JP2018520026A - サンドイッチ構造の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリマー層により分離された２つの鋼表面薄層を含むサンドイッチ構造を製造する方法に関し、該方法は下記のステップを含む：・下記のサブステップにより達成されるべき目標に応じた前記サンドイッチ構造の寸法設計を行うステップ：３つの目標値、即ち、ｋＮ／ｍｍで表される引張強度Ｔｃ、ｋＮ／ｍｍで表される曲げ剛性Ｂｃおよびｋｇ／ｍ２で表される単位面積当たりの質量Ｍｃにより達成すべき目標を決定するサブステップ、目標値を達成するための許容誤差を決定するサブステップ、５つの変数、即ち、ｍｍで表される前記鋼表面薄層の厚さＥａ、ｍｍで表される前記ポリマー層の厚さＥｐ、前記ポリマー層の固有のヤング率Ｙｐ、前記ポリマー層の固有の密度ｄｐおよび材料中の前記ポリマー層の体積パーセントとして表される前記ポリマー層の体積分率Ｒｐにより前記サンドイッチ構造を規定するサブステップ、決定された許容誤差の範囲内で目標値の達成を可能とするＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定するサブステップ、それぞれの変数に対し、取り得る範囲を決定するサブステップ、・それぞれの変数が前のステップで決定した範囲内に入る鋼とポリマー層を選択するステップ、・対応するサンドイッチ構造を製造するステップ。

Description

本発明は、２つの鋼表面薄層の間にポリマー層を含むサンドイッチ構造およびこの製造方法に関する。
自動車のエネルギー消費の削減は、主としてこれらの自動車の重量を低減することによりもたらされる。
表皮部品および構造部品の両方を製造するために従来から使用されている鋼は、アルミニウムおよび複合材料、例えば、ガラス繊維強化ポリマーまたは炭素繊維強化ポリマーなどのより軽量な金属競合品がある。
サンドイッチ構造は代替物を提供することができるが、該構造の複雑さにより、寸法設計が困難になる。
従って、本発明の目的は、実現されるべき対象に応じて、サンドイッチ構造の寸法設計を容易にする、サンドイッチ構造を製造する方法を提案することである。
この最終目的に対して、本発明の第１の目的は、ポリマー層により分離された２つの鋼表面薄層を含むサンドイッチ構造を製造する方法であり、該方法は、
・下記のサブステップにより、達成すべき目標に応じたサンドイッチ構造の寸法設計を行うステップ：
３つの目標値、即ち、ｋＮ／ｍｍで表される引張強度Ｔｃ、ｋＮ／ｍｍで表される曲げ剛性Ｂｃおよびｋｇ／ｍ２で表される表面質量Ｍｃにより、達成すべき目標を決定するサブステップ、
目標値を達成するための許容誤差を決定するサブステップ、
５つの変数、即ち、ｍｍで表される鋼表面薄層の厚さＥａ、ｍｍで表されるポリマー層の厚さＥｐ、ポリマー層の固有のヤング率Ｙｐ、ポリマー層の固有の密度ｄｐおよび材料中のポリマー層の体積パーセントとして表されるポリマー層の体積分率Ｒｐによりサンドイッチ構造を規定するサブステップ、
決定された許容誤差を有する目標値の達成を可能とするＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定するサブステップ、
それぞれの変数に対し、取り得る範囲を決定するサブステップ、
・それぞれの変数が前のステップで決定した範囲内に入る鋼とポリマー層を選択するステップ、
・対応するサンドイッチ構造を製造するステップ、を含む。
本発明の方法はまた、下記の任意の特徴を、個々にまたは組み合わせて含み得る：
・達成すべき目標は鋼以外の一体構造の金属材料である、
・達成すべき目標はアルミニウムである、
・達成すべき目標は０．９ｍｍの厚さのアルミニウムである、
