는 것으로서, 예를들어 모터 차량 프레임의 레일 섹션을 구비한다. 따라서, 중공 빔(22)은 금속 상부 판(26)을 갖춘 선형 채널 섹션(24)을 구비한다. 상술된 목적용으로, 중공 빔(22)은 상부 표면 또는 영역(30)과, 하부 표면 또는 영역(32)을 기준으로 하여 구비하지만, 상부 및 하부에 대한 기준은 임의적이며, 최종 조립체의 형상 및 방향에 좌우된다. 상부판은 점용접(spot welding)등에 의해 플랜지(34)에서 섹션(24)에 부착된다.
본 발명의 장점은 한쌍의 대향하는 판(38,40)을 구비한 I-빔(36)이 삽입되고, 스패닝(spanning)또는 스페이스 부, 즉 웨브(42)에 의해 연결되는 특정의 보강재를 사용하므로서 성취된다. 상기 판들은 각기 주요면(44,46)으로 도시된 주요면을 갖는다. 각 주요면(44,46)상에는 열 팽창성 부착 포옴(foam)의 층(44,46)이 배열되어 진동감쇄 기능과 I-빔을 고정하는 수단으로서 기능한다. I-빔(36)이 직선형일수도 있지만, 다양한 실시를 해본바, 보강되는 부분의 형상에 일치하도록 굽혀지고 경사지게 형성될수도 있다.
다수의 수지-계 혼합물은 본 발명에서 부착성 포옴 층(48,50)을 형성하는데 사용될수 있다. 양호한 혼합물은 중량이 가벼운 빔(20)에 대해 우수한 강도, 경도 및 진동 감쇄 특성을 제공한다. 부착성 포옴 층(48,50)의 혼합물에 대하여 기술하면, 물질의 밀도는 20 lb/ft3에서 40 lb/ft3까지 형성되어 중량을 최소화한다. 용융점, 열 변형(distortion)온도 및 화학적 붕괴가 일어나는 온도는 상기 층(48,50)이 페인트 오븐(paint oven)등에서 직면하는 고온에서 그들의 구조를 거의 유지하는데 충분한 온도이어야 한다. 그러므로, 부착성 포옴 층(48,50)은 400℉이상의 온도에서 견딜수 있으며, 보다 바람직하게는 짧은시간 동안에 350℉에서도 견딜수 있다. 또한, 상기 부착성 포옴 층(48,50)은 실질적으로 열-유도 굴곡 또는 분해 없이 팽창기간 동안에 약 130℉ 내지 210℉ 정도의 열에 견딜수 있어야 한다.
보다 상세히 기술하면, 양호한 실시예에서 양호한 실시예에서 부착성 포옴 층(48,50)은 합성 수지,셀-성형제(cell-forming agent), 충진재(filler)를 포함한다. 합성수지는 50중량% 내지 80중량% 사이로, 바람직하게는 약 55중량% 내지 70중량% 사이로,더 바람직하게는 55중량% 내지 65중량% 사이로 부착층을 형성한다. 본원에서 사용한 셀-성형제는 상기 층(48,50)에서 거품, 기공(pore) 또는 캐비티를 생산하는 물질을 지칭하는 것이다. 즉, 상기 층(48,50)은 전체 구조에서 다수의 셀을 갖는 셀룰러(cellular)구조로 구성된다. 이러한 셀룰러 구조는 보강 빔(20)에서 강화면서 경량의 구조물을 제공하는 저-밀도, 높은-강도 물질을 제공한다. 상기 셀-성형제들은 유리 또는 플라스틱으로 형성될수도 있는 보강성 "중공" 마이크로스피어(microsphere) 또는 마이크로버블(microbubble)를 포함하는 본발명에서 사용될수 있다. 플라스틱 마이크로 스피어들은 열경화성 또는 열가소성 일수도 있으며, 팽창되거나 팽창되지 않을수도 있다. 한 실시예에서, 팽창하지 않는 마이크로스피어는 부착성 포옴 층(48,50)을 형성하기 위해 팽창된다. 양호한 마이크로스피어는 그 직경이 약 10 내지 400 마이크론, 바람직하게는 약 40 내지 100 마이크론으로 이루어진다. 셀-성형제는 또한, 마이크로스피어의 직경이 400마이크론 이상인 대형의 경량물질로 구성될수도 있다. 또한, 셀-성형제는 화학적 발포제(blowing agent)또는 물리적 발포제 일수도 있는 발포제로 구성될수도 있다. 유리 마이크로스피어들이 특히 양호하다. 셀-성형제가 마이크로스피어 또는 매크로스피어(macrosphere)로 구성되는 경우, 10중량% 내지 40중량% 사이로, 바람직하게는 약 15중량% 내지 40중량% 사이로,더 바람직하게는 25중량% 내지 40중량% 사이로 부착층(48,50)을 형성한다. 상기 셀-성형제가 발포제로 구성되는 경우, 1중량% 내지 10중량% 사이로, 바람직하게는 약 1중량% 내지 8중량% 사이로,더 바람직하게는 1중량% 내지 5중량% 사이로 부착층을 형성한다. 적합한 충진재는 유리 또는 마이크로스피어, 실리카 퓨움(fume), 칼슘 카보나이트, 제분된(milled) 유리 화이버, 개조된(chopped)유리 성분을 포함한다. 유리 마이크로 스피어가 특히 양호하다. 다른물질도 적합할수 있다. 충진재는 10중량% 내지 50중량% 사이로, 바람직하게는 약 15중량% 내지 45중량% 사이로,더 바람직하게는 20중량% 내지 40중량% 사이로 부착층(48,50)을 형성한다.
