KR100892523B1 - Sandwich type panel using polypropylene-magnesium and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 마그네슘 합금 판재와 폴리프로필렌 판재를 제조하여 이들을 열처리하고, 이어 폴리프로필렌 판재를 코어재로 사용하여 그 양쪽 표면에 접착제 도포 후 표면재가 되는 상기 마그네슘 판재를 적층한 뒤 압연 접합함으로써, 마그네슘-폴리프로필렌 이종 복합판재 형태로 제조한 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 의하면, 실차 적용시 요구되는 판재의 굽힘강성을 만족하면서도 차체 등 부품에 적용이 가능한 보다 가공성이 향상되고 경량화된 마그네슘 판재를 제공할 수 있게 된다.The present invention relates to a magnesium-polypropylene sandwich plate and a method of manufacturing the same, which manufactures a magnesium alloy plate and a polypropylene plate and heat-treats them, and then uses a polypropylene plate as a core material to apply the adhesive to both surfaces thereof, thereby providing a surface material. The present invention relates to a magnesium-polypropylene sandwich plate produced in the form of a magnesium-polypropylene dissimilar composite plate by laminating and then rolling the magnesium plate to be used, and a method of manufacturing the same. According to the present invention, it is possible to provide a magnesium plate material with improved workability and weight that can be applied to parts such as a vehicle body while satisfying the bending stiffness of the plate material required when the vehicle is applied.

마그네슘, 폴리프로필렌, 샌드위치, 복합판재, 경량화 Magnesium, Polypropylene, Sandwich, Composite Plate, Lightweight

Description

마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법{sandwich type panel using polypropylene-magnesium and method for manufacturing the same} Sandwich type panel using polypropylene-magnesium and method for manufacturing the same

본 발명은 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌을 코어재로 사용하여 폴리프로필렌 재질의 코어 판재 양면에 표면 판재로서 마그네슘 판재를 접합시켜 제조한 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a magnesium-polypropylene sandwich plate and a method of manufacturing the same, and more particularly, a magnesium-poly prepared by bonding a magnesium plate as a surface plate to both surfaces of a polypropylene core plate using polypropylene as a core material. The present invention relates to a propylene sandwich sheet and a method of manufacturing the same.

일반적으로 마그네슘 합금은 밀도가 알루미늄 합금의 2/3, 철 합금의 1/5 수준으로 현재까지 개발된 합금 중에 가장 낮은 밀도를 가지며, 여타 경량 재료와 비교하여 손색이 없는 비강도와 비탄성계수를 나타낸다.In general, magnesium alloys have the lowest density among the alloys developed to date, which are 2/3 of aluminum alloys and 1/5 of iron alloys, and show inferior specific strength and inelastic coefficient compared to other lightweight materials.

그 외에 상기 마그네슘 합금은 진동, 충격, 전파 파동에 대한 흡진성이 탁월하고 전기전도도, 열전도도, 가공성 그리고 고온에서의 피로, 충격 특성이 우수하여 자동차, 항공기, 방위산업분야에서 경량화 소재로서 요구하는 물성들을 두루 만족시키고 있다.In addition, the magnesium alloy has excellent dust absorption against vibration, shock, and propagation wave, and has excellent electrical conductivity, thermal conductivity, processability, fatigue and impact characteristics at high temperature, and is required as a lightweight material in the automotive, aircraft, and defense industries. It satisfies the physical properties.

현재까지 마그네슘 함금의 사용량은 미미했지만, 세계적으로 에너지 절약 및 환경규제가 대폭 강화됨에 따라 자동차와 항공기의 소재 경량화가 매우 긴박한 과제로 떠오르면서 마그네슘 합금의 사용이 가시권에 들어오고 있다.Magnesium alloys have been used so far, but the use of magnesium alloys is gaining visibility as the world's energy saving and environmental regulations have increased dramatically.

지금까지의 마그네슘 합금 부품은 주로 다이캐스팅을 위주로 한 주조공정에 의해 제조되어 왔고, 그 적용분야도 구조적 조건이나 환경조건이 엄격하지 않은 내장 부품이나 강도, 내열성, 내식성이 요구되지 않은 부위에 국한되어 있으며, 두께나 크기에 제약이 많은 실정이다.Until now, magnesium alloy parts have been manufactured mainly by die-casting casting process, and their application fields are limited to interior parts that are not strict in structural or environmental conditions, or parts that do not require strength, heat resistance, and corrosion resistance. However, there are many restrictions on thickness and size.