・達成すべき目標は０．８ｍｍの厚さのアルミニウムである、
・目標値の達成における許容誤差は１０％である、
・決定された許容誤差を有する目標値の達成を可能とするＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定するステップは、Ｅａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせが生成されるステップを含む、
・上記組み合わせを特定するステップは、生成されたＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせに対するグラフ解析ステップを含む。
本発明の第２の目的は、Ｔｃ＝３１．５Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝１０．２Ｎ／ｍｍ、Ｍｃ＝２．４３ｋｇ／ｍ２および１０％の許容誤差を有する０．９ｍｍのアルミニウムの目標に対し実施される本発明の方法により得られるサンドイッチ構造であり、該サンドイッチ構造は下記を含む：
・０．１３３ｍｍから０．１６５ｍｍの鋼厚さＥａの２つの鋼表面薄層、
・２つの表面薄層の間に挿入され、下記の特性を有するポリマー層：
（−２．５ｘＥａ＋０．７１３）から（−２．５ｘＥａ＋０．８８）の厚さＥｐ、
０．９から１．４の密度ｄｐ、
０．２以上および厳密に１未満の体積分率Ｒｐ、
４０００ＭＰａ未満のヤング率Ｙｐ、
体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
本発明によるサンドイッチ構造はまた、下記の任意の特徴を、個々にまたは組み合わせて含み得る：
・鋼厚さＥａが０．１４１ｍｍから０．１５８ｍｍ、ポリマー層厚さＥｐが（−２．５ｘＥａ＋０．７３）から（−２．５ｘＥａ＋０．８７）である、
・ポリマー層がポリアミドおよびエチレンと不飽和カルボン酸および／またはこの誘導体とのコポリマーの混合物を含む。
本発明の第３の目的は、Ｔｃ＝２８．０Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝７．２Ｎ／ｍｍ、Ｍｃ＝２．１６ｋｇ／ｍ２および１０％の許容誤差を有する０．８ｍｍのアルミニウムの目標に対し実施される請求項１から９のいずれかに記載の方法により得られるサンドイッチ構造であり、該サンドイッチ構造は下記を含む：
・０．１１８ｍｍから０．１４６ｍｍの鋼厚さＥａの２つの鋼表面薄層、
・２つの表面薄層の間に挿入され、下記の特性を有するポリマー層：
（−２．５ｘＥａ＋０．６３２）から（−２．５ｘＥａ＋０．７５）の厚さＥｐ、
０．９から１．４の密度ｄｐ、
０．２以上および厳密に１未満の体積分率Ｒｐ、
４０００ＭＰａ未満のヤング率Ｙｐ、
体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
本発明によるこのサンドイッチ構造はまた、下記の任意の特徴を、個々にまたは組み合わせて含み得る：
・鋼厚さＥａが０．１２６ｍｍから０．１４０ｍｍ、ポリマー層厚さＥｐが（−２．５ｘＥａ＋０．６４６）から（−２．５ｘＥａ＋０．７２８）である、
・ポリアミドおよびエチレンと不飽和カルボン酸および／またはこの誘導体とのコポリマーの混合物。
本発明のその他の特徴および利点は、以降の記述中で明らかになる。
サンドイッチ構造の寸法設計は、達成すべき目標の選択から始まる。この目標は、目標値により一義的に決定される仮想標的であっても、性能の複製を得ようとする競合製品であってもよい。後者の場合、目標値は、想定している競合材料の目標値である。
特に、達成すべき目標は、３つの目標値、即ち、ｋＮ／ｍｍで表される引張強度Ｔｃ、ｋＮ／ｍｍで表される曲げ剛性Ｂｃ、およびｋｇ／ｍ２で表される表面質量Ｍｃにより決定される。
