JP7181296B2 - 複合材料鋼板 - Google Patents

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Description

本発明は、複合材料鋼板に関し、詳細には、衝撃減衰特性及び振動減衰特性に優れた複合材料鋼板に関する。
衝撃減衰特性及び振動減衰特性に優れた構造又は材料は、自動車分野、軍需産業分野、家電分野、建築分野などにおいて昔から研究が持続されてきた素材である。最近では、自動車の急速な普及、電子製品の高性能化、特定地域における人口密度の急増などの原因により、自動車事故から安全を確保するための素材、衝撃に弱い電子機器を効果的に保護可能な素材、層間騒音又は生活騒音の伝播を防止可能な素材に対する要求はさらに急増する傾向にある。
構造又は材料の衝撃減衰特性及び振動減衰特性を確保するための１つの方法として、構造又は材料の厚さ又は体積を増加させる方法が挙げられる。これは、重量の増加を必ず伴うため、経済的に適切でない問題解決方法である。そこで、衝撃減衰特性及び振動減衰特性を確保するとともに、軽量化特性を効果的に確保する構造又は材料の開発が至急求められるのが現実である。
韓国公開特許第１０－２０１７－００６７９４０号公報（２０１７．０６．１９．公開）
本発明の課題は、衝撃減衰特性及び振動減衰特性に優れた複合材料鋼板を提供することである。
本発明の課題は、上述した内容に限定されない。当業者であれば、本明細書の全体的な内容から、本発明のさらなる課題を理解するのに何の困難もない。
本発明の一側面による複合材料鋼板は、少なくとも１つの鋼板及び紙樹脂含浸複合層を含み、上記紙樹脂含浸複合層は、積層された紙と、上記積層された紙に含浸されて、互いに相接した上記紙の間に接着力を付与する含浸樹脂と、を含むことができる。
上記含浸樹脂は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のうち選択されたいずれか１つであるか、又はエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の混合物であってもよい。
上記紙樹脂含浸複合層の厚さは１０～１０００μｍであってもよい。
上記複合材料鋼板は多孔性発泡体層をさらに含んでもよい。
上記多孔性発泡体層に形成された気孔の平均直径は１～１０μｍであってもよい。
上記多孔性発泡体層に形成された気孔は密閉気孔であってもよい。
上記多孔性発泡体層は、ポリエチレンフォーム（ＰＥ ｆｏａｍ）、ポリスチレンフォーム（ＰＳ ｆｏａｍ）、及びエチル－酢酸ビニルフォーム（ＥＶＡ ｆｏａｍ）のうちいずれか１つによって形成されてもよい。
上記多孔性発泡体層の厚さは１００～１０００μｍであってもよい。
上記複合材料鋼板は、物理的衝撃及び振動に対して緩衝力を付与するエラストマー層をさらに含んでもよい。
上記エラストマー層は、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、エチレン－プロピレン合成ゴム、及び天然ゴムのうちいずれか１つであるか、又はウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、エチレン－プロピレン合成ゴム、及び天然ゴムのうちいずれか１つ以上の混合物であってもよい。
本発明の一側面による複合材料鋼板は、第１鋼板と、第２鋼板と、上記第１鋼板と上記第２鋼板の間に挿入配置され、積層された紙に含浸樹脂が含浸される紙樹脂含浸複合層と、を含むことができる。
上記複合材料鋼板は、上記第１鋼板と上記第２鋼板の間に挿入配置され、且つ一面が上記紙樹脂含浸複合層の一面に密着するように配置される多孔性発泡体層をさらに含んでもよい。
上記複合材料鋼板は、物理的衝撃及び振動に対して緩衝力を付与するように上記第１鋼板と上記第２鋼板の間に挿入配置され、且つ一面が上記紙樹脂含浸複合層の一面に密着するように配置されるエラストマー層をさらに含んでもよい。
本発明の一側面による複合材料鋼板は、複数の紙に含浸樹脂が含浸されて形成される紙樹脂含浸複合層を備えることから、複合材料鋼板の剛性及び軽量性を効果的に確保することができるとともに、複合材料鋼板に印加される物理的衝撃及び振動を効果的に分散させることができる。