본발명에서 사용된 양호한 합성 수지는 에폭시 수지, 비닐 에스테르 수지, 열경화성 폴리에스테르 수지 및 우레탄 수지와 같은 열 경화성 물질들을 포함한다. 상기의 적당한 중량 및 수지의 몰 중량에 의해서 한정된 본 발명의 영역은 본원 명세서에 기술된 본 기술분야의 통상의 전문가에 의해서 이해되는 것만을 의미하는 것은 아니다. 액체 충진재 물질의 수지 성분은 열경화성 수지인 경우, 경화제, 바람직하게는 " 저 농축 아민 또는 이미디졸(imidizole)" 및 "디아이-씨와이(DI-CY)와 같은 유기산화물과, "2 에틸 4메틸 이미다졸(imidazole)" 및 " 벤질디메틸라민"과 같은 다양한 가속제(accelerate)들이 경화율을 향상시키기 위해 포함될수도 있다. 작용하는 가속제 량은 3개의 성분, 수지, 셀-성형제 또는 충진재중의 하나에서 대응하는 환원제(reduction)와 함께 수지중량의 약 0.5 내지 3 %정도가 된다. 유사하게도, 사용된 경화제의 량은 3개의 성분, 수지, 셀-성형제 또는 충진재중의 하나에서 대응하는 환원제(reduction)와 함께 수지중량의 약 1 내지 8 %정도가 된다. 공정 보조제, 안정제, 착색제, UV 흡수제등의 효과적인 량이 포함될수도 있다. 열가소성 성분이 적합할수도 있다.
하기의 테이블을 보면, 부착성 포옴 층(48,50)의 구성비가 기술되어 있다. 이러한 구성비는 우수한 구조적인 성질을 갖는 보강 빔(20)을 제작할수 있는 층(48,50)을 제공한다. 본원 명세서에서의 모든 구성비는 특별히 지칭하지 않았다면 중량의 백분율로 표시한다.