非限定的例として、アルミニウムを目標とする場合、目標値Ｔｃ、ＢｃおよびＭｃはそれぞれ、下記の値であってよい：
・０．９ｍｍのアルミニウムに対し、３１．５Ｎ／ｍｍ、１０．２Ｎ／ｍｍ、２．４３ｋｇ／ｍ２
・０．８ｍｍのアルミニウムに対し、２８．０Ｎ／ｍｍ、７．２Ｎ／ｍｍ、２．１６ｋｇ／ｍ２。
サンドイッチ構造を寸法設計する場合、目標値の達成における許容裕度が与えられる。この許容誤差は、ある状況下における目標値の重要度に応じて、当業者によりケースバイケースで調節可能である。
例えば、目標値がプラスまたはマイナス１０％以内で、または好ましくは、プラスまたはマイナス５％以内で達成される、第１の手法が受け入れられる可能性がある。
次に、サンドイッチ構造は、ｍｍで表される鋼表面薄層の厚さＥａ、ｍｍで表されるポリマー層の厚さＥｐ、ポリマー層の固有のヤング率Ｙｐ、ＭＰａで表されるポリマー層の固有の密度ｄｐおよび材料中のポリマー層の体積パーセントとして表されるポリマー層の体積分率Ｒｐにより決定される。
ポリマー層の固有のヤング率は、ポリマー層に気泡が存在する場合にはこれを除いた、ポリマー層を構成するポリマーまたはポリマー混合物のヤング率を意味する。
ポリマー層の固有の密度は、密度計算においてポリマー層にフィラーと気泡が存在する場合にはこれらを除いた、ポリマー層を構成するポリマーまたはポリマー混合物の密度を意味する。
体積分率Ｒｐは、ポリマー層に気泡がある場合には、気泡の関数である。従って、気泡がない場合には、体積分率は１である。体積分率の制御は、気泡率を制御することにより達成される。ポリマー層が発泡される、即ち、Ｒｐが厳密に１未満であるのが好ましい。発泡は、サンドイッチ構造の重量削減／機械的性能に対するより良好な妥協案を与える。
次のステップは、決定された許容誤差を有する目標値の達成を可能とするＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定することである。
このステップは、当業者には既知の任意の方法により実施できる。
非限定的例として、可能な方法を下記する。この方法の第１ステップは、Ｅａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを以下のように生成することである：
・第１の鋼表面薄層のヤング率Ｙａ１を２１００００ＭＰａに設定する。
・第１の金属表面薄層の寸法を５０ｍｍの幅Ｉａ１および１００ｍｍの長さＬａ１に設定する。
・第１の鋼表面薄層のポアソン比Ｖａ１を０．３に設定する。
・ポリマー層の寸法を５０ｍｍの幅Ｉｐおよび１００ｍｍの長さＬｐに設定する。
・ポリマー層のポアソン比Ｖｐを０．３に設定する。
・第２の鋼表面薄層の厚さＥａ２を第１の表面薄層の値に設定する。
・第２の鋼表面薄層のヤング率Ｙａ２を２１００００ＭＰａに設定する。
・第２の鋼表面薄層の寸法を５０ｍｍの幅Ｉａ２および１００ｍｍの長さＬａ２に設定する。
・第２の鋼表面薄層のポアソン比Ｖａ２を０．３に設定する。
・第１の鋼表面薄層の厚さＥａ１をランダムに、好ましくは、繰り返し数を制限するために０．１ｍｍと０．２ｍｍとの間で、変化させる。
・ポリマー層の厚さＥｐをランダムに、好ましくは、繰り返し数を制限するために０ｍｍと１ｍｍとの間で、変化させる。
・ポリマー層の固有のヤング率Ｙｐをランダムに変化させる。
・ポリマー層の体積分率Ｒｐをランダムに変化させる。
・ポリマー層の固有の密度ｄｐをランダムに変化させる。
・第１の鋼表面薄層の慣性二次モーメントＭＭ４ａ１は、式ＭＭ４ａ１＝Ｉａ＊Ｅａ１＾３／１２を使って計算される。
・第１の鋼表面薄層の剪断弾性係数Ｇｃａ１は、式Ｇｃａ１＝Ｙａ１／（２＊（１＋ｖａ１））を使って計算される。