また、本発明の一側面による複合材料鋼板は、多孔性発泡体層をさらに含むことから、軽量性を効果的に確保することができるとともに、複合材料鋼板に印加される物理的衝撃及び振動の伝播を効果的に抑制することができる。
併せて、本発明の一側面による複合材料鋼板は、エラストマー層をさらに含むことから、複合材料鋼板の剛性を効果的に確保することができるとともに、複合材料鋼板に印加される物理的衝撃及び振動を効果的に緩衝して緩和させることができる。
本発明の一側面による複合材料鋼板の断面を概略的に示す図である。 本発明の紙樹脂含浸複合層を概略的に示す斜視図である。 （ａ）～（ｃ）は本発明の紙樹脂含浸複合層の製作過程の一例を概略的に示す図である。 （ａ）～（ｃ）は本発明の紙樹脂含浸複合層の製作過程の一例を概略的に示す図である。 本発明の多孔性発泡体層を概略的に示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の一側面による複合材料鋼板及びその様々な変形例を概略的に示す断面図である。 （ａ）～（ｄ）は本発明の一側面による複合材料鋼板及びその様々な変形例を概略的に示す断面図である。 （ａ）～（ｄ）は本発明の一側面による複合材料鋼板及びその様々な変形例を概略的に示す断面図である。 （ａ）～（ｄ）は本発明の一側面による複合材料鋼板及びその様々な変形例を概略的に示す断面図である。
本発明は、複合材料鋼板に関する。以下、本発明の好ましい実施例を説明する。本発明の実施例は、様々な形に変形することができ、本発明の範囲が以下説明される実施例に限定されるものと解釈されるべきではない。本実施例は、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに詳細に説明するために提供されるものである。
図１は本発明の一側面による複合材料鋼板の断面を概略的に示す図である。
図１に示すように、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、少なくとも１つの鋼板１０ａ、１０ｂと、紙樹脂含浸複合層２０と、を含むことができる。また、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、多孔性発泡体層３０及びエラストマー層４０のうちいずれか１つ以上をさらに含むことができる。本発明は、鋼板１０ａ、１０ｂの種類を特に限定せず、冷延鋼板、熱延鋼板、合金めっき鋼板などの様々な鋼板を含むことができる。
図２は本発明の紙樹脂含浸複合層を概略的に示す斜視図であり、図３（ａ）～（ｃ）及び図４（ａ）～（ｃ）は本発明の紙樹脂含浸複合層の製作過程の一例を概略的に示す図である。
図２に示すように、本発明の紙樹脂含浸複合層２０は、積層された複数の紙２１と、それぞれの紙２１に含浸されて積層され、紙２１間の接合力を付与する含浸樹脂と、を含むことができる。含浸樹脂は、紙２１に容易に含浸されて、紙樹脂含浸複合層２０の製作後に、適切な硬度及び強度に硬化される素材が好ましい。特に、本発明の含浸樹脂は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のうち選択されたいずれか１つであるか、又はこれらの混合物であることができる。
紙樹脂含浸複合層２０の製作に用いられる紙２１の厚さ、及び紙２１の枚数は特に限定されない。紙２１の枚数は、紙樹脂含浸複合層２０の厚さ、及び紙２１の厚さに応じて決定されることができ、衝撃及び振動の効果的な分散の面から、紙２１の厚さはできる限り薄いことが好ましい。但し、紙樹脂含浸複合層２０の厚さ、複合素材鋼板１の適用分野、製作コストなどの要素を考慮して、本発明の紙樹脂含浸複合層２０の製作に用いられる紙２１の厚さ及び枚数が適切なレベルで決定されることができる。
図３に示すように、本発明の紙樹脂含浸複合層２０は、それぞれの紙２１に含浸樹脂を含浸させた後、含浸樹脂が含浸された紙２１’を積層して提供されることができる。すなわち、図３（ａ）に示すように１枚の紙２１を設け、図３（ｂ）に示すように１枚の紙２１に含浸樹脂を含浸させた後、図３（ｃ）に示すように含浸樹脂が含浸された１枚の紙２１’を積層して硬化させることにより、紙樹脂含浸複合層２０を提供することができる。