구성비 I
성분 중량비(%)
PEP 6134 68.5
EMI-24 1.2
퓨움된 실리카(Fumed Silica) 4.0
디아이-씨와이(DI-CY) 4.3
셀로겐(Celogen) OT 0.8
B38 22.2
구성비 II
성분 중량비(%)
PEP 6134 60.5
디아이-씨와이(DI-CY) 4.8
DMP30 1.2
셀로겐(Celogen) AZ 1.5
B38 32.0
도면중의 도 1 및 도 2를 참조하면, 포옴 층(48,50)은 전체 주요면(44,46)을 거의 커버하며, 예를들어 80 % 정도를 커버한다. 보다 바람직하게는 주요면(44,46)을 한정한다. 가장 양호한 실시예에서는, 상기 층(48,50)은 주요면(48,50)의 에지너머로까지 연장되지는 않는다. 그러나, 여러번 실시하여 보면, 주요면(44,46)이 포옴 층(48,50)에 대해 80% 이하로 커버되거나, 상기 층(48,50)의 에지를 넘는 것이 바람직하다. 도 1및 도 2에 도시된바와 같이, I-빔(36)은 롤-형 스틸로 이루어지거나, 돌출형 알루미늄 또는 유리 충전 나이론으로 구성되는 균일한 구조로 구성된다. 다른 물질이 적용되어도 적합할수도 있다. 본 발명의 실시예에서 특정 치수, 예를들어 I-빔(36)의 벽 두께가 약 0.8 내지 1.0㎜로 통상 형성된다는 것으로 기재되어 있을지라도, 본 발명의 영역을 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 상호 연결형 웨브(42)의 길이는 약 1인치(inch)에서 1피트(ft.)로 통상 구성되고, 주요면(44,46)의 너비는 약 5 인치 내지 10피트로 이루어진다. I-빔(36)의 길이는 약 6인치에서 10피트로 통상 구성된다. 각 층(48,50)의 두께는 완전히 팽창되었을 때 약 3 내지 6 ㎜로 구성된다. 이것은 보강 빔(20)이 약 체적비 50%에서 100%로 가열될 때 물질의 팽창을 나타낸다. 상기 판(38,40)의 에지는 약 5 내지 8㎜정도로 섹션의 내측 벽으로부터 이격된다.
부착성 층(48,50)은 적절한 다이를 통해 양호한 수지-계 혼성물의 압출성형에 의해 리본(ribbon) 또는 시트(sheet)로서 가장 양호하게 수행된다. 리본은 일부가 주요면(44,48)상에 고정되게 형성되도록 그 길이가 절단된다. 예비절단 스트립이 주요면(44,46)에 대해 벽을 부착시키기 위해 태크(tack)를 구비하므로 추가의 부착제는 반드시 필요한 것은 아니다.
도면중의 도 3을 참조하면, I-빔(36')은 분리된 두 개의 C-형 채널부(52,54)로 구성된다. 상기 채널부(52,54)는 알루미늄, 유리 충진 나이론 또는 스탬프형 또는 롤 형성 스틸을 압출할수도 있다. 상기 채널부(52, 54)는 다수의 방법, 예를들어 점 용접등으로 도면에 도시된바와 같이 함께 부착될수도 있다. I-빔(36')의 2 채널부분이외의 도 3에 도시된 보강 빔은 도 1 및 도 2에서 도시된 구조물과 거의 동일하며,동일부분에 대하여는 동일한 도면부호를 병기하였읍니다.
도면중의 도 4를 참조하면, I-빔은 2중의 웨브(56)를 포함하며, 상기 웨브(56)는 상기 판(40')의 공간(60)에서 2중 웨브 채널(58)을 한정한다. I-빔(36")은 알루미늄 또는 유리 충진 나이론을 압출성형한 형태로 구성된다. 다양한 실시예에서, 2중 웨브, 예를들어 상기 판(38',40)에 연결된 것 중의 하나와 함께 I-빔(36")을 건조하는데 바람직하다. 또한, I-빔(36")의 상기 부분 이외의 보강재는 도 1 및 도 2와 함께 설명된 부분과 동일하다.
도 5에서, 웨브(62,64)는 2중 웨브 보강 삽입부(66)에서 한쌍을 형성한다. 상기 2중 웨브 삽입부(66)는 알루미늄 또는 유리 충진 나이론을 압출성형한 형태로 구성된다. 웨브(62,64)는 2중 웨브 보강 삽입부(66)의 전체 길이를 연장시킨다. 도면들중의 도 6에서는 본 발명의 다른 형상이 도시되어 있으며, 접힘성 보강 삽입부(68)는 접힘 영역(70)을 구비한다. 접힘 보강 삽입부(68)는 롤 형상의 금속으로 이루어진다.
도면들중의 도 7을 참조하면, I-빔(72)은 포옴 시멘트 물질을 주조하므로서 형성된다. 보다 상세히 기술하면, 포틀랜트(Portland) 시멘트-계 I-빔(72)을 본 발명에서 사용하면 바람직하다. 포틀랜트 시멘트-계 물질은 마이크로스피어 또는 매크로스피어, 시멘트, 물과 실리카 퓨움(fume)의 조합으로 이루어진다.
다음의 테이블에서, I-빔(72)용 시멘트-물 계 혼성물을 위한 양호한 구성을 나타낸다.