・第１の表面薄層の中立素分ＮＦａ１は、式Ｇｃａ１＝Ｅａ１／２を使って計算される。
・第１の鋼表面薄層の質量Ｍａ１は、式Ｍａ１＝Ｅａ１＊７．８を使って計算される、
・ポリマー層の見かけのヤング率Ｙａｐｐｐは、式Ｙａｐｐｐ＝Ｙｐ＊（０．７＾２＊Ｒｐ＾２＋（１−０．７７）＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））を使って計算される。
・ポリマー層の慣性二次モーメントＭＭ４ｐは、式ＭＭ４ｐ＝Ｉｐ＊Ｅｐ＾３／１２を使って計算される。
・ポリマー層の剪断弾性係数Ｇｃｐは、式Ｇｃｐ＝Ｙａｐｐｐ／（２＊（１＋ｖｐ））を使って計算される。
・ポリマー層の中立素分ＮＦｐは、式ＮＦｐ＝Ｅｐ／２＋Ｅａ１を使って計算される。
・ポリマー層の質量Ｍｐは、式Ｍｐ＝Ｒｐ＊Ｅｐ＊ｄｐを使って計算される。
・第２の鋼表面薄層の慣性二次モーメントＭＭ４ａ２は、式ＭＭ４ａ２＝Ｉａ２＊Ｅａ２＾３／１２を使って計算される。
・第２の鋼表面薄層の剪断弾性係数Ｇｃａ２は、式Ｇｃａ２＝Ｙａ２／（２＊（１＋ｖａ２））を使って計算される。
・第２の表面薄層の中立素分ＮＦａ２は、式ＮＦａ２＝Ｅａ２／２＋Ｅｐ＋Ｅａ１を使って計算される。
・第２の鋼表面薄層の質量Ｍａ２は、式Ｍａ２＝Ｅａ２＊７．８を使って計算される。
・サンドイッチ構造曲げ剛性Ｂｓは、式：
Ｂｓ＝１／（Ｌａ２＾３／（４８＊Ａ）＋Ｌａ２／（４＊Ｄ））を使って計算される。
式中、
Ａ＝（Ｙａ１＊ＭＭ４ａ１＋Ｅａ１＊Ｙａ１＊Ｉａ＊（Ｇｃａ１−Ｃ）＾２）＋（Ｙａｐｐｐ＊ＭＭ４ｐ＋Ｅｐ＊Ｙａｐｐｐ＊Ｉｐ＊（ＮＦｐ−Ｃ）＾２）＋（Ｙａ２＊ＭＭ４ａ２＋Ｅａ２＊ Ｙａ２＊Ｉａ２＊（ＮＦａ２−Ｃ）＾２）、
およびＤ＝Ｉｐ＊Ｇｃｐ＊（（Ｅａ１＋Ｅａ２）／２＋Ｅｐ）＾２／Ｅｐであり、
式中、
Ｃ＝（Ｅａ１＊Ｙａ１＊Ｉａ＊Ｇｃａ１＋Ｅｐ＊Ｙａｐｐｐ＊Ｉｐ＊ＮＦｐ＋Ｅａ２＊Ｙａ２＊Ｉａ２＊ＮＦａ２）／（Ｅａ１＊Ｙａ１＊Ｉａ＋Ｅｐ＊Ｙａｐｐｐ＊Ｉｐ＋Ｅａ２＊Ｙａ２＊Ｉａ２）である。
・サンドイッチ構造の引張強度Ｔｓは、式：
Ｔｓ＝５０／１００＊（Ｙａ１＊Ｅａ１＋Ｙａｐｐｐ＊Ｅｐ＋Ｙａ２＊Ｅａ２）／１０００を使って計算される。
・サンドイッチ構造の質量Ｍｓは、式：Ｍｓ＝Ｍａ１＋Ｍｐ＋Ｍａ２を使って計算される。
・Ｔｓ、ＢｓおよびＭｓは、決定された許容誤差を含む目標値Ｔｃ、ＢｃおよびＭｃと比較される。
得られた結果は、決定された許容誤差を有する目標値の達成を可能とするＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定するように解析される。特に、結果はグラフを使って解析できる。例えば、グラフは、鋼表面薄層の厚さＥａおよびポリマー層の固有のヤング率Ｙｐの関数として、ポリマー層厚さＥｐの図式表現を示し得る。グラフはまた、鋼表面薄層の厚さＥａおよびポリマー層の体積分率Ｒｐの関数として、ポリマー層厚さＥｐの図式表現を示し得る。
決定された許容誤差を有する目標値の達成を可能とするＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定する工程中に、特定の組み合わせを、これらが機能しないことが明らかになったという理由で、排除できる。
例えば、ポリマー層の見かけヤング率が５０ＭＰａ未満のサンドイッチ構造がこの例である。この値未満では、ヤング率が時間と共に環境に対し過剰に敏感になることが観察されている。特に、サンドイッチ構造への水の浸透またはポリマー層の融点に近い温度への曝露は、サンドイッチ構造の剪断変形および結合力の低下を生じ得る。
同様に、０．２未満の体積分率、即ち、気泡比率が８０％を超える場合、サンドイッチ構造の十分な剛性が得られないおよび／または維持されないことが明らかになっている。
