KR20010081471A - 샌드위치 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직물을 주 재료로 한 샌드위치 패널에 있어 양 표면을 구성하는 2차원 직물을 수직으로 직조하여 내측공간층을 갖는 3차원 직물 구조체를 구성함으로서 경량화는 물론 흡음성과 단열성을 향상시키고 동시에 기계적 강성을 증대시키는 샌드위치 패널을 제공하는 것으로, 2차원으로 직조되어 양 표면을 구성하고 평행한 층을 이루는 2차원 직물층과, 상기 2차원 직물층과 수직으로 직조되어 상기 2차원 직물층을 서로 연결하고, 동시에 상기 2차원 직물층 사이의 내측공간층을 형성하는 수직연결직물에 의해 3차원 직물 구조체를 구성하고, 상기 3차원 직물 구조체에 고분자 수지를 함침·경화시켜 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

샌드위치 패널{sandwich panel}

본 발명은 직물을 이용한 샌드위치 패널에 관한 것으로, 특히 양 표면을 구성하고 평행한 층을 이루는 2차원 직물층과 수직으로 직조되어 상기 2차원 직물층을 서로 연결하고, 동시에 상기 2차원 직물층 사이의 내측공간층을 형성하는 수직연결직물에 의해 3차원 직물 구조체를 구성함으로서 상기 내측공간층에 의한 흡음성 및 단열성을 향상시키고, 경량화 및 기계적 강성을 동시에 만족시킬 수 있도록하는 샌드위치 패널에 관한 것이다.

직물을 주 재료로 하는 샌드위치 패널은 그 특징이 가벼우면서 기계적 강성을 동시에 갖추고 있어 경량화 및 기계적 강성을 동시에 요구하는 철도차량 및 경량전철, 자동차, 우주항공 및 건축용 보강재 등 각종 내/외장재로 널리 사용되고 있다.

이러한 샌드위치 패널의 최선의 선행기술로는, 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허출원 제1995-30956호(출원일: 1995.09.20.)로 출원하여 등록받은 특허등록 제148519호(등록일자: 1998.05.07.)(명칭: 고기능성 샌드위치 판재)로 제안된 바 있다.

상기 선행기술의 샌드위치 판재는, 직물을 스태칭기계를 이용하여 양 표면재를 스태칭으로 연결하여 샌드위치 구조체의 골격을 3차원의 입체적으로 이루어지도록 하고, 상기 직물에 발포체인 심재를 침적시켜 캐비티(cavity)에서 심재를 발포 성형으로 충진 경화시켜 샌드위치 판재를 구성한 것이다.

상기 선행기술은 직물 사이에 심재로 하는 발포 원액을 충진시키는 방법과 주입되는 양에 의해 발포의 균일한 분포가 일어나야 하는 제조상의 어려움이 있다.

그리고 상기 선행기술은 표면재를 직물로 스티칭하여 기계적 강성은 좋으나, 직물 사이에 심재가 발포 충진되어 있기 때문에 흡음성 및 단열성에 문제가 따르고, 심재가 발포 충진된 만큼의 무게가 증가되어 경량화를 저해하는 원인이 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된것으로, 직물을 주 재료로 한 샌드위치 패널에 있어 양 표면을 구성하는 2차원 직물을 수직으로 직조하여 내측공간층을 갖는 3차원 직물 구조체를 구성함으로서 경량화는 물론 흡음성과 단열성을 향상시키고 동시에 기계적 강성을 증대시키는 샌드위치 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

2차원으로 직조되어 양 표면을 구성하고 평행한 층을 이루는 2차원 직물층과, 상기 2차원 직물층과 수직으로 직조되어 상기 2차원 직물층을 서로 연결하고, 동시에 상기 2차원 직물층 사이의 내측공간층을 형성하는 수직연결직물에 의해 3차원 직물 구조체를 구성하고, 상기 3차원 직물 구조체에 고분자 수지를 함침·경화시켜 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 고분자 수지의 함량비는 3차원 직물 구조체에 대하여 단위 면적당 40-50%인 것을 특징으로 한다.