また、図４に示すように、本発明の紙樹脂含浸複合層２０は、複数枚の紙２１ｎを積層した後、一度に含浸樹脂を含浸させることによって提供されることができる。すなわち、図４（ａ）に示すように目標とする厚さに合わせて、複数枚の紙２１ｎを設けた後、図４（ｂ）に示すように複数枚の紙２１ｎを積層して紙束２１ｎ’を形成し、図４（ｃ）に示すように紙束２１ｎ’に同時に含浸樹脂を含浸させてから硬化させることにより、紙樹脂含浸複合層２０を提供することができる。紙束２１ｎ’に含浸樹脂を含浸させる方法は、特に限定されないが、紙束２１ｎ’に含浸樹脂を浸漬させたり、又は紙束２１ｎ’に含浸樹脂を塗布する方法などが用いられることができる。
本発明の紙樹脂含浸複合層２０は、硬化が完了した後、接着剤による接着、又は別の熱処理による接着を介して鋼板１０ａ、１０ｂの一側面に密着配置されることができる。また、本発明の紙樹脂含浸複合層２０は、含浸樹脂の硬化が完了する前に、鋼板１０ａ、１０ｂの一側面に付着又は圧着されることができ、含浸樹脂の接着力によって鋼板１０ａ、１０ｂの一側面に密着配置されることもできる。
本発明の紙樹脂含浸複合層２０の厚さは、複合材料鋼板１の適用分野、及び複合材料鋼板１に含まれる鋼板１０ａ、１０ｂの種類に応じて適切に備えられることができる。好ましい紙樹脂含浸複合層２０の厚さは１０～１０００μｍであることができる。
本発明の紙樹脂含浸複合層２０は、複数の枚数で積層された紙２１、及びこれら紙２１に含浸されて硬化されることによって接合力を付与する含浸樹脂を含むことから、紙樹脂含浸複合層２０は、積層構造で備えられて物理的衝撃及び振動を効果的に分散させることができ、重量に対して優れた剛性を確保することができる。したがって、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、紙樹脂含浸複合層２０を含むことから、複合材料鋼板１に印加される物理的衝撃及び振動を効果的に分散させるとともに、複合材料鋼板１の軽量化を効果的に達成することができる。
図５は本発明の多孔性発泡体層を概略的に示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）断面図である。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の多孔性発泡体層３０は、内部に多数の気孔３２が形成されることができる。好ましくは、本発明の多孔性発泡体層２０に形成された気孔３２は、密閉気孔（ｃｌｏｓｅｄ ｃｅｌｌ）であることができる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、多孔性発泡体層３０に形成された気孔３２は、互いに連結されない密閉型で形成されることができる。また、図５（ａ）に示すように、多孔性発泡体層３０を形成する組成物の硬化を適切に制御するか、又は別の熱処理工程を経ることにより、多孔性発泡体層３０の表面部側の気孔３２をすべて密閉型に提供することができる。本発明の多孔性発泡体層３０は、多数の気孔３２が形成された多孔性で提供されることから、複合材料鋼板１を介した物理的衝撃及び振動の伝播を効果的に抑制することができる。尚、多孔性発泡体層３０に形成された気孔３２を密閉型に提供することにより、物理的衝撃及び振動伝播抑制の効果をさらに高めることができる。
本発明の多孔性発泡体層３０に形成された気孔３２の平均直径は、１～１０μｍであることができる。また、本発明の多孔性発泡体層３０の気孔率は、全体の多孔性発泡体層３０の体積に対して５０％以上の体積に備えられることができる。本発明の多孔性発泡体層３０の厚さは、複合材料鋼板１の厚さ、及び複合材料鋼板１の適用分野に応じて多様に適用されることができる。但し、好ましい多孔性発泡体層３０の厚さは１００～１０００μｍであることができる。