따라서, 마그네슘 합금이 구조용 재료로서 그 응용분야를 확대하기 위해서는 내열성 및 내식성의 향상과 함께 효율적인 가공공정에 의한 새로운 합금 개발이 필수적이라 할 수 있다.Therefore, in order to expand the application field of magnesium alloy as a structural material, it is essential to develop a new alloy by an efficient processing process with improvement of heat resistance and corrosion resistance.

압연공정을 통해 유일하게 상업적으로 생산되고 있는 AZ31 마그네슘 합금은 노트북 컴퓨터, 휴대폰 등의 경량 외장 재료로서 적합한 특성을 나타내며, 그럼에도 불구하고 성형성과 고온 특성의 문제점들, 그에 따른 낮은 생산성으로 인해 아직까지는 응용범위가 적은 실정이다.The only commercially produced AZ31 magnesium alloy in the rolling process is suitable for lightweight exterior materials such as notebook computers and mobile phones. Nevertheless, the AZ31 magnesium alloy has yet to be applied due to the problems of formability and high temperature characteristics and consequently low productivity. The range is small.

마그네슘 합금의 가공에 있어서 기존의 강판이나 알루미늄 합금 판재의 제조 및 가공과 다른 점은 상온에서의 연신률이 작다는 점에 있다.The difference from the manufacture and processing of the existing steel sheet or aluminum alloy sheet in the processing of magnesium alloy is that the elongation at room temperature is small.

마그네슘은 HCP 구조(육방조밀구조;Hexagonal Closed Packed Structure)를 가지고 있어 상온에서 변형되기 위한 충분한 슬립계(slip system)를 가지고 있지 못하다.Magnesium has a HCP structure (Hexagonal Closed Packed Structure) and does not have a sufficient slip system to deform at room temperature.

현재까지 마그네슘 합금 판재의 개발에 많은 연구가 진행되어 판재의 성형에 의해 부품을 제조하는 것이 늘고 있으나, 상기와 같이 마그네슘은 소성변형에 필수적인 슬립계가 적은 HCP 구조를 지니고 있기 때문에 압연성이나 성형성이 나쁜 단점을 가지는 바, 응용범위를 확대하는 데에 많은 어려움이 있는 것이 사실이다.Until now, much research has been conducted on the development of magnesium alloy sheet, and the production of parts by sheet forming has been increasing. However, since magnesium has an HCP structure with less slip system, which is essential for plastic deformation, rollability and formability It is a bad disadvantage that it is true that there are many difficulties in expanding the application range.

또한 200℃ 이하의 온간 가공성이 나쁘기 때문에 금형 가공을 위한 에너지와 설비가 요구된다.In addition, since warm workability of 200 ° C. or lower is bad, energy and equipment for mold processing are required.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 실차 적용시 요구되는 판재의 굽힘강성을 만족하면서도 가공성을 향상시켜 차체 및 기타 부품에 적용이 가능한 보다 경량화된 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, while satisfying the bending stiffness of the plate material required in the actual vehicle application to improve the workability, a lighter weight magnesium-polypropylene sandwich plate that can be applied to the vehicle body and other parts And its manufacturing method.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 마그네슘 합금 판재와 폴리프로필렌 판재를 제조한 뒤 가열로 내에서 마그네슘 합금 판재를 어닐링 열처리하고 폴리프로필렌 판재를 예열시키는 단계와; 어닐링 열처리된 마그네슘 합금 판재의 표면에 분말형태의 EVA 접착제를 분사 도포한 뒤 그 위에 예열된 폴리프로필렌 판재를 적층시키는 단계와; 상기 폴리프로필렌 판재의 표면에 EVA 접착제를 분사 도포한 후 그 위에 어닐링 열처리된 또 다른 마그네슘 합금 판재를 적층시키는 단계와; 상 기와 같이 적층된 판재를 압연롤러에 통과시켜 압연 접합시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of manufacturing the magnesium alloy plate and the polypropylene plate annealing heat treatment of the magnesium alloy plate in a heating furnace and preheating the polypropylene plate; Spray coating an EVA adhesive in powder form on the surface of the annealing heat treated magnesium alloy sheet and then laminating the preheated polypropylene sheet on the surface; Spray-coating an EVA adhesive on the surface of the polypropylene sheet and then stacking another magnesium alloy sheet that has been annealed and heat treated thereon; It provides a method for producing a magnesium-polypropylene sandwich sheet comprising a; laminated sheet as described above through a rolling roller to roll bonding.

바람직한 실시예에서, 상기 마그네슘 합금 판재를 345℃ ~ 400℃에서 1시간 ~ 2시간 동안 어닐링 열처리하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the magnesium alloy sheet is characterized in that the annealing heat treatment for 1 hour to 2 hours at 345 ℃ ~ 400 ℃.

