KR101216800B1

KR101216800B1 - 강재 복합체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101216800B1
Application number: KR1020097023861A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 나리토미; 나오키 안도
Original assignee: 다이세이 플라스 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2013-01-10
Also published as: JPWO2008146833A1; KR20100005220A; EP2476549A1; WO2008146833A1; EP2153985A1; US20100189957A1; CN101678648A; EP2153985A4; CN101678648B; JP5139426B2

Abstract

일반적인 강재와 FRP 프리프렉을 강고하게 접착시켜, 볼트·너트 등의 기계적인 연결, 분해를 용이하게 하여, 이동 기계, 건재용 구조 부재, 전자 전기 기기 등에 뛰어난 구조재를 제공한다. 특수하게 일정한 초미세의 요철 형상을 한 강재는, 에폭시 수지 접착제와의 상용성으로 강렬한 접착력을 발생시킨다는 것이 판명되었다. 이 기술을 이용하여 강판재(28)를 커버 부재로 하여 FRP(27)와 일체화한 복합 부품(26)이 제작 가능하고, 이들은 다른 금속 부재와 볼트(30)로 죄어 조립할 수가 있다. 또, 강렬한 접착력을 이용하여 주 구조가 FRP(27)이고 단부가 강재인 구조용 부재를 용이하게 제작할 수 있다.

강재, FRP, 프리프렉, 구조재, 요철

Description

강재 복합체 및 그 제조 방법{STEEL PRODUCT COMPOSITE AND PROCESS FOR PRODUCING THE STEEL PRODUCT COMPOSITE}

본 발명은 운수 기계, 전기 기기, 의료 기기, 일반 기계, 그 외의 산업 기계, 민생 기기 등에 이용되고 있는 강재와, 그 외의 금속 합금, 또는 강재와 섬유 강화 플라스틱 등을 접합한 복합체, 및 그들의 접합 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 자동차, 식품 가공 기계, 의료 기기, 일반 기계, 그 외의 기계 등에 사용되고 있는 일반적인 강재와, 섬유 강화 플라스틱(이하, 「FRP」라고 한다)의 쌍방의 소재가 이용되고 있는 각종 기기, 기계, 시스템 등에 사용되는 강재 복합체와 그 제조 방법에 관한 것이다.

금속과 수지를 일체화하는 기술은, 자동차, 가정 전화(電化) 제품, 산업 기기 등, 모든 제품, 이들 제품의 부품 등의 제조업으로부터 요구되고 있고, 이 때문에 많은 접착제가 개발되고 있다. 이 중에는 매우 뛰어난 접착제가 알려져 있다. 예를 들면, 상온, 또는 가열에 의해 접착 기능을 발휘하는 접착제는, 금속과 합성 수지를 일체화하는 접합에 사용되고, 이 방법은 현재는 일반적인 접착 기술이다.

한편, 접착제를 사용하지 않는 접합 방법도 연구되어 왔다. 마그네슘, 알루미늄이나 그 합금인 경금속류, 또 스테인레스강(stainless steel) 등 철 합금류에 대하여, 접착제의 개재 없이 고강도의 엔지니어링(engineering) 수지를 일체화하는 방법이 그 예이다. 이 방법은, 예를 들면, 사출 성형 등의 방법으로 동시에 접합하는 방법(이하, 「사출 접합」이라고 한다)으로서, 알루미늄 합금에 대하여 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(이하 「PBT」라고 한다) 또는 폴리페닐렌설파이드 수지(이하 「PPS」라고 한다)를 사출 성형시키는 제조 기술을 개발하여 제안하였다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조). 또한 요즈음, 마그네슘 합금, 구리 합금, 티타늄 합금, 스테인레스강 등도, 같은 계통의 수지의 사용으로 사출 접합할 수 있다는 것을 실증하여 제안하였다(특허문헌 3, 4, 5, 6).

이들 발명은 모두 본 발명자들에 의한 것이지만, 이들 접합의 원리는 비교적 단순한 접합 이론에 연유하고 있다. 알루미늄 합금의 사출 접합에 관해서, 본 발명자들이 각자 한 「NMT」이론 가설, 모든 금속 합금의 사출 접합에 관한 「신 NMT」이론 가설이다. 보다 광의로 사용할 수 있는 「신 NMT」에 대해서, 제안자인 본 발명자의 1인, 안도 나오키가 주창하는 이론 가설은 이하와 같다. 즉, 강력한 접합력이 있는 사출 접합을 얻기 위해서, 금속 합금측과 사출 수지측의 쌍방에 각각 조건이 있고, 우선 금속측에 대해서는 이하에 나타내는 조건이 필요하다. 즉, 금속 합금측에는 3조건이 필요하다.

제1조건은, 화학 에칭(etching) 수법에 의해, 1~10μm 주기의 요철이고 그 요철 고저차가 그 주기의 반 정도까지, 즉 0.5~5μm인 조면(粗面)으로 되어 있을 것이다. 다만 실제로는, 상기 조면에서 정확히 전 표면을 덮는 것은 불균일이 있고 일정하지 않은 화학 반응에 의한 형성은 용이하지 않다. 구체적인 조면은, 조도계 로 본 경우에, 0.2~20μm 범위의 부정기적인 주기의 요철이고, 또한 그 최대 고저차가 0.2~5μm 범위인 조도(粗度) 곡선(표면 거칠기 곡선)을 그릴 수 있을 것, 또는 주사형 프로브(probe) 현미경으로 주사 해석하여, JIS 규격(JIS B 0601:2001(ISO 4287))에서 말하는 평균 주기, 즉 평균 길이(RSm)가 0.8~10μm, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도면이면, 전술한 조도 조건을 실질적으로 만족시킨 것이라고 생각하고 있다.

본 발명자들은 이상(理想)으로 하는 조면의 요철 주기가 상기한 것처럼 1~10μm이므로, 알기 쉬운 말로서 「미크론 오더(micron order)의 조도가 있는 표면」이라고 칭하였다. 또한 산화 처리 등을 하여, 그 오목부 내벽면에 10nm 이상, 바람직하게는 50nm 주기의 미세 요철면이 있을 것(제2조건), 또한 금속 합금에 전술한 조면을 이루는 것이 세라믹질, 구체적으로는 자연 산화층보다 두꺼운 금속 산화물 또는 금속 인산화물의 박층일 것(제3조건)이다. 한편, 사출하는 수지측의 조건이지만, 경질의 결정성 수지로서, 이들에 적절한 다른 폴리머(polymer)를 콤파운드(compound)하는 등으로, 급랭시에서의 결정화 속도를 늦춘 것을 사용할 수 있다. 실제로는, 결정성의 경질 수지인 PBT 또는 PPS에 더하여, 적절한 다른 폴리머 및 유리 섬유 등을 콤파운드한 수지 조성물을 사용할 수 있다. 이들을 사용하여 일반의 사출 성형기, 사출 성형 금형으로 사출 접합할 수 있는 데, 이 과정을 본 발명자가 명명한 「신 NMT」가설에 따라 설명한다.

사출한 전술의 용융 수지는 이 융점보다 150℃ 정도 온도가 낮은 금형 내로 인도되지만, 이 금형 내의 스프루(sprue), 게이트(gate) 등의 유로에서 식혀지고, 융점 이하의 온도로 되어 있다고 보인다. 즉, 용융된 결정성 수지가 급랭된 경우, 융점 이하로 되었다고 해도, 제로(zero) 시간에서 결정이 생기고 고화하지 않는 것은 이해가 된다. 요컨대, 융점 이하이면서 용융되어 있는 상태, 과냉각 상태가 극히 단시간이지만 존재하고 있는 것이다. 전술한 것처럼, 특수한 콤파운드(compound)를 한 PBT 또는 PPS에서는 이 과냉각 시간을 조금 길게 할 수 있었다고 생각하고 있고, 이것을 이용하여 대량의 미세 결정이 생기는 것에 의한 점도의 급상승이 일어나기 전에, 미크론 오더(micron order)의 금속 상의 오목부에 그 미세 결정이 침입할 수 있게 되었다. 침입 후에도 냉각되므로, 미세 결정의 수가 급격하게 증가하여 점도는 급상승하므로, 오목부의 깊은 곳까지 수지가 도달할 수 있을지 아닐지는 오목부의 크기나 형상에 의존한다고 추정된다.

본 발명자들의 실험 결과에서는 금속종을 선택하지 않고, 1~10μm 직경의 오목부, 또 1~10μm 주기의 조도의 오목부에서, 깊이나 고저차가 주기의 반 정도이면, 용융된 수지는 오목부의 상당히 안쪽까지 침입하는 것으로 추정된다. 또한, 그 오목부 내벽면이, 전술한 제2조건과 같이, 전자 현미경과 같은 미크로(micro)의 눈으로 보아, 까칠까칠한 면이면 그 미세 요철의 간극에도 일부 수지가 침입하고, 그 결과 수지측에 인발력(引拔力)이 부하되어도 걸려서 빠지기 어려워지는 것 같다. 이 까칠까칠한 면이 제3조건과 같이 금속 산화물이면, 경도가 높고 스파이크(spike)와 같이 걸림이 효과적으로 된다. 또, 이 접합 그 자체는 수지 성분과 금속 합금 표면의 문제이지만, 수지 조성물에 강화 섬유나 무기 필러(filler)가 들어 있으면, 수지 전체의 선팽창률이 금속 합금에 접근하게 되므로, 접합 후의 접합력 유지가 용이하게 된다. 본 발명자들에 의한 이러한 가설에 따라, 마그네슘 합금, 구리 합금, 티타늄 합금, 스테인레스강 등에 PBT 또는 PPS계 수지를 사출 접합한 것은, 전단 파단력으로 200~300Kgf/cm²(약 20~30N/mm²=20~30MPa) 이상, 인장 파단력으로도 300~400Kgf/cm²(30~40MPa) 이상의 강한 일체화물을 만들게 되었다.

본 발명자들은 「신 NMT」이론 가설이 많은 금속 합금의 사출 접합에서 실증될 수 있었던 것으로, 올바른 것이라고 생각하고 있지만, 이 가설은 고분자 물리 화학의 기초적인 부분에 관련되는 추론이 기본으로 되어 있고, 본래는 다수의 화학자, 과학자들로부터 비판을 받지 않으면 안 된다. 예를 들면, 급랭시의 용융된 결정성 수지에 대해서 멋대로 논하고 있지만, 정말로 결정화 속도가 저하되어 있는 것인지, 고분자 물리학의 측면에서는 종래 논의되어 있지 않은 것으로서, 본 발명자들은 이 추론은 올바르다고는 확신하고 있지만, 바로 정면에서 이것을 실증한 것은 아니다. 즉, 이 사출 접합은 고온 고압 하에서의 고속 반응이고 직접적인 측정, 관측을 할 수 없다. 또, 가설은 접합에 대해서, 완전한 물리적인 앵커(anchor) 효과설을 주창하고 있고, 종래의 상식으로부터 약간 일탈하고 있다. 본 발명자들이 아는 한에서는, 현행의 접합에 관한 전문가가 편집한 각종의 단행본에는, 접합했을 때의 접합력의 설명은 화학적 요인으로 설명하는 기술인 경우가 많다.