상기 2차원 직물층과 수직으로 직조된 수직연결직물의 단위 면적당 섬유실의 수는, 4백만-5백만으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 2차원 직물층 및 수직연결직물로 구성된 3차원 직물구조체는, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 합성섬유 및 세라믹섬유로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 양 표면을 구성하는 2차원 직물층의 어느 한 직물층 표면 또는 2차원 직물층의 양 직물층 표면에, 표면의 매끄러움을 유지해주고 동시에 고분자 수지가 파열 또는 파단되는 것을 방지하기 위한 보강시트를 고분자 수지로 더 적층하는 것을 특징으로 한다.

상기 고분자 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 3차원 직물 구조체를 적어도 1개층 이상 더 적층하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차원 직물층과 수직으로 직조된 수직연결직물의 직조 모양은, 직물 자체의 스프링 특성으로 복원되기 쉽도록 "8"자 형태로 직조되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 샌드위치 패널의 단면도.

도 2는 본 발명의 샌드위치 패널의 변형 예의 단면도.

도 3은 본 발명의 샌드위치 패널의 또다른 변형 예의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 10a, 10b : 샌드위치 패널 12 : 2차원 직물층

14 : 수직연결직물 16 : 3차원 직물 구조체

18 : 내층공간층 20 : 보강시트

22 : 금속시트

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 샌드위치 패널의 단면도를 도시한 것이다.

도면부호 10은 본 발명의 샌드위치 패널을 도시한 것이고, 도면부호 12는 2차원 직물층이고, 도면부호 14는 수직연결직물이고, 16은 3차원 직물 구조체를 도시한 것이다.

상기 2차원 직물층(12)은 위사와 경사로 직조된 직물로서 양 표면을 구성하고 평행한 층을 이루며 구성된다.

상기 양 표면을 구성하는 2차원 직물층(12)에 수직연결직물(14)이 수직으로 직조되어 2차원 직물층(12)을 서로 연결하여 3차원 직물 구조체(16)를 형성하게 되며, 상기 수직연결직물(14)로 연결된 2차원 직물층(12)의 사이에는 내측공간층(18)이 형성된다.

상기와 같이 직조된 3차원 직물 구조체(16)에 고분자 수지를 함침시키고 경화시킴으로서 샌드위치 패널(10)이 구성된다.

상기와 같이 3차원 직물 구조체(16)로 샌드위치 패널(10)를 제조하는 과정은 다음과 같다.

소정하는 샌드위치 패널(10)을 얻기 위하여 일정한 형상을 가진 형틀을 준비하고, 형틀의 표면을 세척한 후 형틀과 샌드위치 패널(10)의 분리를 위해 형틀의 표면을 이형처리 한후 건조시킨다.

다음에 제조되는 샌드위치 패널(10)의 일측 표면을 매끄러운 모양을 가질 수 있도록 고분자 수지를 도포하고, 이 고분자 수지가 완전히 경화되지 않은 상태에서 얇은 보강시트(20)(예로, 부직포)를 적층시킨다.

상기와 같은 보강시트(20)를 적층시키는 이유는, 표면의 매끄러운 모양 유지와 함께 강성 증대 및 표면층을 이루는 고분자 수지가 파열 또는 파단되는 현상을 방지하기 위함이다.

다음 3차원 직물 구조체(16)에 고분자 수지를 균일하게 함침시킨 다음 보강시트(20)가 적층된 형틀에 올려 놓아 적층시킨다.

이때 상기 3차원 직물 구조체(16)에 함침되는 고분자 수지의 양은, 3차원 직물 구조체(16)에 대하여 단위 면적당 40-50%로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 형틀에 3차원 직물 구조체(16)를 올려 놓은 상태에서 일정한 압력하에 함침용 롤러를 이용하여 3차원 직물 구조체(16)에 고분자 수지가 균일하게함침되도록 한다.

이에 따라 2차원 직물층(12)에 수직으로 직조된 수직연결직물(14)에도 고분자 수지가 함침되면서 직물 자체의 스프링 특성에 의하여 수직연결직물(14)이 일정한 길이로 복원될 때 고분자 수지가 경화되는 조건인 온도와 시간에 의하여 경화되어 샌드위치 패널(10)이 제조된다.