또한 상기 폴리프로필렌 판재를 60℃ ~ 100℃로 예열하는 것을 특징으로 한다.In addition, the polypropylene sheet is characterized in that preheating to 60 ℃ ~ 100 ℃.

그리고, 상기 압연 접합시에 마그네슘 합금 판재의 표면 온도를 100℃ ~ 200℃로 유지하고, 압연롤러의 표면 온도를 100℃ ~ 200℃로 유지하며, 1패스 단일 공정에서 폴리프로필렌 판재의 총 압하율을 5% ~ 15% 이내로 실시하는 것을 특징으로 한다.In addition, the surface temperature of the magnesium alloy sheet is maintained at 100 ° C. to 200 ° C., the surface temperature of the rolling roller is maintained at 100 ° C. to 200 ° C. at the time of the rolling bonding, and the total reduction ratio of the polypropylene sheet in one pass single process is obtained. It characterized in that carried out within 5% to 15%.

상기와 같은 본 발명의 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법에 의하면, 마그네슘 합금 판재와 폴리프로필렌 판재를 제조하여 이들을 열처리하고, 이어 폴리프로필렌 판재를 코어재로 사용하여 그 양쪽 표면에 접착제 도포 후 표면재가 되는 상기 마그네슘 판재를 적층한 뒤 압연 접합한 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법을 제공함으로써, 실차 적용시 요구되는 판재의 굽힘강성을 만족하면서도 가공성을 향상시켜 차체 및 기타 부품에 적용이 가능한 보다 경량화된 마그네슘 판재를 제공할 수 있게 된다.According to the magnesium-polypropylene sandwich plate of the present invention as described above and a method for manufacturing the same, a magnesium alloy plate and a polypropylene plate is prepared and heat-treated, and then the adhesive is applied to both surfaces using the polypropylene plate as a core material. By providing a magnesium-polypropylene sandwich plate and a method of manufacturing the laminated magnesium plate to be a surface material and then roll-bonded to meet the bending stiffness required for the actual vehicle application, while improving the workability, it is easy to apply to the body and other parts It is possible to provide a magnesium plate that is as light as possible.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재를 제조하기 위한 공정의 모식도이다.1 is a view showing the configuration of a magnesium-polypropylene sandwich plate according to the present invention, Figure 2 is a schematic diagram of a process for producing a magnesium-polypropylene sandwich plate according to the present invention.

본 발명은 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 폴리프로필렌을 코어재로 사용하여 폴리프로필렌 재질의 코어 판재 양면에 표면 판재로서 마그네슘 판재를 접합시켜 제조한 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a magnesium-polypropylene sandwich plate and a method for manufacturing the same, comprising a magnesium-polypropylene sandwich plate produced by bonding a magnesium plate as a surface plate on both sides of a polypropylene core plate using polypropylene as a core material; It relates to a manufacturing method.

본 발명에서는 마그네슘 합금 판재의 성형성이 떨어지는 단점을 극복하고자 연신율 500% 이상의 초소성 재료인 폴리프로필렌을 코어 재료로 사용하여 코어 판재를 제조하고, 이에 마그네슘 합금 판재를 조합, 적층하여 이종 재질의 샌드위치 복합판재를 제조한다.In the present invention, in order to overcome the disadvantage of poor formability of magnesium alloy sheet material to manufacture a core plate using a polypropylene, which is a superplastic material having an elongation of 500% or more as a core material, a magnesium alloy plate is combined and laminated to a sandwich of different materials The composite plate is manufactured.

즉, 저밀도를 가진 폴리프로필렌을 코어재로 사용하고 상대적으로 강도가 높은 마그네슘 합금 판재를 접합시켜 자동차 차체에 적용 가능한 경량 마그네슘 샌드위치 판재를 제조하는 것이다.That is, a low-density polypropylene is used as a core material and a relatively high strength magnesium alloy sheet is bonded to manufacture a lightweight magnesium sandwich sheet applicable to an automobile body.

이를 위해, 우선 폴리프로필렌을 압출하여 코어 판재를 제조하고, 압연재인 마그네슘 합금 판재를 제조하며, 상기 폴리프로필렌 재질의 코어 판재의 양쪽 표면에 마그네슘 합금 판재를 접착제로 접착하여 샌드위치 판재를 제조하게 된다.To this end, first, polypropylene is extruded to produce a core plate, a magnesium alloy plate is a rolled material, and magnesium alloy plate is adhered to both surfaces of the polypropylene core plate with an adhesive to produce a sandwich plate.