본 발명자들은 이 가설의 증명에 이르도록 직접적으로 확인 실험을 하는 것은 실험 기술상 곤란하므로, 이것을 체념하고 역수(逆手)를 취하는 것을 생각하였다. 즉, 접착제 접합에 관해서도 「신 NMT」이론 가설을 응용할 수 있다고 보아, 유사 이론에 의한 고성능 접착 현상을 실증할 수 없을지 도전하는 것으로 하였다. 즉, 시판되는 범용 에폭시계 접착제를 사용하여 피착재(被着材)의 표면 상황만을 궁리하여, 종래에 없는 접합계를 발견할 수 없을지 찾으려고 하였다.

<발명이 해결하고자 하는 과제>

접착제에 의한 접합에 관해서는, 이미 훌륭한 발전이 있고, 특히 그 고도 기술의 이용은 항공기의 조립 등에서 사용되고 있다. 알루미늄 합금에 내식성과 미묘한 요철성을 주는 표면 처리를 하고, 고성능인 접착제를 사용하여 접착하는 기술이다. 그러나, 금속을 피착물로 하는 종래의 접착법은, 그 금속의 표면 처리 기술에 대해서는, 인산화, 크로메이트화, 양극 산화 등과 같이 40년 이상 전에 개발된 처리법이 지금도 일반적인 처리법으로서 사용되고 있고, 요즈음은 기술 발전이 정지하고 있는 것 같이 보인다. 한편, 접착제 자체의 개발도 수십년 전에 순간 접착제의 양산이 시작되고, 또한 제2세대의 아크릴계 접착제가 화려하게 등장하고 나서는, 본 발명자들이 아는 한에서는 혁신적인 기술은 들리지 않는다.

게다가, 접착 이론에 관해서도 극히 요즘의 학회 동향은 본 발명자들에 있어서 불명이지만, 시판되고 있는 접착에 관한 전문서에는, 화학적인 설명과 물리적인 설명이 병기되어 있는 것뿐으로, 그 설명은 명쾌하지 않고, 새로운 기술 발전을 예기하는 재료가 부족한 인상을 받는다. 본 발명자들은 다행하게도 수nm의 해상도를 가지는 전자 현미경을 자유롭게 염가로 사용할 수 있는 시대에 살고 있는 덕분에, 고해상도의 전자 현미경 사진을 보면서 전술한 「NMT」 및 「신 NMT」의 사출 접합에 관한 가설을 논하는 것이 가능하게 되었다. 그 결과 앵커 효과를 기본으로 한 전술한 가설을 제안하기에 이르렀다. 그런 까닭으로, 접착제에 의한 접합에서의 접착 이론에 있어서도, 물리적 측면을 중시하면서 접착을 행하면 새로운 지견(知見)이 얻어지는 것은 아닐까 하고 예상하였다.

본 발명자들이 접착제에 의한 접합의 실험 수법에 관하여 사전에 계획한 접착의 순서는 이하와 같다. 즉, 전술한 사출 접합 실험에서 사용한 것과 마찬가지의 표면을 가지는 금속 합금(상기 3조건을 만족하는 금속 합금)을 우선 제작하고, 액상의 1액성 에폭시계 접착제를 그 금속편의 표면에 도포하고, 이것을 일단 진공 하에 둔 후에 상압으로 되돌리는 방법에 의해, 그 금속 합금의 표면의 초미세 요철 형상에 접착제를 침입시키고, 그 후에 그 초미세 요철 형상에 피착 부재를 붙이고 가열하여 경화시키는 방법이다. 이러한 경우, 금속 합금 표면의 미크론 오더(micron order)의 조도(粗度)에 의한 큰 오목부(상기의 제1조건에 의한 요철의 오목부) 내에, 낮은 점도를 가지는 에폭시계 접착제도 액체상이므로 침입할 수 있기 때문에, 에폭시계 접착제는 그 후의 가열로 이 오목부 내에서 경화하게 된다.

실제로는 이 오목부의 내벽면은 초미세 요철 형상을 가지는 표면으로 되어 있고(전술한 제2조건), 또한 이 초미세 요철 형상은 세라믹질의 고경도(전술한 제3조건)이기도 하기 때문에, 오목부 내부에 침입하여 고화한 에폭시 수지는, 스파이크(spike)와 같은 초미세 요철 형상에 붙잡혀 빠지기 어려워진다고 하는 이치이다. 본 발명자들은 이것을 「NAT(Nano adhesion technology)」가설이라고 명명하고, 이 추론을 실증하려고 시도해 보았다. 이 「NAT」가설은 알루미늄 합금(특허문헌 7)에 이어, 마그네슘 합금, 구리 합금, 티타늄 합금, 스테인레스강에 있어서 실증할 수 있었다(특허문헌 8, 9, 10, 11). 피착체인 금속의 표면의 상태를 제어함으로써, 각종 금속 합금을 과거에 예가 없는 강도로 접착할 수가 있었다.

예를 들면, A7075 알루미늄 합금끼리를, 시판되는 범용 에폭시계 접착제를 사용함으로써, 전단, 인장의 쌍방에서 700Kgf/cm²(약 70N/mm²=70MPa) 이상이라고 하는 강렬한 힘으로의 파단력을 실측할 수 있었다. 그 외의 금속 합금끼리의 접착물도 전단에서 대부분 500Kgf/cm² 이상의 강한 파단력이었다. 본 발명은 스테인레스강에 이어서, 범용적으로 사용되고 있는 재질의 강재에 관해서, NAT 가설을 실증할 수 있다는 것을 나타내려고 한 것이다. 전술한 것 같은 강렬한 강도의 접착이, 대량으로 사용되고 있는 범용 강재에 대해서도 가능하다면, 금속 접착에 관한 대부분의 요망을 만족시킬 수가 있다. 즉, 강재끼리뿐만이 아니라, 전술한 「NAT」설에 따라 조정한 금속끼리라면, 에폭시계 접착제를 사용하여 항상 강한 접착력이 얻어진다.

요컨대, 예를 들면 강재 부품과 알루미늄 합금, 강재 부품과 티타늄 합금 부품이라도 강한 접착이 가능하다. 또한, 에폭시계 접착제를 매트릭스(matrix)에 사용하는 FRP재도, 상기 금속편과 접착제 접합하는 데 가장 장해가 없는 접착 상대인 것이 분명하기 때문에, 탄소 섬유 강화 플라스틱(이하, Carbon-fiber Reinforced Plastic을 약하여 「CFRP」라고 한다), 유리 섬유 강화 플라스틱(이하, Glass-fiber Reinforced Plastic을 약하여 「GFRP」라고 한다)도 강렬한 강도로 접착할 수 있게 된다. 금속 합금 중에서 가장 염가이고 고강도인 일반 강재가, 전술한 NAT설로 접착을 할 수 있었던 것은, 본 발명자들이 제창하는 NAT 기술의 확산에 한층 박력을 가하는 것으로 되기 때문이다.

FRP와 강재의 접착의 형태에 대해서 한 번 생각해 본다. 하나는, 판상의 FRP재를 얇은 강판재로 샌드위치(sandwich)한 구조, 즉 적층 구조로 하는 것이 생각된다. 이 구조를 채용한 판상 FRP재는, 중량 증가는 있지만, 프리프렉(prepreg) 이형제가 불필요하게 되므로, 이형제에 의한 에폭시 수지의 열화를 막을 수가 있다. 또, 프리프렉의 전면이 아니라 부분적으로 강재 후판으로 끼운 샌드위치 구조로 한 다음 관통공을 뚫고, 이 관통공에 볼트(bolt)를 통하여 다른 부품과 결합하는 것을 생각한 경우, 허용 응력을 넘는 볼트 조임이 행해져도 FRP부의 파괴를 면할 수 있다.

또한, 단부를 강재 부재로 하고, 중심부의 주재료를 CFRP 부재로 하여 일체화한 판상이나 관상의 강재 복합체는, 그 단부를 이용하여 볼트(bolt)·너트(nut)에 의한 연결, 끼워맞춤, 그 외의 각종 금속끼리의 공지의 구조의 이음매 요소를 채용할 수 있다. 이 때문에 구조물의 조립 분해가 용이하게 되고, 또한 경량화가 가능하고, 또 대량 생산에 적합한 부재로 된다. 자동차, 자전거, 이동형 로봇(robot), 모바일(mobile) 전자 전기 기기, 그 외의 이동에 관한 부재나 기기뿐만이 아니라, 건재나 가전 제품의 경량 강고화에 도움이 되는 것일 것이다. 일반 강재는 어떠한 지역, 나라에 있어서도 매우 친숙한 재료이고, FRP와 적층하여 대부분 전 제조업에 응용할 수 있다는 것은 장래의 에너지 절약 사회, 환경 중시 사회에 크게 공헌할 수 있다.

특허문헌 1: WO 03/064150 A1

특허문헌 2: WO 2004/041532 A1

특허문헌 3: PCT/JP2007/073526

특허문헌 4: PCT/JP2007/070205

특허문헌 5: PCT/JP2007/074749

특허문헌 6: PCT/JP2007/075287

특허문헌 7: PCT/JP2008/54539

특허문헌 8: PCT/JP2008/57309

특허문헌 9: PCT/JP2008/056820

특허문헌 10: PCT/JP2008/57131

특허문헌 11: PCT/JP2008/57922

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 다음의 수단을 취한다.

본 발명 1의 강재 복합체는, 화학 에칭(etching)에 의한 미크론 오더(micron order)의 조도(粗度)가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서, 높이 50~150nm, 안길이 80~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 거의 전면이 덮여 있고, 또한 그 표면이 철의 자연 산화막 박층인 철강재제의 제1금속 부품과, 상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

다만, 상기 철강재의 상기 초미세 요철 형상의 상기 높이의 범위는, 높이 50~150nm, 안길이 80~200nm라도 좋다. 또, 상기 철강재는 열간 압연형 강재제라도 좋다. 이 열간 압연형 강재의 경우, 상기 높이의 범위는 80~150nm 또는 50~100nm이고, 상기 안길이 80~500nm 또는 안길이 80~200nm이면 좋다.