例えば、Ｔｃ＝３１．５Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝１０．２Ｎ／ｍｍ、Ｍｃ＝２．４３ｋｇ／ｍ２および１０％の許容誤差を有する０．９ｍｍのアルミニウムの目標に対して、取り得る範囲は下記に定められるように決定される：
・０．１３３ｍｍから０．１６５ｍｍの鋼厚さＥａ、
・（−２．５ｘＥａ＋０．７１３）から（−２．５ｘＥａ＋０．８８）のポリマー層の厚さＥｐ、
・０．９から１．４のポリマー層の密度ｄｐ、
・０．２から１のポリマー層の体積分率Ｒｐ、
・４０００ＭＰａ未満のポリマー層のヤング率Ｙｐ、
・体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
同様に、Ｔｃ＝３１．５Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝１０．２Ｎ／ｍｍ、Ｍｃ＝２．４３ｋｇ／ｍ２および５％の許容誤差を有する０．９ｍｍのアルミニウムの目標に対して、取り得る範囲は下記に定められるように決定される：
・０．１４１ｍｍから０．１５８ｍｍの鋼厚さＥａ、
・（−２．５ｘＥａ＋０．７３）から（−２．５ｘＥａ＋０．８７）のポリマー層の厚さＥｐ、
・０．９から１．４のポリマー層の密度ｄｐ、
・０．２から１のポリマー層の体積分率Ｒｐ、
・４０００ＭＰａ未満のポリマー層のヤング率Ｙｐ、
体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
同様に、Ｔｃ＝２８．０Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝７．２Ｎ／ｍｍ、Ｍｃ＝２．１６ｋｇ／ｍ２および１０％の許容誤差を有する０．８ｍｍのアルミニウムの目標に対して、取り得る範囲は下記に定められるように決定される：
・０．１１８ｍｍから０．１４６ｍｍの鋼厚さＥａ、
・（−２．５ｘＥａ＋０．６３２）から（−２．５ｘＥａ＋０．７５）のポリマー層の厚さＥｐ、
・０．９から１．４のポリマー層の密度ｄｐ、
・０．２から１のポリマー層の体積分率Ｒｐ、
・４０００ＭＰａ未満のポリマー層のヤング率Ｙｐ、
・体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
同様に、Ｔｃ＝２８．０Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝７．２Ｎ／ｍｍ、ＣＭｃ＝２．１６ｋｇ／ｍ２および１０％の許容誤差を有する０．８ｍｍのアルミニウムの目標に対して、取り得る範囲は下記に定められるように決定される：
・０．１２６ｍｍから０．１４０ｍｍの鋼厚さＥａ、
・（−２．５ｘＥａ＋０．６４６）から（−２．５ｘＥａ＋０．７２８）のポリマー層の厚さＥｐ、
・０．９から１．４のポリマー層の密度ｄｐ、
・０．２から１のポリマー層の体積分率Ｒｐ、
・４０００ＭＰａ未満のポリマー層のヤング率Ｙｐ、
・体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
次のステップは、それぞれの変数が前のステップで決定した範囲内に入る鋼とポリマー層を選択することである。
鋼およびポリマーの特性について知識のある当業者なら、この選択を容易に行うことができる。
特に、鋼の選択について、考慮すべき点に関して下記で手引きがなされる。
表面薄層は、０．１ｍｍから０．２ｍｍの厚さＥａの薄鋼板から作製されるのが好ましい。この範囲未満では、サンドイッチ構造の十分な曲げ剛性の達成が困難になる。この範囲を超えると、鋼板の重量により、十分に軽量のサンドイッチ構造が可能とならない。鋼板は０．１１８ｍｍから０．１６５ｍｍの厚みであるのが好ましい。鋼板は０．１２６ｍｍから０．１５８ｍｍの厚みであるのがさらに好ましい。