본 발명의 바람직한 실시예에서 표면재로 사용하는 마그네슘 합금 판재로는 상용화된 AZ31 마그네슘 합금 판재가 사용될 수 있으며, 상기 AZ31 마그네슘 합금 판재의 합금 성분은 알루미늄(Al) 2.5 ~ 3.5 중량%, 아연(Zn) 0.5 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.15 중량% 이상, 구리(Cu) 0.10 중량% 이하, 규소(Si) 0.10 중량% 이하, 칼슘(Ca) 0.04 중량% 이하, 잔부 마그네슘(Mg)으로 구성되어 있다.As a magnesium alloy plate used as a surface material in a preferred embodiment of the present invention, a commercially available AZ31 magnesium alloy plate may be used, and the alloy component of the AZ31 magnesium alloy plate is 2.5 to 3.5 wt% of aluminum (Al) and zinc (Zn). 0.5 to 1.5 wt%, manganese (Mn) 0.15 wt% or more, copper (Cu) 0.10 wt% or less, silicon (Si) 0.10 wt% or less, calcium (Ca) 0.04 wt% or less, balance magnesium (Mg) have.

하기 표 1은 표면재로 사용하는 AZ31 마그네슘 합금의 특성을 나타낸 것이다. Table 1 shows the characteristics of the AZ31 magnesium alloy used as the surface material.

Figure 112007056625443-pat00001
Figure 112007056625443-pat00001

본 발명의 바람직한 실시예에서 코어재로 사용하는 폴리프로필렌 코어 판재는 그 합성 성분으로 폴리프로필렌 수지 50 ~ 80 중량%, 에틸렌-α올레핀 공중합체 8 ~ 20 중량%, 무기충전제 3 ~ 30 중량%를 포함하여 이루어진 것을 사용할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the polypropylene core plate used as the core material includes 50 to 80% by weight of polypropylene resin, 8 to 20% by weight of ethylene-αolefin copolymer, and 3 to 30% by weight of inorganic filler. It can use what was included.

상기 합성 성분은 폴리프로필렌 코어의 기본 성분을 나타낸 것이며, 물성 향상을 위해 다른 첨가물을 첨가한 폴리프로필렌이 사용되어도 무방하다.The synthetic component is a basic component of the polypropylene core, and polypropylene added with other additives may be used to improve physical properties.

또한 접착제로는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지를 사용한 접착제가 사용될 수 있으며, 공개특허 제2004-31722호에 개시되어 있는 것으로서 에틸렌비닐아세테이트 20 ~ 30 중량%와 에틸렌산코폴리머수지 70 ~ 80 중량%를 혼합 교반한 후 160℃ ~ 190℃의 온도로 축중합시킨 EVA 접착제가 사용될 수 있다. In addition, an adhesive using an EVA (Ethylene Vinyl Acetate) resin may be used as the adhesive, and as disclosed in Patent Publication No. 2004-31722, 20 to 30 wt% of ethylene vinyl acetate and 70 to 80 wt% of ethylene acid copolymer resin are used. After mixing and stirring, an EVA adhesive condensed to a temperature of 160 ° C to 190 ° C may be used.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 샌드위치 판재의 구성이 도시되어 있는데, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샌드위치 판재(10)는, 코어재로서 폴리프로필렌 판재(13)가 사용되고, 표면재로서 상기 폴리프로필렌 판재(13)의 양면에 EVA 접착제(12,14)를 사용하여 마그네슘 합금 판재(11,15)를 접착시킨 구조로 되어 있다.Referring to Figure 1, the configuration of the sandwich plate according to the present invention is shown, as shown in the sandwich plate 10 according to the present invention, a polypropylene plate 13 is used as a core material, as a surface material Magnesium alloy plates 11 and 15 are bonded to both surfaces of the polypropylene plate 13 using EVA adhesives 12 and 14.

이러한 본 발명의 샌드위치 판재를 제조하기 위해서는 코어재로서 폴리프로필렌 판재를 제조하고, 표면재로서 압연재인 AZ31 마그네슘 판재를 제조한 후, AZ31 마그네슘 판재가 폴리프로필렌 판재의 양면에 접착되도록 EVA 접착제를 사용하여 재압연 접합을 실시함으로써 제조하게 된다.In order to manufacture such a sandwich plate of the present invention, a polypropylene sheet is manufactured as a core material, a AZ31 magnesium sheet, which is a rolled material, is manufactured as a surface material, and then the AZ31 magnesium sheet is coated with EVA adhesive so that the AZ31 magnesium sheet is adhered to both sides of the polypropylene sheet. It manufactures by performing rolling joining.