본 발명 2의 강재 복합체는, 화학 에칭에 의한 미크론 오더의 조도가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서, 높이 50~150nm, 안길이 80~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 거의 전면이 덮여 있고, 또한 그 표면이 금속 산화물 또는 금속 인산화물의 박층인 강재제의 제1금속 부품과, 상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어진다.

다만, 상기 철강재의 상기 초미세 요철 형상의 상기 높이의 범위는, 높이 80~150nm이고 안길이 80~200nm, 높이 80~150nm이고 안길이 80~500nm, 또는 높이 50~100nm이고 안길이 80~200nm라도 좋다.

본 발명 3의 강재 복합체는, 화학 에칭에 의한 미크론 오더의 조도가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서 장단 직경이 2~5μm인 표면이 원활한 천연석 형상물이 미세 요철 주기가 있는 조면 위에 산재 또는 모여서 존재하는 형태가 보이고, 전자 현미경에서의 상기 조면의 관찰에서, 장단 직경 10~400nm의 각석(角石) 형상이나 입경(粒徑) 형상물이 평면 상에 모여서 존재하고 있거나 또는 그들이 더 모여 있게 되어 서로 겹쳐 있는 형태의 초미세 요철 형상으로 덮여 있는 것이 관찰되고, 또한 그 표면이 주로 인산아연 또는 인산아연칼슘으로 이루어지는 박층인 강재 부품과, 상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 강재 복합체는, 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 제1금속 부품이 또한 암모니아, 히드라진, 및 수용성 아민계 화합물로부터 선택되는 1종이 흡착되어 있는 강재인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 제1금속 부품의 표면을 이루는 금속 산화물 또는 금속 인산화물이 크롬 산화물, 망간 산화물, 및 아연의 인산화물로부터 선택되는 하나의 산화물인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 강재 복합체는, 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 피착재는 상기 초미세 요철 형상이 형성된 강재제의 제2금속 부품인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 피착재는 상기 에폭시계 접착제를 포함하고 장섬유, 단섬유, 및 섬유포로부터 선택되는 1종 이상을 충전, 적층하여 강화한 섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 강재 복합체는, 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 초미세 요철 형상의 조도는 평균 길이(RSm)가 0.8~10μm, 최대 높이(Rz)가 0.2~5μm인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 화학 에칭은 비산화성 강산 수용액에 침지하는 것인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 강재 복합체는, 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 화학 에칭이 황산을 포함하는 수용액에 침지하는 것인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 강재 복합체는, 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 에폭시계 접착제의 경화물(1)의 수지는 수지분 합계 100질량부에 대해서 엘라스토머(elastomer) 성분이 30질량부 이하가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 강재 복합체는, 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 에폭시계 접착제의 경화물(1)은 수지분 합계 100질량부에 대해서 충전제의 합계가 100질량부 이하가 배합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 강재 복합체는, 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 충전제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 및 아라미드 섬유로부터 선택되는 1종 이상의 강화 섬유, 및 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 실리카, 탈크, 점토, 및 유리로부터 선택되는 1종 이상의 분말 필러(filler)인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 강재 복합체의 본 발명에 있어서, 상기 엘라스토머(elastomer) 성분은 1~15μm의 입경이고, 가황 고무 분체, 반가교 고무, 미가황 고무, 수산기 말단 폴리에테르술폰의 융점 연화점이 300℃ 이상인 말단 수식형(修飾型)의 열가소성 수지, 및 폴리올레핀계 수지로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명 1의 강재 복합체의 제조 방법은, 강재를 기계적 가공으로 형상화하는 형상화 공정과, 상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브(probe) 현미경 관찰로 해석하여, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과, 상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과, 상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어진다.

본 발명 2의 강재 복합체의 제조 방법은, 강재를 기계적 가공으로 형상화하여 강재 부품으로 하는 형상화 공정과, 상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브 현미경 관찰로 보아, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과, 상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과, 상기 에폭시계 접착제를 도포한 상기 강재 부품을 밀폐 용기에 수납하여 감압한 후, 가압하는 조작을 행하여 상기 에폭시계 접착제에 배어들게 하는 공정과, 상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어진다.

본 발명 3의 강재 복합체의 제조 방법은, 강재를 기계적 가공으로 형상화하는 형상화 공정과, 상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상 위에 얇게 비정성물(非晶性物)이 덮인 모습의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브 현미경 관찰로 해석하여, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과, 상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과, 상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어진다.

본 발명 4의 강재 복합체의 제조 방법은, 강재를 기계적 가공으로 형상화하는 형상화 공정과, 상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상 위에 얇게 비정성물이 덮인 모습의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브 현미경 관찰로 해석하여, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과, 상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과, 접착제를 도포한 상기 강재를 밀폐 용기에 수납하여 감압하고, 그 후에 가압하는 조작을 행하는 접착제에 배어들게 하는 공정과, 상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어진다.

본 발명 5의 강재 복합체의 제조 방법은, 강재를 기계적 가공으로 형상화하는 형상화 공정과, 상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브 현미경 관찰로 해석하여, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과, 상기 공정 후의 상기 강재를 6가 크롬 화합물, 과망간산염, 인산아연계 화합물, 암모니아, 히드라진, 및 수용성 아민계 화합물로부터 선택되는 1종을 포함하는 수용액에 침지 처리하는 추가 공정과, 상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과, 상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어진다.

본 발명 6의 강재 복합체의 제조 방법은, 강재를 기계적 가공으로 형상화하는 형상화 공정과, 상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한단으로 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브 현미경 관찰로 해석하여, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과, 상기 공정 후의 상기 강재를 6가 크롬 화합물, 과망간산염, 인산아연계 화합물, 암모니아, 히드라진, 및 수용성 아민계 화합물로부터 선택되는 1종을 포함하는 수용액에 침지 처리하는 추가 공정과, 상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과, 접착제를 도포한 상기 강재를 밀폐 용기에 수납하여 감압하고, 그 후에 가압하는 조작을 행하는 접착제에 배어들게 하는 공정과, 상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어진다.

이하, 상기 본 발명을 구성하는 각 요소에 대해서 상세하게 설명한다

〔철강 재료〕

본 발명에서 이용하는 범용 강재 또는 일반 강재는, 소위 강재, 철강재로서, 일반 구조용 압연 강재 등의 탄소강, 고장력강, 저온용 강, 원자로용 강판 등의 철강 재료를 말하고, 냉간 압연 강재(이하, 「SPCC」라고 한다), 열간 압연 강재(이하, 「SPHC」라고 한다), 자동차 구조용 열간 압연 강판재(이하, 「SAPH」라고 한다), 자동차 가공용 열간 압연 고장력 강판재(이하, 「SPFH」라고 한다), 주로 기계 가공에 사용되는 강재(이하, 「SS재」라고 한다) 등, 각종 기계의 본체, 부품 등에 사용되고 있는 구조용 철강 재료도 포함된다. 이러한 많은 강재는 프레스(press) 가공, 절삭 가공이 가능하므로, 부품, 본체로서 채용할 때, 구조, 형상도 자유롭게 선택할 수 있다. 또, 본 발명에서 말하는 철강 재료는 상기 강재에 한정되지 않고, 일본 공업 규격(JIS), 국제 표준화 기구(ISO) 등에서 규격화된 모든 철강 재료가 포함된다.

〔철강 재료의 화학 에칭〕

철강 재료의 부식에는 전면 부식, 공식(孔蝕), 피로 부식 등의 종류가 알려져 있지만, 전면 부식을 일으키는 약품종을 선택하여 시행착오를 거쳐 적당한 에칭제를 선택할 수가 있다. 각종 문헌의 기록(예를 들면, 「화학공학편람(화학공학협회 편집)」)에 의하면, 철강재 전반은 염산 등 할로겐화수소산, 아황산, 황산, 이들의 염 등의 수용액에서 전면 부식된다는 기재가 있다. 탄소, 크롬, 바나듐, 몰리브덴, 그 외의 소량 첨가물의 첨가량에 따라, 그 부식 속도나 부식 형태는 변화하지만, 기본적으로는 전술한 수용액에서 전면 부식을 일으킨다. 따라서, 기본적으로는 철강 재료의 종류에 따라 그 침지 조건을 변화시키면 좋다.

구체적으로 말하면, 우선 SPCC, SPHC, SAPH, SPFH, SS재 등과 같이 시판되고, 또한 흔히 사용되는 철강 재료에서는, 이 철강재용으로서 시판되고 있는 탈지제, 스테인레스강용의 탈지제, 알루미늄 합금용 탈지제, 또한 시판되는 일반용 중성 세제를 입수하여, 이들 탈지제 메이커(maker)의 설명서에 기재된 지시대로의 수용액의 농도, 또는 수% 농도의 수용액으로 하여, 이 온도를 40~70℃로 하고 5~10분 침지한 후, 이것을 수세한다(탈지 공정). 다음에, 에칭(etching)을 재현성 좋게 하기 위해서 희박한 가성 소다 수용액에 단시간 침지한 후, 이것을 수세하는 것이 바람직하다. 이 처리 공정은 말하자면 예비 염기 세정 공정이다.

다음에, SPCC이면 10% 농도 정도의 황산 수용액을 50℃로 하여, 이것에 수 분간 침지하여 에칭하는 것이 바람직하다. 이것은 미크론 오더(micron order)의 조도를 얻기 위한 에칭 공정이다. SPHC, SAPH, SPFH, SS재에서는, 전자보다 황산 수용액의 온도를 10~20℃ 올려 실시하는 것이 바람직하다. 할로겐화수소산, 예를 들면 염산 수용액도 에칭에 적합하지만, 이 수용액을 사용하면, 산의 일부가 휘발하여 주위의 철제 구조물을 부식시킬 우려가 있는 외에, 국소 배기해도 배기 가스에 어떠한 처리가 필요하게 된다. 그 의미에서 황산 수용액의 사용이 비용면에서 바람직하다.

〔철강재의 표면 처리 I: 수세와 강제 건조시키는 방법〕

전술한 화학 에칭 후에 수세하여 건조시키고, 전자 현미경 사진으로 관찰하면, 높이 및 안길이가 50~500nm이고, 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한단으로 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 거의 전면이 덮여 있는 경우가 많다. 구체적으로는, 상기의 화학 에칭 공정에서 황산 수용액을 적당한 조건으로 사용했을 때, 큰 꾸불꾸불한 것에 상당하는 요철면이 얻어짐과 동시에, 미세하고 불가사의한 계단 형상의 초미세 요철 형상을 가지는 표면도 동시에 형성되는 경우가 많다. 이와 같이 미크론 오더의 조도와 초미세 요철 형상의 제작이 한꺼번에 행해지는 경우, 상기 에칭 후의 수세는 특히 충분히 행하고 나서 물을 끊고, 온도 90~100℃ 이상의 고온에서 급속 건조시킨 것은 그대로 본 발명의 피착재(被着材)로서 사용할 수 있다. 표면에 변색한 녹은 나오지 않고, 깨끗한 자연 산화층으로 된다.