성분 방식 I(표준 혼성물)중량비 방식 II(경량 혼성물)중량비
시멘트 54% 54%
물 24% 24%
건조 시멘트 혼성물의 밀도 40 PCF 40 PCF
습한 시멘트 혼성물의 밀도 56 PCF 40 PCF
표준 혼성물은 포틀랜드 시멘트 협회 발간의 제목 " 콘크리트혼성물의 디자인 및 제어 "인 책자에 기술된 포틀랜드 형식 1A 또는 형식 1의 시멘트의 동일 체적 및 마이크로스피어의 동일체적으로 제조된다.
포틀랜드 형식 1A의 시멘트의 밀도 체적은 75 내지 80lb/ft3정도이다. 마이크로스피어의 체적 밀도는 15lb/ft3정도이다. 동일한 량으로 두 물질을 조합하면, 혼합된 믹스 드라이(mix dry) 비중(specific gravity)은 거의 시멘트 중량의 반인 25 내지 40lb/ft3정도이다.
상기 믹스에 부가되는 물의 량은 시멘트 중량의 35 내지 50% 정도이다. 그래서, 상기 믹스가 800g의 시멘트를 구비하면, 400g의 물이 첨가된다. 상기 믹스는 200 내지 650g의 마이크로스피어를 구비한다.
포틀랜드 시멘트 마이크로스피어 조합물은 실리카 퓨움을 첨가하므로서 내습특성을 향상시킨다. 상기 실리카 퓨움은 플루(flu) 가스 스택으로부터 모아진 먼지물질로 이루어진다. 상기 실리카 먼지는 매우 작은 불활성 미립자로 그 직경이 15 마이크론 정도이다. 상기 실리카 불활성 미립자가 건조 시멘트 믹스에 첨가될 때, 미립자는 시멘트 미립자 및 마이크로바론(microballon)사이의 틈을 차단한다. 상기 실리카 퓨움 미립자는 시멘트 사이에서 기공형성을 방지하고, 그러므로서 경화된 제품의 내습성을 매우 많이 향상시킨다. 첨가되는 실리카 퓨움의 량은 시멘트 중량의 10 내지 20% 정도이다.
여기에는 두종류의 실리카 퓨움이 있었으며, 하나는 처리된것이고, 다른 하나는 처리되지 않은 것이다. 처리된 실리카 퓨움은 믹스를 윤활하고 더욱 물 함량을 감소시키는 가소제(plasticizer)를 구비한다.
최종 제품의 내습성을 향상시키기 위해, 다른 물질들이 실리카 퓨움 대신에 사용될수 있다. 이러한 물질들로는 미시간, 미드랜드의 다우 케미칼에서 제조된 라텍스(latex)와 같은 수성(water borne)물질 또는 수분계(water base) 우레탄, 아크릴 또는 에폭시등이 있다. 상기 물질들은 시멘트 미립자사이의 내부 공간을 응고시키는 특성을 갖고 있다. 실리카 퓨움은 시멘트와 실질적으로 화학적으로 결합하고, 시멘트의 성능을 향상시킨다. 상기 라텍스는 시멘트와 화학적으로 결합하지는 않지만, 시멘트의 기공을 응고시키는데 이용될수 있고, 그러므로서 시멘트에 대한 물의 비율을 감소시킬수 있다. 수분계 우레탄, 아크릴 및 에폭시들은 라텍스 또는 실리카 퓨움과 동일한 응고기능을 갖는다.
본 발명의 양호한 실시예가 본원에 기술되어 있지만, 이것은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 단지 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위한 것이다. 물론, 본 발명의 상술된 실시예와 다른 실시예가 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가에 의해서 실시될수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 영역은 상기의 다른 실시예들을 커버할수 있는 본 발명의 청구범위에 의해서 특정된다.