鋼グレードの選択は、目的とする用途に依存する。自動車産業での使用には、よく使われるグレードはＥＳグレード（ＥＮ ＤＣ０１からＤＣ０６まで）およびＨＬＥグレード（ＥＮ Ｈ２４０ＬＡからＨ４００ＬＡまで）である。鋼はＩＦ−Ｔｉグレードから選択されるのが好ましい。これらのグレードは、硬化後の焼付加熱による硬化（焼付硬化）に対し極めて非感受性であるという利点があり、これにより、サンドイッチ構造を２４０℃から２５０℃の範囲の温度に加熱するサンドイッチ構造の製造段階に損傷なく耐えることが可能となる。これらのグレードはまた、深絞り加工が可能であるという利点も有する。
これらの鋼表面薄層はむき出しであってよい。または、これらの鋼表面薄層は、性能を、特に耐腐食性を、向上させるためにコーティングすることができる。被覆鋼の場合には、鋼厚さＥａは、コーティングの厚さを考慮に入れない、裸の鋼表面薄層の厚さを意味する。
コーティングは、溶融亜鉛めっき、電着、または真空蒸着、例えば、蒸気蒸着または超音波蒸気ジェット蒸着により得られる金属コーティングであってよい。このコーティングは、１種以上の金属、例えば、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、またはケイ素を含んでよい。非限定的例として、発明者らは、亜鉛コーティング（ＧＩ）、合金化亜鉛コーティング（ＧＡ）、０．１重量％から１０重量％マグネシウム含有亜鉛合金（ＺｎＭｇ）、０．１重量％から１０重量％マグネシウムおよび５重量％から１１重量％アルミニウム含有亜鉛合金（ＺｎＡｌＭｇ）、５重量％アルミニウム含有亜鉛合金（Ｇａｌｆａｎ（Ｒ））、５５重量％アルミニウム、約１．５重量％ケイ素、残りは亜鉛および処理に起因する不可避不純物含有亜鉛合金（Ａｌｕｚｉｎｃ（Ｒ）、Ｇａｌｖａｌｕｍｅ（Ｒ））、８重量％から１１重量％のケイ素および２重量％から４重量％の鉄、残りはアルミニウムおよび処理に起因する不可避不純物を有するアルミニウム合金（Ａｌｕｓｉ（Ｒ））ならびにアルミニウムコーティング（Ａｌｕｐｕｒ（Ｒ））を挙げることができる。
コーティングはまた、表面処理、ワニス塗装、または塗料もしくは油コーティングも含み得る。これらコーティングは、当業者に既知であり、当業者は、それらの使用方法や、ケースバイケースを基本としてそれらを調節する方法をわかっている。
当業者はまた、下記の考慮すべき点に基づいてポリマー層の選択について手引きを受けるであろう。
ポリマー層は、単一ポリマーまたは少なくとも２種のポリマーの混合物（下記のポリマー混合物）から構成できる。
ポリマーまたはポリマー混合物の選択は、サンドイッチ構造の製造および使用中のポリマーまたはポリマー配合物に関する既存の条件が判断基準になる。
この理由のために、ポリマーまたはポリマー混合物は、好ましくは、下記の条件で選択されるべきである：
・過剰加熱なしにサンドイッチ構造生産ラインで使用できるように、融点は、２２０℃から２４０℃を超えない、
・自動車に塗布された塗料が２１０℃までの温度で約４５分間硬化される自動車製造の段階である電気泳動の段階に耐える。
ポリマー層は、鋼表面薄層に直接結合される単分子膜として使用されるように、サンドイッチ構造の製造中、金属に対する十分な接着力を有するのが好ましい。または、ポリマー層は、糊または接着剤によりポリマー層／鋼表面薄層界面で鋼表面薄層に結合できる。または、ポリマー層は、外層が金属に対する良好な接着力を有する複数層であってもよい。