단, 자연 산화층만으로는 일반 환경 하, 특히 일본 내와 같이 고습도, 온난 환경 하에서는, 내식성은 불충분하다고 생각된다. 아마, 건조 하에 보관하여 접착 공정에 들어가는 것이 필요한 데다가, 접착된 복합체도 경시적으로 충분한 시간, 접합력(접착력)을 유지할 수 있을지 의문이다. 실제, 지붕 부착이지만 실질적으로 옥외에 가까운 곳에 1개월 방치한 후(일본 군마현 오오타시 스에히로쵸, 2006년 12월~2007년 1월) 파단 시험을 한 바, 약간 접합력이 저하되어 있었다. 역시 실용적으로는 명확한 표면 안정화 처리가 필요한 것 같다.

〔철강재의 표면 처리 II: 아민계 분자의 흡착을 이용하는 방법〕

전술의 화학 에칭 후에 수세하고, 이어서 암모니아, 히드라진, 또는 수용성 아민계 화합물의 수용액에 침지하고, 수세하여 건조시킨다. 암모니아 등의 광의의 아민계 물질은 상기 에칭 공정 후의 강재에 잔존한다는 것을 알 수 있다. 정확히 말하면, 건조 후의 강재를 XPS로 분석하면 질소 원자가 확인된다. 그런 까닭으로, 암모니아나 히드라진을 포함하는 광의의 아민류가 강재 표면에 화학 흡착되어 있는 것이라고 이해하였지만, 10만배 전자 현미경 관찰의 결과로 말하면, 표면에 얇은 막상의 이물질이 부착되어 있는 것처럼 보이므로, 철의 아민계 착체가 생겨 있을지도 모른다.

더 구체적으로 말하면, 암모니아수에 침지하여 얻은 강재와, 히드라진 수용액에 침지하여 얻은 강재의 10만배의 전자 현미경 사진은, 계단 상에 부착한 박피상(薄皮狀) 물질의 형태가 다른 것처럼 보인다. 이것은 도 8 (a) 및 (b)와, 도 7 (a) 및 (b)의 1만배의 사진, 10만배의 사진을 각각 비교해 주기 바란다. 어느 것으로 해도, 이들 아민류의 흡착 또는 반응은 물 분자의 흡착이나 철의 수산화물 생성 반응보다 우선하고 있는 것 같다. 그 의미에서, 적어도 에폭시계 접착제의 접합 조작을 행할 때까지의 수일~수주간은, 수분의 흡착과 그 반응에 의한 녹의 발생을 억제할 수 있다. 게다가, 접착 후의 접착력의 유지도 전술한 「철강재의 표면 처리 I」방법보다 뛰어난 것으로 예상하고 있다. 적어도 접합물을 4주간 방치한 것에서는 접합력의 저하는 없었다.

사용하는 암모니아수, 히드라진 수용액, 또는 수용성 아민의 수용액의 농도나 온도는, 엄밀한 조건 설정이 대부분 필요없다. 구체적으로는, 0.5~수% 농도의 수용액을 상온 하에서 이용하여 0.5~수분 침지하고, 수세하여 건조시킴으로써 효과가 얻어진다. 공업적으로는, 약간 악취가 있지만 염가인 1% 정도 농도의 암모니아수나, 악취가 적고 효과가 안정적인 수화 히드라진의 1%~수%의 수용액이 바람직하다.

〔철강재의 표면 처리 III: 화성 처리에 의한 방법〕

전술한 화학 에칭 후에 수세하고, 이어서 크롬, 망간, 아연 등을 포함하는 산이나 염의 수용액에 침지하여 수세함으로써, 강재 표면이 크롬, 망간, 아연 등의 금속 산화물이나 금속 인산화물로 덮여 내식성이 향상되는 것이 알려져 있다. 이것은 철 합금, 강재의 내식성 향상의 방법으로서 잘 알려져 있는 방법이고, 이 방법도 이용할 수 있다. 다만, 진정한 목적은, 실용상으로 완전이라고 말할 수 있을 것 같은 내식성의 확보가 아니라, 접착 공정까지 적어도 지장을 초래하지 않고, 접착 후에도 일체화물에 대해서 그 나름의 내식 처리, 예를 들면 도장 등을 해 두면, 접착 부분에 경시적인 지장을 초래하기 어려운 레벨(level)로 하는 것이다. 요컨대, 화성 피막을 두껍게 한 경우에는, 내식성의 관점에서는 바람직할 것이지만, 접합력으로 말하면 바람직하지 않은 것이다. 화성 피막은 필요하지만, 너무 두꺼우면 접합력은 반대로 약해진다는 것이 본 발명자들의 견해이다.

구체적인 내식의 실시 방법에 대해서 기술한다. 화성 처리액에 삼산화크롬의 희박 수용액에 침지하여 수세, 건조시킨 경우, 표면은 산화크롬(III)으로 덮여진다고 보인다. 이 표면의 전자 현미경 사진의 예를 도 10 (a) 및 도 10 (b)에 나타내었다. 도 10 (a)는 1만배이고, 도 10 (b)는 10만배의 사진이다. 이 사진으로부터 판단되듯이, 그 표면은 균일한 막상물로 덮여지는 것이 아니라, 10~30nm 직경으로 동등 높이의 돌기 형상물도 거의 100nm 정도의 거리를 두어 생겨 있었다. 또, 약산성으로 조정한 수% 농도의 과망간산칼륨의 수용액도 바람직하게 사용할 수 있었다. 이 경우의 전자 현미경 사진은 도 9 (a) 및 도 10 (b)에 나타냈지만, 표현이 어려운(규칙성이 없고, 단지 겔상의 더러운 것이 적당하게 부착한 것 같은) 이물질이 점재한 것 같은 표면이었다.

또, SPCC를 인산아연계의 수용액에 침지하는 화성 처리를 한 표면의 전자 현미경 사진을 찍었다. 도 11은 10만배의 전자 현미경 사진이다. 계단 형상의 각부(角部) 부근에 주로 이물이 부착한 것 같은 형상이고, 또한 계단의 평평한 부분에도 밀도는 낮지만 10~30nm 직경의 작은 돌기가 점재한 형태였다. 모두 수용액을 온도 45~60℃로 하여, 상기 SPCC를 0.5~수분 침지하고, 수세하여 건조시키는 것이 높은 접합력을 얻는 데는 바람직하고, 그런 까닭으로 화성 피막은 얇다. 상기한 화성 처리제에 의한 변화도, 배율이 낮은 1만배 전자 현미경 사진에서는 확인할 수 있을 것 같은 것은 아니었다.

〔철강재의 표면 처리 IV: 실란 커플링제〕

내식성, 내후성을 강재에 부여하기 위해 행하는 처리법으로서, 다수의 발명이 이루어져 제안되고 있고, 그 중에 실란 커플링제(silane coupling agent)를 흡착시키는 방법이 알려져 있다. 실란 커플링제는 친수성기와 발수성기를 분자 내에 갖게 한 화합물이고, 그 희박한 수용액에 강재를 침지하고, 수세하여 건조시키면, 친수성이 있는 강재 표면에 실란 커플링제의 친수성기측이 흡착하고, 그 결과로서 강재 전체를 실란 커플링제의 발수기측이 덮는 형태로 된다. 실란 커플링제가 흡착한 채로 에폭시계 접착제를 작용시킨 경우, 경화한 접착제와 강재 표면이 만드는 수십nm 레벨(level)의 극히 얇은 간극 내에, 물 분자가 침입해 온 경우라도, 강재를 덮는 실란 커플링제의 발수기군에 의해, 물 분자가 강재에 가까워지는 것이 억제될 가능성이 있다.

이들에 대해서는, 전술한 표면 처리 II, 및 표면 처리 III과 마찬가지로, 표면 처리 I보다 내식성이 뛰어나다고 예기할 수 있지만, 그것을 실증하는 데는 장기 시험이 필요하다. 본 발명자들이 행한 단시간의 내구성 실험에서는, 전술한 표면 처리 I, 표면 처리 II, 표면 처리 III, 및 표면 처리 IV의 방법의 어느 것을 사용하려고 하면, 적어도 접착제를 접합한 후에, 약 1주간(2007년 1월: 일본 군마현 오오타시의 지붕 부착 건물 내) 후의 파괴 데이터(전단 파단 데이터)는 초기와 거의 동등한 강도였지만, 4주간 후에는 상기 표면 처리 I의 것은 악화되었다. 좀 더 장기간의 방치 시험을 하면, 어느 방법이 가장 실용적인 것인지 판명될 수 있다고 생각된다. 다만, 실용면에서 말하자면, 강재는 도장하여 사용되는 것이 일반적이고,비도장물 시험에서 후보를 선택하고, 또한 도장한 장기 환경 시험이 필요할 것이다.

〔에폭시계 접착제 및 그 도포〕

에폭시계 접착제 자체, 뛰어난 것이 시판품으로 존재한다. 자작하는 경우라도, 원재료는 시중에서 용이하게 조달할 수 있다. 즉, 시판되는 비스페놀형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 다관능 폴리페놀형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지 등이 시판되고 있고, 이들 수지는 어느 것이라도 재료로서 사용할 수 있다. 또, 이들 에폭시 수지끼리를 다관능의 제3성분, 예를 들면 복수의 수산기를 가지는 다관능 올리고머 등과 반응시켜 이어맞춘 것도 사용할 수 있다. 이들 에폭시 수지에 다관능 아민계 화합물을 경화제로서 가하고 혼합하여 에폭시계 접착제를 이루는 것이 바람직하다.

충전재 성분, 엘라스토머(elastomer) 성분 등을 상기 성분에 가하는 것은, 그 선팽창률을 금속 합금 수준, CFRP재 수준으로 한다는 점이나, 온도 충격이 가해졌을 때의 완화제로 될 수 있다는 점에서 바람직하다. 엘라스토머 성분으로서, 전술한 수지분(에폭시 수지 성분+경화제 성분) 합계 100질량부에 대해서, 0~30질량부(30질량부 이하) 포함하는 것은 내충격성, 내온도충격성을 높이므로 바람직하다. 엘라스토머 성분이 30질량부 이상으로 너무 많으면, 접합력을 저하시키므로 바람직하지 않다. 엘라스토머 성분의 하나는, 입경 10~60μm의 가황 고무 분체이다. 10μm 직경 이상의 크기이면, 접착제 도포에 있어서도, 강재상의 초미세 오목부 형상에는 너무 커서 침입할 수 없고, 그 의미에서 앵커(anchor) 부분에는 영향을 주지 않고 오로지 접착제층에 남아 있게 된다. 그런 까닭으로, 접합력을 떨어뜨리지 않고, 또한 온도 충격에 견디는 역할을 가지게 된다.