Claims (29)

  1. 보강 구조물 부재에 있어서,
    공간을 한정하며, 두 개의 대향벽을 구비하는 구조물 부재와;
    상기 공간내에 배치되며, 주요면을 각기 구비하는 두 개의 대향판을 갖는 보강 빔과;
    상기 주요면들중의 하나에 배치되는 제 1 열 팽창성 부착 바디와, 상기 주요면들중의 다른 하나에 배치되는 제 2 열 팽창성 부착 바디로 구성되며,
    상기 보강 빔의 두 판들은 소정의 거리로 이격되고, 상호연결형 구조물의 공간요소에 의해 상호결합되어 있으며,
    상기 주요면들은 서로 거의 평행하게 이루어지며,
    상기 제 1 열 팽창성 부착 바디는 상기 구조물 부재의 벽들중의 하나에 부착되고, 상기 제 2 열 팽창성 부착 바디는 상기 구조물 부재의 벽들중의 다른 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  2. 제 1항 있어서, 상기 보강 빔의 주요면들은 보강을 필요로 하는 보강 빔의 길이 전체로 거의 연장되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 열 팽창성 부착 바디들은 주요면의 전체 표면을 거의 커버하는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 주요면은 평평한 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 부착 바디들은 열 팽창성 부착제의 판형 리본으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 빔은 I-빔으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 보강 빔은 롤로 형성된 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 보강 빔의 상호연결형 구조물의 공간요소는 채널을 형성하는 C-형 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 보강 빔은 I-빔을 형성하기 위해 서로 연결되는 한 쌍의 결합 C-형 채널로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 주요면들중의 적어도 하나는 종축 공간이 그 속에 형성되도록 불연속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 상호연결형 구조물의 공간요소는 종축 공간에서 브리지(bridge)를 형성하기 위해 대향하는 한쌍의 평행한 선형 벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 상호연결형 구조물의 공간요소는 한 쌍의 평행한 측벽인 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 롤로 형성된 금속은 스틸(steel)인 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 보강 빔은 알루미늄으로 압출성형된 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 보강빔은 유리 충진 나이론으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 보강빔은 시멘트 성질의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 시멘트 성질의 물질은 마이크로스피어 및 시멘트를 함유하는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 부착 바디들은 주요면들의 영역에 대해 한정되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 보강 빔은 I-빔을 형성하기 위해 시멘트 성질의 물질을 주조하므로서 형성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  20. 제 6항에 있어서, 동일한 I-빔은 함께 점용접되는 두 스탬형 금속 C-형 채널로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 부착 바디는 두 부분이 에어-경화(air-cured) 부착제로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 부착 바디는 한 부분이 부착제로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  23. 제 1항에 있어서, 상기 부착 바디는 마이크로스피어를 함유하는 것을 특징으로 하는 보강 구조물 부재.
  24. 중공 구조물 빔을 위한 삽입부에 있어서,
    주요면을 각기 갖는 두 대향판을 구비하는 I-빔과,
    상기 주요면들중의 하나에 배치되는 제 1 열 팽창성 판형 부착 바디와,
    상기 주요면들중의 다른 하나에 배치되는 제 2 열 팽창성 판형 부착 바디로 구성되며,
    상기 부착 바디들은 포옴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 중공 구조물 빔을 위한 삽입부.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 I-빔은 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 삽입부.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 I-빔은 유리 충진 나이론으로 구성되는 것을 특징으로 하는 삽입부.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 I-빔은 시멘트 성질의 물질로 주조하므로서 형성되는 것을 특징으로 하는 삽입부.
  28. 제 24항에 있어서, 상기 부착 바디는 포옴형 부착제로 구성되는 것을 특징으로 하는 삽입부.
  29. 상부 및 하부 벽을 갖는 중공 구조물 부재의 보강 방법에 있어서,
    주요면을 각기 갖는 한쌍의 대향판을 구비하고 있는 보강 빔을 포함하는 삽입부를 제공하는 단계와,
    부착되는 리본-형 열 팽창 부착 바디를 압출성형하는 단계와,
    상기 두 대향판의 주요판과 거의 동일한 영역을 갖는 길이로 리본-형 열 팽창 부착 바디를 절단하는 단계와,
    상기 열 팽창 바디들이 주요면에 견고히 부착되도록, 상기 주요면들의 각 면상에 상기 절단된 리본-형 열 팽창 부착 바디를 위치설정시키는 단계와,
    상기 부착 바디들중의 하나가 중공 구조물 부재중의 상부에 인접하도록, 그리고 상기 부착 바디들중의 다른 하나가 중공 구조물 부재중의 하부에 인접하도록 상기 중공 구조물 부재의 내측면에 상기 삽입부를 위치설정시키는 단계와,
    상기 부착 바디를 열적으로 팽창시키고, 중공 구조물 부재의 상부에 부착 바디중의 하나를 부착하고, 중공 구조물 부재의 하부에 부착 바디중의 다른 하나를 부착하기 위해 중공 구조물 부재 및 삽입부를 가열시키는 단계로 구성되는 중공 구조물 부재의 보강 방법.
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