本発明の変形によれば、ポリマー混合物には、密度とヤング率が既知の、ＰＡ６、ＰＡ６−６、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ４−６、ＰＡ６−１０、またはＰＡ６−１２などのポリアミドが含まれる。ポリマー混合物は、ポリアミドおよびエチレンと不飽和カルボン酸および／またはこの誘導体とのコポリマーを含むのが好ましい。このような混合物の成分の特性およびこの混合物を得る方法に関する詳細は、ＷＯ２００５／０１４２２７８で見つけることができる。この特許は、参照により本明細書に組み込まれる。これらのポリアミド系混合物は、電気泳動段階に耐える、成形後に良好な表面状態を有するおよび金属に対する良好な接着力を有するという点で利点がある。
本発明の変形によれば、ポリマー混合物は２相で、下記を含む：
・２１０℃以下の融点を有するポリアミド、
・カルボキシ基を有する変性ポリオレフィン、
これらの溶融状態でのレオロジー的挙動は、限界応力の存在を特徴とする。
このような混合物の成分の特性およびこの混合物を得る方法に関する詳細は、ＷＯ２０１２／０７６７６３で見つけることができる。この特許は参照により本明細書に組み込まれる。
このようなポリマー混合物は、２１０℃を超えない融点を有しながら、２１０℃での電気泳動ステップに耐える利点を有し、このことは電気泳動ステップの実施を容易にし、この結果として、サンドイッチ構造の製造を容易にする。
ポリマー層を発泡させてもよい。
混合物中の気泡の存在は、ポリマー混合物への発泡剤の組み込みから、または処理中の混合物中への気泡の物理的導入から生じ得る。
発泡剤が使われる場合には、発泡剤は、好ましくはポリマーまたはポリマー混合物の製造中に組み込まれるべきである。サンドイッチパネル製造中に、ポリマー層の加熱は、発泡剤を活性化し、ポリマー中にガスを放出する。気泡率、および従って、体積分率Ｒｐは、ポリマー層に添加された発泡剤の量により制御される。使用可能な発泡剤の中でも、例えば、Ｅｘｐａｎｃｅｌ（Ｒ）マイクロスフェアを挙げることができ、これは、数重量％の量でポリマー層に添加される。
製造それ自体、即ち、表面薄層とポリマー層の組立は、当業者に既知の任意の方法によって実施できる。

Claims (14)

  1. ポリマー層により分離された２つの鋼表面薄層を含むサンドイッチ構造を製造する方法であって、
    ・下記のサブステップにより達成されるべき目標に応じた前記サンドイッチ構造の寸法設計を行うステップ：
    ３つの目標値、即ち、ｋＮ／ｍｍで表される引張強度Ｔｃ、ｋＮ／ｍｍで表される曲げ剛性Ｂｃおよびｋｇ／ｍ２で表される表面質量Ｍｃにより達成すべき目標を決定するサブステップ、
    目標値を達成するための許容誤差を決定するサブステップ、
    ５つの変数、即ち、ｍｍで表される前記鋼表面薄層の厚さＥａ、ｍｍで表される前記ポリマー層の厚さＥｐ、前記ポリマー層の固有のヤング率Ｙｐ、前記ポリマー層の固有の密度ｄｐおよび材料中の前記ポリマー層の体積パーセントとして表される前記ポリマー層の体積分率Ｒｐにより前記サンドイッチ構造を規定するサブステップ、
    前記決定された許容誤差を有する目標値の達成を可能とするＥａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定するサブステップ、
    それぞれの変数に対し、取り得る範囲を決定するサブステップ、
    ・それぞれの変数が前のステップで決定した前記範囲内に入る前記鋼と前記ポリマー層を選択するステップ、
    ・対応するサンドイッチ構造を製造するステップ、を含む方法。
  2. 達成すべき前記目標が、鋼以外の一体構造の金属材料である、請求項１に記載の製造方法。
  3. 達成すべき前記目標が、アルミニウムである、請求項２に記載の製造方法。
  4. 達成すべき前記目標が、０．９ｍｍの厚さを有するアルミニウムである、請求項３に記載の製造方法。