가황 고무로서 모든 종류를 사용할 수 있지만, 실제로는 고무종에 관계없이 10μm 직경 정도로까지 분쇄하는 것이 곤란하다. 조사하였지만 미립자 가황 고무의 제조법에 대해서는, 연구 개발이 별로 행해지고 있지 않다. 본 발명자들은 액체 질소로 고무 가황물이나 고무 미가황물, 및 열가소성 수지류를 냉각한 다음, 기계 분쇄하고 분급하는 방법을 취하였다. 이 제조 효율이나 비용은 현재 상태에서는 유감스럽지만 그다지 상업적이지 않다. 또 하나는, 미가황이나 반가교성의 고무, 및 수식(修飾)한 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(super engineering plastics)이나 폴리올레핀계 수지의 사용이다. 수식한 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 예로서, 수산기 말단 폴리에테르술폰 「PES100P(미츠이화학주식회사(일본 토쿄도)제)」 등이 있다. 또, 폴리올레핀계 수지에는 에폭시계 수지에 혼합하기 쉬운 것이 이미 개발되어 있고 이들을 바람직하게 사용할 수 있다.

온도 충격에 대한 내구성은, 이론적으로는 분말 가황 고무보다 떨어진다고 본 발명자들은 보고 있지만 실제로는 아직 잘 모른다. 평가법 자체가 본 발명자들의 방법에서는 극한까지 할 수 없다. 어느 것으로 해도, 이들 미가황형의 엘라스토머라도 혼입시키는 편이 온도 충격에 강하다. 이러한 폴리올레핀계 수지로서는, 무수 말레산 변성 에틸렌계 공중합체, 글리시딜메타크릴레이트 변성 에틸렌계 공중합체, 글리시딜에테르 변성 에틸렌 공중합체, 에틸렌알킬아크릴레이트 공중합체 등이 있다.

당해 무수 말레산 변성 에틸렌계 공중합체로서는, 예를 들면 무수 말레산 그래프트 변성 에틸렌 중합체, 무수 말레산-에틸렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에스테르-무수 말레산 3원 공중합체 등을 들 수 있고, 그 중에서도 특히 뛰어난 복합체가 얻어진다는 점에서, 에틸렌-아크릴산 에스테르-무수 말레산 3원 공중합체인 것이 바람직하고, 당해 에틸렌-아크릴산 에스테르-무수 말레산 3원 공중합체의 구체적 예시로서는 「본다인(알케마주식회사제)」 등을 들 수 있다.

당해 글리시딜메타크릴레이트 변성 에틸렌계 공중합체로서는, 글리시딜메타크릴레이트 그래프트 변성 에틸렌 중합체, 글리시딜메타크릴레이트-에틸렌 공중합체를 들 수가 있고, 그 중에서도 특히 뛰어난 복합체가 얻어진다는 점에서 글리시딜메타크릴레이트-에틸렌 공중합체인 것이 바람직하고, 당해 글리시딜메타크릴레이트-에틸렌 공중합체의 구체예로서는 「본드퍼스트(스미토모화학주식회사(일본 토쿄도 츄오구)제)」 등을 들 수 있다. 당해 글리시딜에테르 변성 에틸렌 공중합체로서는, 예를 들면 글리시딜에테르 그래프트 변성 에틸렌 공중합체, 글리시딜에테르-에틸렌 공중합체를 들 수가 있고, 당해 에틸렌-알킬아크릴레이트 공중합체의 구체예로서는 「로트릴(알케마주식회사제)」 등을 들 수 있다.

〔충전재〕

충전재에 대해서 기술한다. 엘라스토머 성분을 포함하는 수지분 합계 100질량부에 대해서, 충전재 0~100질량부(100질량부 이하), 보다 바람직하게는 10~60질량부(60질량부 이하)를 더 포함하여 이루어지는 에폭시 접착제 조성물도 사용에 바람직하다. 사용하는 충전재로서 강화 섬유계에서는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등을 들 수 있고, 분말계 충전재로서는 탄산칼슘, 마이카, 유리 플레이크(glass flake), 유리 벌룬(glass balloon), 탄산마그네슘, 실리카, 탈크, 점토, 및 탄소 섬유나 아라미드 섬유의 분쇄물 등을 들 수 있다. 다음에, 구체적인 에폭시계 접착제의 조정 작업에 대해서 기술한다. 에폭시 수지 주재, 경화제, 엘라스토머, 충전재를 잘 혼합하고, 점도에 따라서는 에폭시 접착제용의 용제(일반 시판품) 소량을 혼합하여 접착제 조성물(미경화의 에폭시 접착제)로 한다. 접착제 조성물을 전 공정에서 얻은 금속 합금 부품의 필요 개소에 도포한다. 수동에 의한 붓칠이든, 자동적으로 도포하는 코팅 머신(coating machine)에 의한 도포든 어느 방법이라도 좋다.

〔에폭시계 접착제 도포 후의 처리 공정〕

필요한 표면에 도포 후, 감압 용기 또는 압력 용기에 도포물을 두고, 진공 근처까지 감압하여 수분 둔 후 대기를 넣어 상압으로 되돌리는 방법이든지, 감압하지 않고 수기압이나 수십기압의 압력 하로 한 후 상압으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 감압과 승압의 사이클(cycle)을 반복하는 방법이라도 바람직하다. 이에 의해 도포재와 금속 합금간의 공기나 가스가 빠져 도포재가 초미세 오목부 형상에 침입하기 쉬워진다. 실제의 양산에 있어서는, 압력 용기를 사용하여 고압 공기를 사용하는 것은 설비상으로도 경비상으로도 코스트업(cost up)으로 이어지므로 감압 용기를 사용한 감압/상압 되돌림 1회, 혹은 수회가 경제적일 것이다. 본 발명의 금속 합금이라면, 수회의 감압/상압 되돌림 사이클로 충분히 안정한 접합력을 얻을 수가 있다. 용기로부터 꺼내어, 상온 혹은 40℃ 정도의 환경 하에 30분 정도 이상 두는 것이 바람직하다. 즉, 이로써 에폭시계 접착제 조성물 중에 다소의 용제를 첨가한 것이라도 용제의 상당한 부분을 휘발시킬 수가 있다.

〔FRP 프리프렉〕

여기에서는 가장 경량이고 고강도인 CFRP에 대해서 본 발명이 효과적으로 이용할 수 있으므로 기술한다. 시판되는 CFRP 프리프렉(prepreg)을 그대로 사용할 수 있다. 시판품으로서는 전술한 에폭시계 접착제를 탄소 섬유 직물에 함침시킨 것, 또 미경화의 상기 에폭시 수지로부터 필름 형상물을 일단 제작하여 탄소 섬유 직물과 포갠 형태로 한 것 등이 프리프렉으로서 판매되고 있다. 또, 탄소 섬유 직물과 1액성 에폭시계 접착제를 사용하여, 스스로 CFRP 프리프렉을 용이하게 제작할 수도 있다. 사용하는 에폭시 수지는 디시안디아미드나 아민 경화형의 것이 많고, 상온에서는 B 스테이지(stage)(고체에 가깝지만 미경화 상태)를 유지하고 있고 백 수십℃로 승온하는 과정에서 일단 용융되고 그 후에 경화하도록 되어 있다.

그 의미에서, 강재 부품에 도포하는 에폭시계 접착제와 CFRP 프리프렉에 사용하는 에폭시계 미경화 수지(접착제)의 경화 온도 특성이 일치하고 있는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명자들의 실험에서는, 이러한 경화 온도 특성을 특히 조정하지 않고 가열 경화시킨 것에서도 강한 접합력을 발생시켰으므로, 상세 검토를 행하면 더 뛰어난 일체화물이 얻어진다고 보였다. 필요 형상으로 절단하고 필요한 형태로 포개어 맞추어 프리프렉 부분의 준비를 한다. 즉, 단방향 프리프렉(날실이 많고 씨실이 극히 적은 짜는 방법의 직물로부터의 프리프렉)을 복수매 포개는 경우에는 그 방향을 포개거나 각도를 기울여 포개거나 함으로써, 최종적인 CFRP 판재로서의 강도의 방향성을 제어할 수 있기 때문에, 그 조립하는 데는 많은 노하우(know-how)가 있게 된다. 또, 탄소 섬유의 정직품(正織品)에서는 날실 씨실의 수가 같고, 45°씩 각도를 바꾸어 프리프렉을 포개면 강도적으로는 전 방향에 대하여 동일하게 된다고 말해지고 있다. 요컨대, 필요한 매수, 그 포개는 방법을 미리 설계하고, 그것에 따라서 각 프리프렉을 절단하고, 설계대로 포개어 맞추어 준비를 끝낸다.

〔프리프렉의 포개어 맞추기 및 복합체의 제조 방법〕

전술한 에폭시계 접착제를 도포한 강재 부품에 전술한 FRP 프리프렉을 얹는다. 이 상태에서 가열하면, 에폭시계 접착제와 프리프렉 중의 에폭시 수지가 일단 용융되어 겔화하고, 이어서 이들이 경화한다. 확실히 접합하는 데는 양자를 꽉 누른 상태에서 가열하고, 이 접합한 사이에 포함되는 공기가 수지 용융시에 축출될 필요가 있다. 예를 들면, 강재 부품의 접합해야 할 면의 반대측 형상에 맞춘 대좌(臺座)를 미리 만들어 놓고, 알루미늄박이나 폴리에틸렌 필름을 깐 다음에 전술의 강재 부품을 놓고, 프리프렉을 얹고, 또 프리프렉 위에 폴리에틸렌 필름을 깔고, 구조재 등으로 별도 제작한 최종품 프리프렉 형상에 맞춘 고정용 부재를 얹고, 또 그 위에 질량물을 얹음으로써, 가열 경화 중에 가압과 고정을 할 수 있다.