상기에서는 보강시트(20)가 3차원 직물 구조체(16)를 구성하는 2차원 직물층 (12)의 한 쪽 표면에만 적층된 것을 예시하고 있으나, 2차원 직물층(12)의 양쪽 모두에 적층시켜 양쪽 표면 모두를 매끄럽게 할 수 있다.

상기에서 고분자 수지는 샌드위치 패널(10)의 요구 특성에 따라 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 사용될 수 있다.

그리고 상기 2차원 직물층(12)과 수직연결직물(14)로 구성된 3차원 직물 구조체(16)는, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 합성섬유 및 세라믹섬유로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 섬유로 이루어진다.

또한 상기 3차원 직물 구조체(16)의 직물은 유기 및 무기 관능기를 가진 물질과 결합할 수 있도록 섬유 표면의 계면 결합력의 향상을 위한 중간 매개체인 실란 처리를 한 다음 일정한 두께를 갖는 것을 사용한다.

그리고 상기 2차원 직물층(12)과 수직으로 직조된 수직연결직물(14)의 단위 면적당 섬유실의 수는, 4백만-5백만으로 이루어진 것이 바람직하다.

또한 상기 2차원 직물층(12)과 수직으로 직조된 수직연결직물(14)의 직조 모양은, 직물 자체의 스프링 특성으로 복원되기 쉽도록 "8"자 형태로 직조하는 것이바람직하다.

또한 상기 3차원 직물 구조체(16)를 도 2에 도시된 바와 같이 1개층 이상으로 하여 고분자 수지로 적층하여 샌드위치 패널(10a)을 구성할 수 있다.

또한 상기 샌드위치 패널은 용도에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 샌드위치 패널(10b)의 한쪽 또는 양쪽 표면에 보강용 섬유 접착시트 또는 금속시트(22)를 고분자 수지로 더 부착하여 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 2차원 직물층 및 수직연결직물로 구성된 3차원 직물 구조체에 고분자 수지를 함침·경화시켜 샌드위치 패널을 구성하고, 상기 수직연결직물에 의해 2차원 직물층 사이의 내측공간층을 형성함으로서, 이에 따른 흡음성과 함께 단열성을 갖게 되고, 동시에 초경량화를 갖게 되며, 상기 3차원 직물 구조체가 2차원 직물층과 수직연결직물이 일체로 연결되는 구조를 갖게 되어 기계적·물리적 강성을 증대시키게 된다.

Claims (9)

1. 2차원으로 직조되어 양 표면을 구성하고 평행한 층을 이루는 2차원 직물층과, 상기 2차원 직물층과 수직으로 직조되어 상기 2차원 직물층을 서로 연결하고, 동시에 상기 2차원 직물층 사이의 내측공간층을 형성하는 수직연결직물에 의해 3차원 직물 구조체를 구성하고, 상기 3차원 직물 구조체에 고분자 수지를 함침·경화시켜 이루어진 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고분자 수지의 함량비는 3차원 직물 구조체에 대하여 단위 면적당 40-50%인 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
3. 제 1항에 있어서, 상기 2차원 직물층과 수직으로 직조된 수직연결직물의 단위 면적당 섬유실의 수는, 4백만-5백만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
4. 제 1항에 있어서, 상기 2차원 직물층 및 수직연결직물로 구성된 3차원 직물구조체는, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 합성섬유 및 세라믹섬유로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
5. 제 1항에 있어서, 상기 양 표면을 구성하는 2차원 직물층의 어느 한 직물층 표면 또는 2차원 직물층의 양 직물층 표면에, 표면의 매끄러움을 유지해주고 동시에 고분자 수지가 파열 또는 파단되는 것을 방지하기 위한 보강시트를 고분자 수지로 더 적층하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 상기 고분자 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
7. 제 1항에 있어서, 상기 3차원 직물 구조체를 적어도 1개층 이상 더 적층하여 구성하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
8. 제 1항에 있어서, 상기 2차원 직물층과 수직으로 직조된 수직연결직물의 직조 모양은, 직물 자체의 스프링 특성으로 복원되기 쉽도록 "8"자 형태로 직조되는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
9. 제 1항 또는 제 7항에 있어서, 상기 샌드위치 패널의 한쪽 또는 양쪽 표면에 보강용 섬유 접착시트 또는 금속시트를 고분자 수지로 더 부착한 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.