그 제조 과정을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The manufacturing process will be described in detail with reference to FIG. 2 as follows.

우선, 마그네슘 합금 판재와 폴리프로필렌 판재를 제조한 뒤, 단열재(22)로 구획된 가열로(21) 안에서 각각 열처리를 하며, 열처리된 각 판재를 이송롤러(23,24)를 이용해 판재 적재실(R)로 이송시켜 마그네슘 합금 판재, 폴리프로필렌 판재, 마그네슘 판재의 순으로 적층시킨다.First, the magnesium alloy sheet and the polypropylene sheet are manufactured, and then heat-treated in the heating furnace 21 partitioned with the heat insulator 22, and each of the heat-treated sheets is transferred to the plate stacking chamber using the feed rollers 23 and 24. R) and laminated in order of magnesium alloy sheet, polypropylene sheet and magnesium sheet.

열처리시에 마그네슘 합금 판재의 경우 345℃ ~ 400℃에서 1시간 ~ 2시간 동안 어닐링 열처리를 실시하여 압연전까지의 가공에 의해 도입된 잔류응력 및 뒤틀림을 제거하고, 또한 압연공정상에서 마그네슘 합금판의 부주의한 균열, 뒤틀림, 변형을 방지할 수 있다.In the case of magnesium alloy sheet during annealing, annealing heat treatment is performed at 345 ° C to 400 ° C for 1 hour to 2 hours to remove residual stress and distortion introduced by processing until rolling, and carelessness of magnesium alloy sheet during rolling process It can prevent cracks, warping and deformation.

여기서, 마그네슘 합금 판재의 열처리 온도를 345℃ 미만 또는 1시간 미만으로 하는 경우에는 충분한 잔류응력 및 뒤틀림을 제거하는 효과가 적고, 400℃ 초과 또는 2시간을 초과하는 경우에는 잔류응력 제거 효과능의 포화한도를 넘어 불필요한 에너지를 낭비하게 되므로 바람직하지 않다.Here, when the heat treatment temperature of the magnesium alloy sheet is less than 345 ° C or less than 1 hour, the effect of removing sufficient residual stress and distortion is small, and when the temperature exceeds 400 ° C or more than 2 hours, the saturation of the residual stress-removing effect ability is saturated. It is not desirable to waste unnecessary energy beyond the limit.

아울러, 폴리프로필렌 판재의 경우 60℃ ~ 100℃로 예열하는데, 이러한 열처리는 연속적인 압연 과정에서 EVA 접착제에 의한 폴리프로필렌 판재와 마그네슘 합금 판재의 접합을 용이하게 해준다.In addition, in the case of the polypropylene sheet preheated to 60 ℃ ~ 100 ℃, this heat treatment facilitates the joining of the polypropylene plate and the magnesium alloy plate by the EVA adhesive in the continuous rolling process.

여기서, 폴리프로필렌 판재를 60℃ 미만에서 예열하는 경우에는 분말상의 EVA 접착제의 압연 접합시에 접합 문제가 있어 바람직하지 않고, 100℃를 초과하여 예열하는 경우에는 폴리프로필렌 판재 형상 유지 및 내열성 문제가 있게 되므로 바람직하지 않다.Here, when preheating the polypropylene sheet below 60 ° C., there is a problem of bonding at the time of rolling bonding of the powdery EVA adhesive, which is not preferable. When preheating above 100 ° C., there is a problem of maintaining the shape of the polypropylene sheet and heat resistance. This is undesirable.

이와 같이 가열로에서 열처리된 판재들은 이송롤러(23,24)에 의해 표면 판재, 코어 판재, 표면 판재의 순으로 판재 적재실(R)에 도달되도록 하는데, 마그네슘 합금 판재, 폴리프로필렌 판재, 마그네슘 합금 판재의 순서로 판재 적재실(R)에 순차 이송되도록 한다. In this way, the plate heat-treated in the furnace to reach the plate loading chamber (R) in the order of the surface plate, core plate, surface plate by the feed rollers (23, 24), magnesium alloy plate, polypropylene plate, magnesium alloy It is to be sequentially transferred to the plate loading chamber (R) in the order of the plate.