물론, 쌍방을 꽉 눌러 가압하면서 경화시키면 좋으므로, 중력뿐만이 아니라 여러 가지의 방법을 이용할 수 있다. 항공기 부재에서는 상기와 같이 조립한 전체를 내열성의 필름 봉지로 봉하고 감압하면서 과열(過熱)하고, 전 에폭시분이 용융되었을 때에 내부의 공기가 강제적으로 빠지도록 하고 있다. 공기가 어느 정도 빠지면 프리프렉이 꽉 죄이므로, 그 후에 필름 봉지 내로 공기를 보내 승압 하에서 경화시키는 방법이다. 본 발명자들은 거기까지 행하는 실험 설비가 없으므로, 프리프렉 내의 공기는 에폭시분의 용융시에 꽉 누르고 있는 압력으로 꽤 빠질 것이라고 기대하여 실험을 행하였다. 가열은 조립한 전체를 열풍 건조기나 오토클레이브(autoclave) 중에 넣어 행하고, 통상은 110~140℃에서 수십분 두어 접착제 성분을 일단 용융시키고 다음에 겔화하고, 이 온도로부터 150~170℃로 올려 또 수십분간 가열하여 완전 경화시키는 것이 바람직하다. 최적인 온도 조건은 에폭시 성분이나 경화제 성분에 따라서 다르다. 가열 경화시킨 후에, 방랭(放冷)하고 사출 성형 금형을 떼어내고 성형물을 꺼낸다. 이형을 할 수 있도록, 기술한 알루미늄박이나 폴리에틸렌 필름을 사용한 경우에는 이것을 벗겨서 취한다.

도 1은 강판 편과 FRP를 접착하기 위한 소성 지그(jig)의 단면도이다. 도 2는 이 소성 지그(1)로 강판 편(11)과 CFRP(12)를 소성하여 제작한 시험편이고, 강판 편과 CFRP의 일체화물인 강재 복합체(10)이다. 소성 지그(1)는 강판 편(11)과 CFRP 프리프렉을 소성할 때의 고정 지그이다. 금형 본체(2)는 상면이 개방되어 있고 장방체 형상에 금형 오목부(3)가 형성되어 있다. 이 저부에는 금형 관통공(4)이 형성되어 있다. 금형 관통공(4)에는 금형 저판(5)의 저판 돌기부(6)가 삽입되어 있다. 저판 돌기부(6)는 금형 본체(2)의 금형 저판(7)으로부터 돌출하도록 돌출되어 있다. 금형 본체(2)의 저면은 금형 대좌(8) 상에 탑재되어 있다. 소성 지그(1)는 도 1에 나타내듯이 금형 저판(5)을 금형 본체(2)의 금형 오목부(3)에 삽입하여 얹은 상태에서, 도 2에 나타내는 것 같은 강판 편(11)과 CFRP(12)를 접합한 강재 복합체(10)를 소성하여 제조하기 위한 지그이다.

시험편인 이 강재 복합체(10)를 제조하는 데는, 개략하면 다음과 같은 순서로 행한다. 우선, 금형 저판(5)의 전 상면에 이형용 필름(17)을 깐다. 본 예에서는 2매 포갠 이형용 필름(17) 위에, 1.6mm 두께의 강판 편(11)과 판상의 PTFE 스페이서(spacer)(16)를 얹는다. 이 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌 수지)제의 PTFE 스페이서(16) 위와, 강판 편(11)의 단부 위에, 필요한 크기로 절단한 정직(正織)된 포(布) 형상의 탄소 섬유 직물(T-300(토오레주식회사(일본 토쿄도)제))을 3매 적층한다. 이 탄소 섬유 직물에는 미경화의 에폭시계 접착제(EP-106)의 약 1cc의 용량을 주사기로부터 토출시켜 함침시킨다. 이에 의해 CFRP 프리프렉을 제작한다.

이 CFRP 프리프렉의 적층 후에, 이형용의 폴리에틸렌 필름인 이형용 필름(13)을 강판 편(11) 및 미경화의 CFRP 프리프렉 위에 더 적층한다. 이 위에 웨이트(weight)로서 PTFE제의 PTFE 블록(block)(14, 15)을 얹는다. 또한, 필요에 따라서, 이 위에 수백g의 추(도시하지 않음)를 얹는다. 이 상태에서 소성로에 투입하고, 미경화의 CFRP 프리프렉을 경화시켜 방랭한 후, 추 및 대좌(8) 등을 떼어내어, 저판 돌기부(6)의 하단을 마루면으로 꽉 누르면 이형용 필름(13, 17)과 함께, 강판 편(11)과 CFRP를 접합한 강재 복합체(10)(도 2 참조)를 꺼낼 수 있다. PTFE 스페이서(16), 이형용 필름(17, 13)은 접착성이 없는 소재이기 때문에 CFRP(12)로부터 용이하게 벗길 수가 있다.

〔복합체의 사용예〕

도 3은 본 발명에 의한 강재 복합체와 금속 구조재(앵글(angle)재)를 볼트(bolt)·너트(nut)로 체결한 구조예를 나타낸 입체도이다. 강재 복합체(20)는 강재와 CFRP를 일체로 한 복합체이다. CFRP(21)는 프리프렉을 소성하여 제조된 판상의 구조체이다. 구조용의 앵글재(23)는 이미 만들어진 제품의 구조재이다. CFRP(21)의 단부의 표리면에는 직사각형의 판재인 보강 판재(22)가 일체로 접합되어 있다. 보강 판재(22)의 재질은 강판재이고, 전술한 접착 방법에 의해 CFRP(21)와 일체로 되도록 소성되어 미리 접합되어 있다.

CFRP(21), 이 표리에 일체로 붙여진 보강 판재(22), 및 앵글재(23)는 보강 판재(22) 위의 와셔(washer)(24), 앵글재(23)의 하면에 배치한 와셔, 너트(nut)(도시하지 않음)에 의해, 볼트(bolt)(25)로 서로 이동하지 않게 고정되어 있다. 강재로 만들어진 직사각형의 보강 판재(22)와 CFRP(21)가 접착된 강재 복합체(20)는 강력한 접착력으로 일체화되어 있다. 따라서, 보강 판재(22) 상에 볼트(25), 와셔(24)에 의해 걸리는 꽉 조이는 힘은 CFRP(21) 상에 균일하게 분산된다. 요컨대 충분한 강도로 볼트(25)와 너트를 꽉 조여도, 강재로 만들어진 보강 판재(22)만이 변형되고, 강재 복합체(20) 중의 CFRP(21)에 손상을 주지 않다. 이상과 같이, 본 발명의 강재 복합체와 그 제조 방법은 강재와 CFRP가 강력하게 접착할 수가 있다.

도 4는 평판상의 CFRP의 표리면에 강재 박판를 접착한 CFRP의 사용예를 나타내는 것이다. 이 복합 판재(26)는 중심층에 CFRP(27)가 배치되고, 이 표리면에 강재 박판(28)이 접착된 3층 구조의 예이다. 복합 판재(26)에는 관통공(29)이 뚫려 있다. 이 관통공(29)에는 볼트(30)가 삽입되고, 하부에 배치된 L자 모양의 금속제의 앵글재(31)를 관통하여 너트(도시하지 않음)에 틀어넣어져 있다. 복합 판재(26)와 앵글재(31)는 일체의 구조물로 된다. CFRP(27)는 표리면에 강재판(28)이 접착되어 있으므로, 볼트(30)로 꽉 조여져도, 볼트(30)에 의한 꽉 조이는 압력, 또는 볼트(30)와의 마찰 등에 의해 파단되지는 않는다. 따라서, 복합 판재(26)는 CFRP(27)와 강재 박판(28)의 양방의 특성을 발휘한, 가볍고 기계적 강도가 강한 구조물을 구성할 수가 있다. 요컨대, 강재 표면을 정밀하게 설계 제어함으로써, 에폭시 수지의 접합 강도를 비약적으로 높일 수가 있고, 그 접합력을 이용한 새로운 가공법, 조립법을 고안할 수 있게 된다.

이상의 CFRP와 강재의 사용예로부터 이해되듯이, 이러한 강재 복합체는 강재와 CFRP가 강하게 일체화한 경량이고 튼튼한 구조물, 부품 등을 구성할 수가 있다. 즉, 강재 부분은 형상 제작이 비교적 자유롭고, 또한 강재끼리의 결합은 볼트·너트법, 나사 고정법 등의 금속재 특유의 종래의 결합법을 이용할 수 있다. 일방의 CFRP부는 복잡한 형상보다도 판상이나 파이프(pipe)상의 형상물의 제작이 용이하고 주(主) 구조에 적합하다. 그런 까닭으로, 강재 복합체의 단부를 공지의 구조 부품으로 강재화해 두면, 조립이 볼트·너트나 나사 고정으로 용이하게 되어, 통상의 건물 또는 기계 구조물과 같이 조립/분해가 용이한 부재로 할 수가 있다.

<발명의 효과>

이상 상세히 기술한 것처럼, 본 발명의 강재 복합체와 그 제조 방법은 철강 재료인 강재와 FRP가 강하게 일체화한 경량이고 튼튼한 구조물, 부품 등을 제공할 수가 있다. 특히, CFRP 등을 주 구조로 하고, 그 강재 복합체의 단부나 결합부를 강재 부품으로 한 건축물, 기계의 본체, 기계 부품, 각종 기구 등에 채용하면, 조립, 분해가 극히 용이하게 되어, 경량화와 함께 비용 저감, 자원 절약, 에너지 절약에도 연결되는 것을 기대할 수 있다.

도 1은 강판 편과 FRP의 접착을 위한 소성용을 위한 소성 지그(jig)의 단면도이다.

도 2는 강판 편과 CFRP를 소성하여 제작한 강재 복합체이고, 인장 파단하여 양자간의 접합력을 측정하기 위한 시험편이다.

도 3은 본 발명에 의한 강재 복합체와 금속 구조재(앵글재)를 볼트·너트로 체결한 구조예를 나타낸 입체도이다.

도 4는 강판과 FRP의 일체화물과 금속 판상물을 볼트·너트로 결합 고정한 구조예를 나타낸 외관도이다.

도 5는 강판 편끼리를 에폭시 접착제로 접합한 시험편이고, 인장 파단하여 강판 편끼리의 전단 파단력을 측정하기 위한 것이다.

도 6은 각강봉(角鋼棒)의 단부끼리를 에폭시 접착제로 접합한 각상(角狀) 강재 시험편이고, 인장 파단하여 각강편(角鋼片)끼리의 인장 파단력을 측정하기 위한 것이다.

도 7 (a)는 황산 수용액으로 에칭하고, 수화 히드라진 수용액으로 처리한 SPCC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이고, 도 7 (b)는 10만의 배의 전자 현미경 사진이다.

도 8 (a)는 황산 수용액으로 에칭하고, 암모니아수로 처리한 SPCC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이고, 도 8 (b)는 10만배의 전자 현미경 사진이다.

