JP2017533839A - 複合材料 - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも２つの金属層と、金属層間に配置される少なくとも１つのポリマー層と、を含む複合材料に関し、このポリマー層は、少なくとも溶接添加剤を含む。本発明の目的は、先行技術の欠点を克服する複合材料を提案することである。該目的は特許請求項１の特徴を有する複合材料により達成される。
Description
本発明は、少なくとも２つの金属層と、金属層間に配置された少なくとも１つのポリマー層と、を含む複合材料に関し、このポリマー層は少なくとも１つの溶接添加剤を含む。
一般的な複合材料は先行技術から既知である。構造ノイズを減衰させ、商標名Ｂｏｎｄａｌ（登録商標）で出願者により販売される複合材料は、ポリマー層が鋼板間に配置された２枚の外側鋼板からなり、これは、ポリマー層が、例えばアクリレート、シリコーン、ポリアミド、および／またはポリエチレン、ポリエステル材料、もしくはエポキシ樹脂からなることを可能にする。溶接、例えば、より具体的には抵抗溶接によって構造ノイズ減衰複合材料を他の構成要素に接合することには、一般に問題はない。電気伝導率を改善し、抵抗溶接に好適な複合材料を作製するために、米国特許出願公開第２００９／０１４２５３８号明細書に開示されるように、溶接添加剤がポリマー層に添加される。溶接添加剤の欠点はマニホールドである。プラスチックと比較して高い比重量を有する溶接添加剤は、液体または液体−溶融ポリマーにおいて非常に好ましくない沈殿挙動を呈し、加工中または完成品のいずれかにおけるポリマー中の顔料の均一かつ均質な分布を適切に確実にすることが常に可能であるとは限らない。更に、ある特定の溶接添加剤では、液体または液体−溶融ポリマーの稠度だけではなく、プラスチックの剥離および剪断作用ならびに／または結合アセンブリにおけるその接着に悪影響を及ぼす可能性がある、ポリマーとの有害な化学反応を排除することが常に可能なわけではない。更に、ある特定の溶接添加剤は、５０〜５００Ｈｚの広い温度範囲にわたって損失率曲線にも悪影響を及ぼす可能性がある。検証したある特定の顔料（Ａｌフレーク、ＦｅＡｌ ５０／５０、ＦｅＳｉ４５、Ｚｎの粉末、ＦｅＳｉＡｌ、Ｆｅ３Ｐの粉末）および前述の製品から構成される顔料混合物は、それらの比抵抗のため、特にΔＩ＜５００アンペア規模の狭い溶接範囲を有するか、または完全に溶接が不可能であることが分かった。
これに基づき、先行技術における前述の欠点を克服する複合材料を提案することが本発明の目的である。
一般的な複合材料に関して、取り組まれる目的は、０．１〜３０．０重量％の量の海綿鉄を含むポリマー層により達成される。
検証により、意外にも、溶接添加剤としてＨｏｇａｎａｓから商品名「ＭＨ３００」で知られる海綿鉄が課された要件の全てを満たすことが示された。海綿鉄は、粉末、顔料、および／または顆粒形態でポリマーに添加することができ、溶接添加剤の平均直径は、実質的に、０．２ｍｍよりも小さく、より具体的には０．１ｍｍよりも小さく、好ましくは０．０５ｍｍよりも小さく、約２．８５ｇ／ｃｍ３のその低い比重量は、簡潔かつ有利な加工を可能にし、特に、具体的には溶接添加剤を、液体ポリマー、より具体的には液体および溶媒含有ポリマーを貯蔵する容器に添加した後の望ましくない沈降挙動もしくは分離を実質的に防止することができる。ポリマー層を通した電気伝導率および良好な溶接結果を確実にするために、ポリマー層は、少なくとも０．１重量％、より具体的には少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも１．０重量％の海綿鉄を含む。機械特性、特に金属層間の接着およびポリマーの損失率に対して有害な作用を有しないように、海綿鉄の量は、３０．０重量％以下、より具体的には２０．０重量％以下、好ましくは１５．０重量％以下に制限される。溶接添加剤として海綿鉄を使用することにより、比較的大きな溶接範囲、より具体的にはΔＩ＞６００アンペア、より具体的にはΔＩ＞８００アンペア、好ましくはΔＩ＞１０００アンペアの設定が可能となる。更に、比抵抗に対して溶接範囲の幅および溶接範囲の位置の両方が、海綿鉄の後続の異なる種類の金属および／または非金属無機コーティング、例えば化学リン酸塩処理、クロメート処理もしくはニッケル処理、金属メッキを通して、あるいはＣＶＤもしくはＰＶＤ技術などにより更に最適化され得る。要件に応じて、海綿鉄は未コーティングもしくはコーティング形態で、または組み合わせで使用され得る。更に、抵抗溶接の場合、健康に有害である溶接蒸気は生成されず、溶接添加剤を含まない複合材料と比較して、本発明の複合材料は、例えば剥離および剪断値などの結合アセンブリの接着に対して有害な作用を有しない。本発明の複合材料、特に構造ノイズ減衰特性を有するものは、特に本発明の少なくとも１つの複合材料および少なくとも１つの他の構成要素を含む抵抗溶接構造など、結合が抵抗溶接またはスポット抵抗溶接によって行われる全産業の構造に提供され得る。