판재 적재실(R)에서는 마그네슘 합금 판재가 이송롤러(23)에 의해 우선 이송되어 적재된 뒤, 마그네슘 합금 판재의 표면에 분사장치(25)를 이용하여 분말형태의 EVA 접착제를 고르게 분사 도포하며, 이후 그 위에 이송롤러(24)에 의해 판재 적재실(R)로 이송된 폴리프로필렌 판재가 적층되도록 한다.In the plate loading chamber (R), the magnesium alloy sheet is first transported and loaded by the transfer roller 23, and then the powdery EVA adhesive is evenly applied and sprayed onto the surface of the magnesium alloy sheet using the spraying device 25, Thereafter, the polypropylene sheet material transferred to the plate loading chamber R by the feed roller 24 is stacked thereon.

이와 같이 폴리프로필렌 판재가 적층되고 나면 그 표면에 다시 분사장치(25)를 이용하여 EVA 접착제를 고르게 분사 도포하며, 이후 그 위에 이송롤러(23)에 의해 판재 적재실(R)로 이송된 마그네슘 합금 판재가 적층된다.In this way, after the polypropylene sheet is laminated, the surface of the magnesium alloy transferred to the plate loading chamber R by the feed roller 23 is sprayed on the surface of the EVA adhesive evenly by using the spraying device 25 again. Plate materials are laminated.

상기와 같이 각 적층 단계에서 분사된 EVA 접착제는 마그네슘 합금 판재와 폴리프로필렌 판재의 열처리 온도에 의해 열용융된다.As described above, the EVA adhesive sprayed in each lamination step is thermally melted by the heat treatment temperature of the magnesium alloy sheet and the polypropylene sheet.

상기와 같이 적층공정이 완료되면, 표면재인 마그네슘 합금 판재와 코어재인 폴리프로필렌 판재가 접착제인 EVA 수지를 개재한 상태로 적층되어진 판재를, 압연롤러(26)에 통과시켜 압연 접합시키는 무예열 압연공정을 실시하는 바, 이는 1패스 단일 공정으로 실시된다.When the lamination step is completed as described above, the preheating rolling step of rolling the laminated plate material through the rolling roller 26 by passing the laminated plate material, the magnesium alloy plate material as the surface material and the polypropylene plate material as the core material through the EVA resin as the adhesive. This is done in a one pass single process.

압연공정시에 마그네슘 합금 판재의 표면 온도를 100℃ ~ 200℃로 유지하고, 압연롤러(26)의 표면 온도 역시 100℃ ~ 200℃로 유지하며, 1패스 단일 공정에서 폴리프로필렌 판재의 총 압하율을 5% ~ 15% 이내로 억제시킨다.During the rolling process, the surface temperature of the magnesium alloy sheet is maintained at 100 ° C. to 200 ° C., and the surface temperature of the rolling roller 26 is also maintained at 100 ° C. to 200 ° C., and the total reduction ratio of the polypropylene sheet in one pass single process. Suppress to within 5% to 15%.

여기서, 마그네슘 합금 판재의 표면 온도가 100℃ 미만이면 마그네슘 합금 판재와 분말상의 EVA 접착제의 열용융 압연 접합시에 접합 문제가 있게 되고, 200℃를 초과하도록 하는 경우에는 압연 후 원하는 굽힘강성을 얻을 수 없는 문제가 있어 바람직하지 않다.Here, when the surface temperature of the magnesium alloy sheet is less than 100 ° C., there is a bonding problem at the time of hot melt rolling joining of the magnesium alloy sheet and the powdery EVA adhesive, and when it exceeds 200 ° C., desired bending stiffness can be obtained after rolling. It is not desirable because there is no problem.

또한 압연롤러(26)의 표면 온도를 100℃ ~ 200℃로 유지하는 것은 100℃ 미만일 경우에 압연 중에 균열이 발생하는 문제가 있고, 200℃를 초과할 경우에는 압연 중에 압연판의 온도가 너무 상승해서 원하는 굽힘강성을 얻을 수 없기 때문이다.In addition, maintaining the surface temperature of the rolling roller 26 at 100 ° C to 200 ° C has a problem that cracking occurs during rolling when it is less than 100 ° C, and when the temperature exceeds 200 ° C, the temperature of the rolling plate increases too much during rolling. This is because the desired bending stiffness cannot be obtained.

또한 폴리프로필렌 판재의 총 압하율을 5% ~ 15%로 하는 것이 바람직한데, 5% 미만으로 하는 경우에는 원하는 접합강도 및 굽힘강성을 얻을 수 없고, 15%를 초과하는 경우에는 폴리프로필렌의 변형이 너무 커져 단일 공정상의 치수정확도를 맞추기 어려울 뿐만 아니라 균열 발생의 문제를 야기하므로 바람직하지 않다.In addition, it is preferable to set the total reduction ratio of the polypropylene sheet to 5% to 15%. If it is less than 5%, the desired bond strength and bending stiffness cannot be obtained. It is not preferable because it becomes too large to be difficult to match the dimensional accuracy on a single process and also causes a problem of crack generation.