도 9 (a)는 황산 수용액으로 에칭하고, 과망간산칼륨계 수용액으로 화성 처리한 SPCC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이고, 도 9 (b)는 10만배의 전자 현미경 사진이다.

도 10 (a)는 황산 수용액으로 에칭하고, 삼산화크롬의 수용액으로 화성 처리한 SPCC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이고, 도 10 (b)는 10만배의 전자 현미경 사진이다.

도 11은 황산 수용액으로 에칭하고, 인산아연계 수용액으로 화성 처리한 SPCC 강판 편의 10만배의 전자 현미경 사진이다.

도 12 (a)는 황산 수용액으로 에칭하고, 과망간산칼륨계 수용액으로 화성 처리한 SPHC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이고, 도 12 (b)는 10만배의 전자 현미경 사진이다.

도 13 (a)는 황산 수용액으로 에칭하고, 과망간산칼륨계 수용액으로 화성 처리한 SAPH 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이고, 도 13 (b)는 10만배의 전자 현미경 사진이다.

도 14는 황산 수용액으로 에칭하고, 과망간산칼륨계 수용계로 화성 처리한 SPCC 강판 편의 주사형 프로브(probe) 현미경에 의한 주사 곡선도이다.

도 15는 황산 수용액으로 에칭하고, 과망간산칼륨계 수용액으로 화성 처리한 SPHC 강판 편의 주사형 프로브 현미경에 의한 주사 곡선도이다.

도 16은 황산 수용액으로 에칭하고, 과망간산칼륨계 수용액으로 화성 처리한 SAPH 강판 편의 주사형 프로브 현미경에 의한 주사 곡선도이다.

도 17은 황산 수용액으로 에칭하고, 인산아연칼슘형 화성 처리액으로 화성 처리한 SPCC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이다.

도 18은 황산 수용액으로 에칭하고, 인산아연형 화성 처리액으로 화성 처리한 SPCC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이다.

도 19는 황산과 1수소2불화암모늄을 포함하는 수용액으로 에칭하고, 인산아연칼슘형 화성 처리액으로 화성 처리한 SPHC 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이다.

도 20은 황산과 1수소2불화암모늄을 포함하는 수용액으로 에칭하고, 인산아연칼슘형 화성 처리액으로 화성 처리한 SAPH 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 실시예에 의해 설명한다. 도 2는 강재와 CFRP의 복합체의 전단 파단 강도를 측정하기 위한 시험편의 입체도이다. 도 5는 강재끼리를 접착제로 접합하여, 그 전단 파단 강도를 측정하기 위한 시험편의 입체도이다. 또, 도 6은 각봉형(角棒型)으로 가공한 각강봉(角鋼棒) 편의 단부끼리를 접착한 시험편의 입체도이고, 인장 파단력을 측정하기 위한 것이다. 후술의 실시예로 구체예를 나타내는 데, 측정 등에 사용한 기기류는 이하에 나타낸 것이다.

(a) X선 표면 관찰(XPS 관찰)

수μm 직경의 표면을 깊이 1~2nm까지의 범위에서 구성 원소를 관찰하는 형식의 ESCA 「AXIS-Nova(클레이토스/주식회사 시마즈제작소(일본 쿄토부)제)」를 사용하였다.

(b) 전자선 표면 관찰(EPMA 관찰)

수μm 직경의 표면을 깊이 수μm까지의 범위에서 구성 원소를 관찰하는 형식의 전자선 마이크로애널라이저(microanalyzer) 「EPMA1600(주식회사 시마즈제작소제)」을 사용하였다.

(c) 전자 현미경 관찰

SEM형의 전자 현미경 「JSM-6700F(니혼전자주식회사(일본 토쿄도))」를 사용하여 1~2KV에서 관찰하였다.

(d) 주사형 프로브(probe) 현미경 관찰

「SPM-9600(주식회사 시마즈제작소제)」을 사용하였다.

(e) 복합체의 접합 강도의 측정

인장 시험기 「모델 1323(아이코엔지니어링주식회사(일본 오사카부)제)」을 사용하여, 인장 속도 10mm/분에서 전단 파단력을 측정하였다. 이하, 본 발명의 실시예를 접합 강도 시험의 실험예로서 설명한다.

<실시예>

이하, 실시예를 대신하여 실험예를 이하에 나타낸다.

〔실험예 1〕(강재와 접착제)

시판되는 두께 1.6mm의 냉간 압연 강재 「SPCC 브라이트」판재를 구입하고, 다수의 크기 18mm×45mm의 장방형 편으로 절단하여 이것을 강판 편으로 하였다. 이 강판 편의 단부에 구멍을 뚫고, 십 수개에 대하여 염화비닐로 코팅(coating)한 구리선을 통과시키고, 강판 편끼리가 서로 겹치지 않게 구리선을 구부려 가공하여, 전부 동시에 매달리게 하였다. 조에 알루미늄 합금용 탈지제 「NE-6(멜텍스사제)」7.5%를 포함하는 수용액을 60℃로 하고, 강판 편을 5분간 침지하여 공공의 수돗물(일본 군마현 오오타시)로 수세하였다. 다음에, 다른 침지조에 온도 40℃로 한 1.5% 가성 소다 수용액을 준비하고, 이것에 강판 편을 1분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 다른 침지조에 온도 50℃로 한 98% 황산을 10% 포함하는 수용액을 준비하고, 이것에 강판 편을 6분간 침지한 후, 이것을 이온교환수로 충분히 수세하였다. 다음에, 온도 90℃로 해 둔 열풍 건조기에 넣어 15분 건조시켰다.

2일 후, 이들의 전자 현미경 및 주사형 프로브(probe) 현미경에 의한 관찰을 행하였다. 10만배 전자 현미경에 의한 관찰 결과로부터, 높이 및 안길이가 50~500nm이고, 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 거의 전면이 덮여 있는 것을 알 수 있었다. 한편, 주사형 프로브 현미경에 의한 주사 해석에서는, 평균 길이(거칠기 곡선의 산곡(山谷)의 평균 간격)(RSm)가 1~3μm, 최대 높이 거칠기(Rz)가 0.3~1.0μm 정도의 조도가 관찰되었다. 같은 날 이 강판 편을 꺼내어, 시판되고 있는 액상 1액형 디시안디아미드 경화형 에폭시 접착제 「EP-106(세메다인사제)」을 단부에 얇게 발랐다. 바른 면을 위로 하여 데시케이터(desiccator)에 넣고, 진공 펌프로 3mmHg까지 감압하고 1분 두고 나서 공기를 넣어 상압으로 되돌렸다. 이 감압하고 상압으로 되돌리는 조작을 3회 반복하고, 데시케이터로부터 꺼내었다.

접착제를 바른 면끼리를 포개어 맞춘 접합면의 면적이 0.5cm² 정도로 되도록 2개의 클립(clip)으로 고정하였다. 이들을 온도 135℃로 한 열풍 건조기에 넣고 가열하였다. 이 40분 후에 열풍 건조기의 온도 설정을 165℃로 바꾸어, 승온을 기다려 온도 165℃로 되고 나서 20분 두어 열풍 건조기의 스위치를 끊고, 문짝을 연 채로 방랭(放冷)하였다. 이것으로 도 5에 나타내듯이, 2매의 강판 편끼리가 접합한 일체화물을 얻었다. 그 2일 후에 인장 파단 시험을 한 바, 4조의 평균으로 전단 파단력은 49MPa로 매우 강하였다. 파단 시험에 사용하지 않은 강판 편의 접착편 3쌍을 공장 내에 4주간 방치하였다. 공장은 일본 군마현 오오타시에 소재하고 있고, 방치한 것은 2006년 12월부터 2007년 1월까지이고, 통상보다 따뜻한 겨울로 강우도 있었다. 이 방치 후에 파단 시험을 한 바, 전단 파단력은 30MPa로 급감하고 있고, 습기의 침입에 의해 강재 표면이 변화한 것으로 생각되었다.

〔실험예 2〕(강재와 접착제)

실험예 1의 처리 방법과 도중까지 완전히 마찬가지로 SPCC 강판 편을 처리하였다. 즉, 황산 수용액으로 에칭하고 수세한 것까지는 완전히 마찬가지로 행하였다. 이 수세 후, 온도 25℃로 한 3.5% 농도의 일수화히드라진 수용액에 1분 침지한 후, 이것을 충분히 수세하고, 온도 67℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다. 얻어진 강판 편의 1개를 XPS 분석에 부친 바, 분명하게 질소 원자의 존재가 인지되었다. 1만배의 전자 현미경 사진을 도 7 (a)에 나타내고, 10만배의 전자 현미경 사진을 도 7 (b)에 나타낸다. 그 다음은 실험예 1과 완전히 마찬가지의 방법으로, 에폭시계 접착제 「EP-106」에 의해, SPCC 강판 편의 단부끼리를 서로 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 65MPa이었다. 파단 시험에 사용하지 않은 강판 편의 단부를 접착한 3쌍을 공장 내의 선반에 4주간 방치하였다. 공장은 일본 군마현 오오타시에 있고, 방치한 것은 2007년 1~2월이었다. 4주간 후에 파단 시험을 한 바, 전단 파단력은 63MPa이고, 경시 변화가 있었다고 인정하는 레벨(level)의 변화는 없었다.

〔실험예 3〕(강재와 접착제)

실험예 1과 도중까지 완전히 마찬가지로 SPCC 강판 편을 처리하였다. 즉, 황산 수용액으로 에칭하고, 수세한 것까지는 완전히 마찬가지로 행하였다. 이 수세 후, 25℃로 한 1% 농도의 암모니아수에 1분간 침지하고, 충분히 수세하고, 67℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다. 이 강판 편의 1만배, 10만배의 전자 현미경 사진을 도 8 (a) 및 도 8 (b)에 각각 나타내었다. 도 8 (b)의 사진으로부 터, 기본 형상은 실험예 2와 마찬가지이지만, 계단 형상의 요철의 표면에 부착되어 있는 박피상물(薄皮狀物)의 모습이 실험예 2의 것과 다르다. 그 다음은 실험예 1, 2와 완전히 마찬가지의 방법으로, 에폭시계 접착제 「EP-106」에 의해 2매의 SPCC 강판 편의 단부끼리를 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 56MPa이었다. 파단 시험에 사용하지 않은 강판 편의 접착한 3쌍을 공장 내의 선반에 4주간 방치하였다. 공장은 일본 군마현 오오타시에 소재하고 있고, 방치한 것은 2007년 1월부터 동년 2월까지였다. 4주간 후에 파단 시험을 한 바, 전단 파단력은 61MPa이고, 경시 변화가 있었다고 인정하는 레벨의 변화는 없었다.