本発明の別の実施形態では、金属層は鋼材料から形成される。未コーティングまたは金属コーティング、より具体的には亜鉛メッキされた鋼材料（例では亜鉛メッキされた深絞り鋼である）は、比較的有利に価格付けされており、したがって、構造物、好ましくはカソード腐食保護を必要とする自動車構造物においてきわめて適している。複合材料において重量節減もなされる場合、アルミニウムおよびマグネシウム材料などの軽金属材料も金属層として使用され得る。前述の金属材料の異なる組み合わせも可能である。金属層は、０．１〜３．０ｍｍ、より具体的には０．１５〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２〜１．５ｍｍ、およびより好ましくは０．３〜１．２ｍｍの厚さを有する。
０．０１〜０．２ｍｍ、より具体的には０．０２〜０．１ｍｍ、および好ましくは０．０２５〜０．０５ｍｍの厚さを有するポリマー層との組み合わせで、構造ノイズ減衰複合材料を提供することが可能である。ポリマー層は、フィルム、より具体的には押出フィルム、好ましくは均質に分散された海綿鉄を含む押出接着性フィルムの形態で、金属層間に導入され、次いで金属層に積層され得る。更に別の可能性としては、海綿鉄で強化された液体−溶融ポリマーを金属層に直接押出すものである。あるいは、均質に分散された海綿鉄を含むポリマー／ポリマー層は、液体形態で、好ましくはコイルコーティングプロセス（ストリップコーティング）により、少なくとも１つの金属層に適用され、次いで適切に高温のトンネルオーブン中で架橋され得る。
音響特性、および例えば剪断値も改善する目的のために、ポリマー層は追加的充填剤を含み得る。使用される充填剤は、特に有機繊維であってよく、例としては天然の繊維（例えば綿繊維）、再生繊維（例えばセルロース繊維）、および／または合成の人工繊維（例えばガラス繊維）である。繊維長は、好ましくは０．０１〜０．２ｍｍであり、細長比（繊維長の繊維直径に対する比）は５未満が特に好ましい。ポリマー層は、少なくとも０．１重量％の充填剤、より具体的には少なくとも０．５重量％の充填剤、好ましくは少なくとも１．０重量％の充填剤、より好ましくは１．５重量％の充填剤を含み得、充填剤は、有利な特性を損なわないように、２５．０重量％以下、より具体的には２０．０重量％以下、好ましくは１５．０重量％以下、およびより好ましくは１０．０重量％以下に制限される。
最も単純な実施形態では、本発明の複合材料は、２つの金属層（外層）、および外層間に配置された海綿鉄を含むポリマー層からなる。それぞれの層の数は、勿論、必要に応じておよび必要な場合、増加することができ、そのため、３つの金属層および金属層のそれぞれの間に配置されたポリマー層からなり、それぞれの場合において海綿鉄を含む、５層の複合材料を提供することも可能である。
Claims (8)
- 少なくとも２つの金属層と、前記金属層間に配置された少なくとも１つのポリマー層と、を含む複合材料であって、前記ポリマー層が、少なくとも１つの溶接添加剤を含み、
前記ポリマー層が、０．１〜３０．０重量％の量で海綿鉄を含むことを特徴とする、複合材料。 - 前記ポリマー層が、１．０以上かつ１５．０重量％以下の海綿鉄を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合材料。
- 前記海綿鉄が、金属および／または非金属無機コーティングを有することを特徴とする、請求項１および２のいずれかに記載の複合材料。
- 前記金属層が、鋼材料、アルミニウム材料、および／もしくはマグネシウム材料、または前記材料の組み合わせから形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記金属層が、０．１〜３．０ｍｍ、より具体的には０．１５〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２〜１．５ｍｍ、およびより好ましくは０．３〜１．２ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記ポリマー層が、０．０１〜０．２ｍｍ、より具体的には０．０２〜０．１ｍｍ、好ましくは０．０２５〜０．０５ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記ポリマー層が、０．１〜２５．０重量％、より具体的には０．５〜２０．０重量％、好ましくは１．０〜１５．０重量％、より好ましくは１．５〜１０．０重量％の量で充填剤を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合材料。
- 請求項１〜６のいずれか一項に記載の少なくとも１つの複合材料を有する、特に自動車構造における抵抗溶接構造。
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