한편, 본 발명에 따른 샌드위치 판재를 제조함에 있어서, 실차 적용시에 요구되는 판재의 굽힘강성이 7100kNㆍm일 때 이에 알맞는 코어 판재의 두께를 산출하기 위해서는 아래의 굽힘강성식을 적용해야 한다.On the other hand, in manufacturing the sandwich plate according to the present invention, when the bending stiffness of the plate required in the actual vehicle application is 7100kN · m, the following bending stiffness formula should be applied to calculate the thickness of the core plate suitable for this.

Figure 112007056625443-pat00002
(1)
Figure 112007056625443-pat00002
(One)

Figure 112007056625443-pat00003
(2)
Figure 112007056625443-pat00003
(2)

여기서, D는 굽힘강성이고, b는 판재의 폭이며, h는 판재의 총 두께, Ee는 유효굽힘모듈러스, f는 부피분율, EMg는 마그네슘 합금(표면재)의 탄성계수, EPP는 폴리프로필렌(코어재)의 탄성계수이다.Where D is bending stiffness, b is the width of the plate, h is the total thickness of the plate, Ee is the effective bending modulus, f is the volume fraction, E Mg is the elastic modulus of the magnesium alloy (surface material), and E PP is the polypropylene Elastic modulus of the (core material).

차체 요구 강성을 만족하는 유효 두께는 첨부한 도 3에 나타낸 바와 같이 최소 1.3mm 이상으로, 마그네슘 합금 판재의 두께를 0.3mm로 하였을 경우 폴리프로필렌 판재의 적정 두께는 0.5mm가 된다.The effective thickness that satisfies the required vehicle body rigidity is at least 1.3 mm as shown in the accompanying FIG. 3, and when the thickness of the magnesium alloy sheet is 0.3 mm, the appropriate thickness of the polypropylene sheet is 0.5 mm.

마그네슘 합금 판재의 두께를 감소시킬 경우 굽힘강성이 감소하여 요구 굽힘강성을 만족시키기 위해 총 두께를 증가시켜야 하는 문제가 생기므로 마그네슘 합금 판재의 두께를 적절히 조절하여 설계한다.If the thickness of the magnesium alloy sheet is reduced, the bending stiffness decreases, which causes a problem of increasing the total thickness to satisfy the required bending stiffness. Therefore, the thickness of the magnesium alloy sheet is appropriately controlled.

그리고, 본 발명에 따른 샌드위치 판재의 경우 종래의 순수 마그네슘 합금 판재에 비해 무게가 감소될 수 있음을 확인하였는 바, 다음의 식(3)으로 계산하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. And, in the case of the sandwich plate according to the present invention was confirmed that the weight can be reduced compared to the conventional pure magnesium alloy plate, it is calculated by the following equation (3) and the results are shown in Table 2 below.

Figure 112007056625443-pat00004
(3)
Figure 112007056625443-pat00004
(3)

여기서, ρPP는 폴리프로필렌(코어재)의 밀도이고, ρMg는 마그네슘 합금(표면재)의 밀도이며, W는 샌드위치 판재의 단위 면적당 무게(kg/㎡)를 나타낸다.Where ρ PP is the density of polypropylene (core material), ρ Mg is the density of magnesium alloy (surface material), and W represents the weight per unit area (kg / m 2) of the sandwich plate.

Figure 112007056625443-pat00005
Figure 112007056625443-pat00005

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 동일한 두께의 순수 마그네슘 합금 판재(Mg Sheet)와 본 발명에 따른 샌드위치 판재(Mg+PP-S.S)를 비교해보았을 때, 19%의 무게 감소 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있었으며, 첨부한 도 4에 나타낸 바와 같이 두께가 두꺼워질수록 무게 감소 효과는 증가한다.As can be seen in Table 2, when comparing the pure magnesium alloy plate (Mg Sheet) of the same thickness and the sandwich plate (Mg + PP-SS) according to the present invention, a weight reduction effect of 19% can be obtained. As shown in FIG. 4, the thicker the thickness, the greater the weight reduction effect.

이와 같이 하여, 본 발명에 따르면, 폴리프로필렌을 코어재로 사용하고, 마그네슘 합금 판재를 표면재로 사용하여, 폴리프로필렌 재질의 코어 판재 양면에 표면 판재로서 마그네슘 판재를 접합시켜 제조하게 됨으로써, 종래의 순수 마그네슘 합금 판재에 비해 경량화된 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 복합판재를 제공할 수 있게 된다. In this way, according to the present invention, by using a polypropylene as a core material, using a magnesium alloy plate material as a surface material, by bonding a magnesium plate material as a surface plate material on both sides of the polypropylene core plate material, the conventional pure water It is possible to provide a lightweight magnesium-polypropylene sandwich composite sheet compared to the magnesium alloy sheet.