本発明の多孔性発泡体層３０を形成する組成物は、硬化後の多孔性発泡体層３０の剛性、組成物形成時の気孔形成性、多孔性発泡体層３０の硬化後の加工性などの要素を考慮して適宜選択することができる。好ましくは、ポリエチレンフォーム（ＰＥ ｆｏａｍ）、ポリスチレンフォーム（ＰＳ ｆｏａｍ）、及びエチル－酢酸ビニルフォーム（ＥＶＡ ｆｏａｍ）のうちいずれか１つであることができる。
したがって、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、比較的軽量構造である多孔性発泡体層３０を含むことから、複合材料鋼板１の内部における物理的衝撃及び振動の伝播を効果的に抑制するとともに、複合材料鋼板１の軽量化を効果的に図ることができる。
一方、本発明のエラストマー層４０は、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、エチレン－プロピレン合成ゴム、及び天然ゴムのうちいずれか１つであるか、又はウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、エチレン－プロピレン合成ゴム、及び天然ゴムのうちいずれか１つ以上の混合物で提供されることができる。これらは、一定レベル以上の剛性を備えるとともに、一定レベル以上の弾性力を付与できる素材であることから、複合材料鋼板１に加わる物理的衝撃及び振動を一定レベル以下に緩衝することができる。また、エラストマー層４０は、鋼板１０ａ、１０ｂ、紙樹脂含浸複合層２０、及び多孔性発泡体層３０のうち最も剛性が低い素材であることから、複合材料鋼板１の中心部側に位置するほど剛性確保の面から有利であることができる。但し、本発明のエラストマー層４０は、必ずしも複合材料鋼板１０の中心部側に配置されるものではなく、必要に応じて、複合材料鋼板１０の外側に配置される場合を含むこともできる。
本発明の一側面による複合材料鋼板１は、エラストマー層４０を含むことから、複合材料鋼板１に印加される物理的衝撃及び振動を効果的に緩衝することができる。
したがって、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、複数の鋼板１０ａ、１０ｂ及び紙樹脂含浸複合層２０を含むことから、複合材料鋼板１の剛性及び軽量性を一定レベル以上確保するとともに、複合材料鋼板１に印加される物理的衝撃及び振動を効果的に分散させることができる。また、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、多孔性発泡体層３０及びエラストマー層４０のうちいずれか１つ以上をさらに含むことから、複合材料鋼板１の剛性及び軽量性を一定レベル以上確保するとともに、複合材料鋼板１に印加される物理的衝撃及び振動の伝播を効果的に抑制又は緩衝することができる。
図６（ａ）及び（ｂ）、図７（ａ）～（ｄ）、図８（ａ）～（ｄ）、図９（ａ）～（ｄ）は本発明の一側面による複合材料鋼板及びこれらの様々な変形例を概略的に示す断面図である。
図６（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示すように、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、１つの鋼板１０上に紙樹脂含浸複合層２０が備えられて提供されるか、又は２つの鋼板１０ａ、１０ｂの間に紙樹脂含浸複合層２０が備えられて提供されることができる。
図７（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示すように、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、１つの鋼板１０上に紙樹脂含浸複合層２０及び多孔性発泡体層３０が順に積層されて提供されるか、又は１つの鋼板１０上に紙多孔性発泡体層３０及び樹脂含浸複合層２０が順に積層されて提供されることができる。また、図７（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示すように、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、第１鋼板１０ａ上に紙樹脂含浸複合層２０、多孔性発泡体層３０、及び第２鋼板１０ｂが順に積層されて提供されるか、又は第１鋼板１０ａ上に多孔性発泡体層３０、紙樹脂含浸複合層２０、及び第２鋼板１０ｂが順に積層されて提供されることができる。