  5. 達成すべき前記目標が、０．８ｍｍの厚さを有するアルミニウムである、請求項３に記載の製造方法。
  6. 目標値の達成における前記許容誤差が１０％である、請求項１から５のいずれかに記載の製造方法。
  7. 前記決定された許容誤差を有する前記目標値の達成を可能とする前記Ｅａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせを特定する前記ステップが、前記Ｅａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせが生成されるステップを含む、請求項１から６のいずれかに記載の製造方法。
  8. 生成された前記Ｅａ、Ｅｐ、Ｙｐ、ｄｐおよびＲｐの組み合わせに対するグラフ解析ステップを含む、請求項７に記載の製造方法。
  9. Ｔｃ＝３１．５Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝１０．２Ｎ／ｍｍ、Ｍｃ＝２．４３ｋｇ／ｍ２および１０％の許容誤差を有する０．９ｍｍのアルミニウムの目標に対し実施される請求項１から８のいずれかに記載の方法により得られるサンドイッチ構造であって、
    ・０．１３３ｍｍから０．１６５ｍｍの鋼厚さＥａの２つの鋼表面薄層、
    ・前記２つの表面薄層の間に挿入され、下記の特性を有するポリマー層を含むサンドイッチ構造：
    （−２．５ｘＥａ＋０．７１３）から（−２．５ｘＥａ＋０．８８）の厚さＥｐ、
    ０．９から１．４の密度ｄｐ、
    ０．２以上および厳密に１未満の体積分率Ｒｐ、
    ４０００ＭＰａ未満のヤング率Ｙｐ、
    体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
    Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
  10. 前記鋼厚さＥａが０．１４１ｍｍから０．１５８ｍｍ、前記ポリマー層厚さＥｐが（−２．５ｘＥａ＋０．７３）から（−２．５ｘＥａ＋０．８７）である、請求項９に記載のサンドイッチ構造。
  11. 前記ポリマー層が、ポリアミドおよびエチレンと不飽和カルボン酸および／またはこの誘導体とのコポリマーの混合物を含む、請求項９または１０に記載のサンドイッチ構造。
  12. Ｔｃ＝２８．０Ｎ／ｍｍ、Ｂｃ＝７．２Ｎ／ｍｍ、Ｍｃ＝２．１６ｋｇ／ｍ２および１０％の許容誤差を有する０．８ｍｍのアルミニウムの目標に対し実施される請求項１から８のいずれかに記載の方法により得られるサンドイッチ構造であって、
    ・０．１１８ｍｍから０．１４６ｍｍの鋼厚さＥａの２つの鋼表面薄層、
    ・２つの表面薄層の間に挿入され、下記の特性を有するポリマー層を含むサンドイッチ構造：
    （−２．５ｘＥａ＋０．６３２）から（−２．５ｘＥａ＋０．７５）の厚さＥｐ、
    ０．９から１．４の密度ｄｐ、
    ０．２以上および厳密に１未満の体積分率Ｒｐ、
    ４０００ＭＰａ未満のヤング率Ｙｐ、
    体積分率Ｒｐおよびヤング率Ｙｐは下記不等式を満たす：
    Ｙｐ＊（０．４９＊Ｒｐ ２＋０．２３＊Ｒｐ＋１／（Ｙｐ＊（１−Ｒｐ）））≧５０ＭＰａ。
  13. 前記鋼厚さＥａが０．１２６ｍｍから０．１４０ｍｍ、前記ポリマー層厚さＥｐが（−２．５ｘＥａ＋０．６４６）から（−２．５ｘＥａ＋０．７２８）である、請求項１２に記載のサンドイッチ構造。
  14. 前記ポリマー層が、ポリアミドおよびエチレンと不飽和カルボン酸および／またはこの誘導体とのコポリマーの混合物を含む、請求項１２または１３に記載のサンドイッチ構造。
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