도 1은 본 발명에 따른 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 구성을 나타낸 도면, 1 is a view showing the configuration of a magnesium-polypropylene sandwich sheet according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재를 제조하기 위한 공정의 모식도,Figure 2 is a schematic diagram of a process for producing a magnesium-polypropylene sandwich sheet according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 샌드위치 판재의 두께에 따른 굽힘강성을 나타낸 도면,3 is a view showing the bending stiffness according to the thickness of the sandwich plate according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 샌드위치 판재에서 두께에 따른 무게 변화 나타낸 도면.Figure 4 is a view showing the weight change according to the thickness in the sandwich plate according to the invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 샌드위치 판재 11 : 마그네슘 합금 판재10: sandwich plate 11: magnesium alloy plate

12 : EVA 접착제 13 : 폴리프로필렌 판재12: EVA adhesive 13: polypropylene sheet

14 : EVA 접착제 15 : 마그네슘 합금 판재14: EVA adhesive 15: magnesium alloy plate

21 : 가열로 22 : 단열재21: heating furnace 22: insulation

23, 24 : 이송롤러 25 : 압연롤러23, 24: feed roller 25: rolling roller

Claims (5)

마그네슘 합금 판재와 폴리프로필렌 판재를 제조한 뒤 가열로 내에서 마그네슘 합금 판재를 어닐링 열처리하고 폴리프로필렌 판재를 예열시키는 단계와;Preparing a magnesium alloy sheet and a polypropylene sheet and then annealing and heat treating the magnesium alloy sheet in a heating furnace and preheating the polypropylene sheet; 어닐링 열처리된 마그네슘 합금 판재의 표면에 분말형태의 EVA 접착제를 분사 도포한 뒤 그 위에 예열된 폴리프로필렌 판재를 적층시키는 단계와;Spray coating an EVA adhesive in powder form on the surface of the annealing heat treated magnesium alloy sheet and then laminating the preheated polypropylene sheet on the surface; 상기 폴리프로필렌 판재의 표면에 EVA 접착제를 분사 도포한 후 그 위에 어닐링 열처리된 또 다른 마그네슘 합금 판재를 적층시키는 단계와;Spray-coating an EVA adhesive on the surface of the polypropylene sheet and then stacking another magnesium alloy sheet that has been annealed and heat treated thereon; 상기와 같이 적층된 판재를 압연롤러에 통과시켜 압연 접합시키는 단계;Rolling the laminated sheets as described above through a rolling roller; 를 포함하여 이루어지는 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 제조방법.Method for producing a magnesium-polypropylene sandwich sheet comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 마그네슘 합금 판재를 345℃ ~ 400℃에서 1시간 ~ 2시간 동안 어닐링 열처리하는 것을 특징으로 하는 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 제조방법.Method for producing a magnesium-polypropylene sandwich plate, characterized in that the magnesium alloy sheet annealing heat treatment for 1 hour to 2 hours at 345 ℃ ~ 400 ℃. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 폴리프로필렌 판재를 60℃ ~ 100℃로 예열하는 것을 특징으로 하는 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 제조방법.Method for producing a magnesium-polypropylene sandwich sheet, characterized in that the polypropylene sheet is preheated to 60 ℃ ~ 100 ℃. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 압연 접합시에 마그네슘 합금 판재의 표면 온도를 100℃ ~ 200℃로 유지하고, 압연롤러의 표면 온도를 100℃ ~ 200℃로 유지하며, 1패스 단일 공정에서 폴리프로필렌 판재의 총 압하율을 5% ~ 15% 이내로 실시하는 것을 특징으로 하는 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 제조방법.Maintaining the surface temperature of the magnesium alloy sheet at 100 ° C ~ 200 ° C, maintaining the surface temperature of the rolling roller at 100 ° C ~ 200 ° C at the time of the roll joining, the total reduction ratio of the polypropylene sheet in a one pass single process is 5 Method for producing a magnesium-polypropylene sandwich plate, characterized in that performed within% to 15%. 청구항 1 내지 청구항 4 중 선택된 한 항에 의해 제조되는 마그네슘-폴리프로필렌 샌드위치 판재.Magnesium-polypropylene sandwich board manufactured by the selected one of claims 1 to 4.
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