図７（ａ）～（ｄ）に示されていないが、本発明の複合材料鋼板１は、１つの鋼板１０上に紙樹脂含浸複合層２０及びエラストマー層４０が組み合わせの順序を変えて備えられる場合も含むことができる。また、本発明の複合材料鋼板１は、２つの鋼板１０ａ、１０ｂの間で多孔性発泡体層３０及びエラストマー層４０が組み合わせの順序を変えて備えられる場合も含むことができる。
図８（ａ）～（ｄ）に示すように、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、１つの鋼板１０上に紙樹脂含浸複合層２０、多孔性発泡体層３０、及びエラストマー層４０が組み合わせの順序を変えて備えられる場合を含むことができる。また、図９（ａ）～（ｄ）に示すように、本発明の一側面による複合材料鋼板１は、２つの鋼板１０ａ、１０ｂの間に樹脂含浸複合層２０、多孔性発泡体層３０、及びエラストマー層４０が組み合わせの順序を変えて備えられる場合も含むことができる。
さらに、２以上の鋼板１０に設置されて、それぞれの鋼板の間に紙樹脂含浸複合層２０、多孔性発泡体層３０、及びエラストマー層４０のうちいずれか１つが適宜配置された場合にも、本発明の複合材料鋼板１に含まれることができる。
本発明の一側面による複合材料鋼板１は、１つの鋼板１０上に樹脂含浸複合層２０、多孔性発泡体層３０、及びエラストマー層４０のうち１つ以上を適宜備えるか、又は２以上の鋼板１０、樹脂含浸複合層２０、多孔性発泡体層３０、及びエラストマー層４０のうち１つ以上を適宜備えることから、複合材料鋼板１の適用分野、及び適用対象に応じて複合材料鋼板１の剛性、厚さ、物理的衝撃及び振動の特性などを適宜選択して適用することができる。
以上、実施例を挙げて本発明を詳細に説明したが、これと異なる形態の実施例も可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の技術的思想及び範囲は実施例に限定されない。

Claims (6)

  1. 第１鋼板と、
    第２鋼板と、
    前記第１鋼板と前記第２鋼板の間に挿入配置され、積層された紙に含浸樹脂が含浸される紙樹脂含浸複合層と、
    前記第１鋼板と前記紙樹脂含浸複合層の間に配置され、１～１０μｍの平均直径を有する密閉気孔が形成された多孔性発泡体層と、
    前記第２鋼板と前記紙樹脂含浸複合層の間に配置され、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、エチレン－プロピレン合成ゴム、及び天然ゴムのうちいずれか１つであるか、又はウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、エチレン－プロピレン合成ゴム、及び天然ゴムのうちいずれか１つ以上の混合物であり、物理的衝撃及び振動に対して緩衝力を付与するエラストマー層と、を含む、複合材料鋼板。
  2. 前記含浸樹脂は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のうち選択されたいずれか１つであるか、又はエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の混合物である、請求項１に記載の複合材料
    鋼板。
  3. 前記紙樹脂含浸複合層の厚さは１０～１０００μｍである、請求項１又は２に記載の複合材料鋼板。
  4. 前記多孔性発泡体層の気孔率は５０％以上である、請求項１～３にいずれか１項に記載の複合材料鋼板。
  5. 前記多孔性発泡体層は、ポリエチレンフォーム（ＰＥ ｆｏａｍ）、ポリスチレンフォーム（ＰＳ ｆｏａｍ）、及びエチル－酢酸ビニルフォーム（ＥＶＡ ｆｏａｍ）のうちいずれか１つによって形成される、請求項１～４にいずれか１項に記載の複合材料鋼板。
  6. 前記多孔性発泡体層の厚さは１００～１０００μｍである、請求項１～５にいずれか１項に記載の複合材料鋼板。
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