〔실험예 4〕(강재와 접착제)

실험예 1과 도중까지 완전히 마찬가지의 방법으로 SPCC 강판 편을 처리하였다. 즉, 황산 수용액으로 에칭한 후, 이것을 수세한 것까지는 완전히 마찬가지로 행하였다. 이 수세 후, 온도 25℃로 한 1% 농도의 암모니아수에 1분간 침지하여 수세하고, 다음에 온도 45℃로 한 2% 농도의 과망간산칼륨, 1% 농도의 초산, 0.5% 농도의 수화 초산나트륨을 포함하는 수용액에 1분 침지한 후, 이것을 충분히 수세하고, 온도 90℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다. 이 강판 편의 1만배, 10만배의 전자 현미경 사진을 도 9 (a) 및 9 (b)에 나타내었다. 도 9에 나타내어져 있듯이, 기본 형상은 실험예 2, 3과 마찬가지이지만, 계단 형상의 요철 위에 부착되어 있는 박피상물의 모습이 실험예 2의 것과 다른 것을 알 수 있다. 또, 주사형 프로브 현미경에 의한 주사 해석에서는, 평균 길이(RSm)가 1.3~1.6μm, 최대 높이 거칠기(Rz)가 0.4~0.6μm 정도의 조도가 관찰되었다. 이 조도 곡선(표면 거칠기 곡 선)을 도 14에 나타내었다.

그 다음은 실험예 1, 2와 완전히 마찬가지로 하여, 에폭시계 접착제 「EP-106」으로 2매의 SPCC 강판 편의 단부끼리를 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 56MPa이었다. 파단 시험에 사용하지 않은 강판 편의 접착한 3쌍을 공장 내의 선반에 4주간 방치하였다. 공장은 일본 군마현 오오타시에 있고, 방치한 것은 2007년 1월부터 동년 2월까지였다. 3주간 후에 파단 시험을 한 바, 전단 파단력은 58MPa이고, 경시 변화가 있었다고 인정하는 레벨의 변화는 없었다.

〔실험예 5〕(강재와 접착제)

실시예 4와 도중까지 완전히 마찬가지로 SPCC 강판 편을 처리하였다. 즉, 황산 수용액으로 에칭한 후, 이것을 수세한 다음, 또 이것을 암모니아수에 침지하여, 이것을 수세한 것까지는 완전히 마찬가지로 행하였다. 이 수세 후, 온도 60℃로 한 1% 농도의 삼산화크롬을 포함하는 수용액에 1분 침지한 후, 이것을 충분히 수세하고, 온도 90℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다. 이 강판 편의 1만배 10만배의 전자 현미경 사진을 도 10 (a) 및 도 10 (b)에 나타내었다. 도 10 (a)는 1만배의 사진이고, 도 10 (b)는 10만배의 사진이다. 도 10 (a) 및 도 10 (b)로부터 판단하면, 기본 형상은 실험예 2, 3, 및 4와 마찬가지이지만, 역시 표면에 부착되어 있는 박피상물의 모습이 달랐다. 그 다음은 실험예 1 및 2와 완전히 마찬가지로 하여, 에폭시계 접착제 「EP-106」으로 SPCC 강판 편끼리를 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 60MPa이었다. 파단 시험에 사용하지 않은 접착편 3쌍을 공장 내의 선반에 4주간 방치하였다. 공장은 일본 군마현 오오타시에 있고, 방치한 것은 2007년 1~2월이었다. 4주간 후에 파단 시험을 한 바 전단 파단력은 61MPa이고, 경시 변화가 있었다고 인정하는 레벨의 변화는 없었다.

〔실험예 6〕(강재와 접착제)

실험예 4와 완전히 마찬가지의 방법에 의해 SPCC 강판 편을 처리하였지만, 단, 1% 삼산화크롬 수용액을 대신하여, 45℃로 한 0.5% 농도의 질산아연, 2.4% 농도의 인산을 포함하는 수용액에 1분간 침지하였다. 얻어진 강판 편의 10만배의 전자 현미경 사진을 도 11에 나타내었다. 도 11로부터, 역시 부착한 박피상물의 모습이 실험예 1의 것과 달랐다. 상기 이후는 실험예 4와 완전히 마찬가지의 방법에 의해, 에폭시계 접착제 「EP-106」으로 SPCC 강판 편의 단부끼리를 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 64MPa이었다. 파단 시험에 사용하지 않은 강판 편을 접착한 3쌍의 시험편을 공장 내의 선반 위에 4주간 방치하였다. 공장은 일본 군마현 오오타시에 위치하고 있고, 여기에 방치한 것은 2007년 1월부터 동년 2월까지였다. 4주간 후에 파단 시험을 한 바, 전단 파단력은 61MPa이고, 경시 변화가 있었다고 인정하는 레벨의 변화는 없었다.

〔실험예 7〕(강재와 접착제)

실험예 5와 완전히 마찬가지의 방법으로 SPCC 강판 편을 처리하였다. 즉, 탈지, 예비 염기 세정, 에칭, 및 삼산화크롬 수용액에 의한 화성 처리 후, 온도 25℃로 한 0.5% 농도의 실란 커플링제: γ글리시독시프로필트리메톡시실란 「KBM-403(신에츠화학공업주식회사(일본 토쿄도)제)」의 수용액에 1분 침지하고, 이것을 충분히 수세하였다. 그 후 온도 67℃로 한 온풍 건조기에 15분 넣어 건조시켰다. 상기 이후는 실험예 5와 완전히 마찬가지의 방법으로, 에폭시계 접착제 「EP-106」으로 SPCC 강판 편의 단부끼리를 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 64MPa이었다. 파단 시험에 사용하지 않은 강판 편을 접착한 3쌍의 시험편을 공장 내의 선반에 4주간 방치하였다. 공장은 일본 군마현 오오타시에 소재하고 있고, 방치한 것은 2007년 1월부터 동년 2월까지였다. 4주간 후에 파단 시험을 한 바, 전단 파단력은 55MPa이고, 경시 변화가 있었다고 인정하는 레벨의 변화는 없었다.

〔실험예 8〕(강재와 접착제)

시판되는 두께 3mm의 냉간 압연 강재 「SPCC」판재를 구입하고, 다수의 크기 3mm×4mm×18mm로 기계 가공하여 각강봉(角鋼棒)으로 하였다. 이 각강봉 편의 단부에 1.5mmΦ의 구멍을 뚫고, 십 수개에 대하여 염화비닐로 코팅한 구리선을 통과시키고, 이들 각강봉 편끼리가 서로 겹치지 않게 구리선을 구부려 가공하여, 전부 동시에 매달리게 하였다. 그 후의 처리, 에폭시 접착, 가열 경화 등은 실험예 2와 완전히 마찬가지의 방법으로 행하였다. 다만, 접착은 동일 형상의 각강봉 편(41)과 각강봉 편(42)의 단부끼리를 맞대고, 맞댄 형상으로 접착면(43)의 전체를 투명한 점착 테이프(도시하지 않음)로 감았다. 이것을 열풍 건조기 내에 넣고, 각강봉 편(41)과 각강봉 편(42)의 양자의 간격이 변하지 않도록 양단에 500g의 철괴를 놓았다.

경화한 각상(角狀) 강재 시험편(40)으로부터 점착 테이프를 벗겨내고, 휘발유를 적신 포(布)로 점착 테이프로부터 이행한 점착재를 닦아내어 도 6에 나타내듯 이, 봉상의 각상 강재 시험편(40)을 4개 얻었다. 이 각상 강재 시험편(40)을 인장 시험기에 걸었다. 요컨대, 이 시험에서는 전단 파단력이 아니라 인장 파단력을 측정하려고 하였다. 단면적은 3mm×4mm의 0.12cm²이다. 3조의 시험편의 평균으로 인장 파단력은 63MPa이나 되고, 실험예 2에서 얻은 전단 파단력과 거의 동등한 수치인 것을 알 수 있었다. 또, 파단면으로부터 접착제층의 두께를 측정한 바 0.13~0.17mm였다.

〔실험예 9〕(강재와 접착제)

시판되는 두께 1.6mm의 SPHC(열간 압연강) 판재를 구입하고, 다수의 크기 18mm×45mm의 장방형 편으로 절단하여 강판 편으로 하였다. 알루미늄 합금용 탈지제 「NE-6(멜텍스주식회사(일본 토쿄도)제)」7.5%를 포함하는 수용액을 60℃로 하고, 강판 편을 5분간 침지하여 공공의 수도물(일본 군마현 오오타시)로 수세하였다. 다음에, 다른 조에 40℃로 한 1.5% 농도의 가성 소다 수용액에 1분간 침지하여 수세하였다. 다음에 65℃로 한 98% 황산을 10% 포함하는 수용액을 준비하고, 이것에 강판 편을 5분 침지하고 수세하였다. 다음에 25℃로 한 1% 농도의 암모니아수에 1분간 침지하여 수세하였다. 다음에 45℃로 한 2% 농도의 과망간산칼륨과 1% 농도의 초산과 0.5% 농도의 수화 초산나트륨을 포함하는 수용액에 1분 침지하여 잘 수세하였다. 90℃로 한 온풍 건조기에 15분 넣어 건조시켰다.

청정한 알루미늄박 상에서 강판 편으로부터 구리선을 뽑아놓고, 한데 모아 싸고, 또 이것을 폴리에틸렌 봉지에 넣고 봉하여 보관하였다. 2일 후 이 중 1개를 전자 현미경 및 주사형 프로브 현미경으로 관찰하였다. 1만배, 10만배의 전자 현미경 사진 관찰의 결과를 도 12 (a), 12 (b)에 나타낸다. 이 도 12로부터 높이가 80~150nm, 안길이가 80~500nm이고, 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 거의 전면이 되어 있고, 실험예 4와 마찬가지로, 산화망간의 박피로 덮여 있는 것을 알 수 있다. 한편, 주사형 프로브 현미경에 의한 주사 해석 결과를 도 15에 나타내지만, 평균 길이(RSm)가 3~4μm, 최대 높이 거칠기(Rz)가 2~3μm 정도인 조도 곡선이 관찰되었다. 그 다음은 실험예 1과 완전히 마찬가지로, 에폭시계 접착제를 사용하여 SPHC 강판 편끼리를 접착하였다. 인장 파단 시험을 한 바, 3조의 평균으로 61MPa의 전단 파단력을 나타내었다.

〔실험예 10〕(강재와 접착제)

시판되는 두께 1.6mm의 SAPH(자동차용 열간 압연강)440 판재를 구입하고, 다수의 크기 18mm×45mm의 장방형 편으로 절단하여 강판 편으로 하였다. 이 SAPH440의 강판 편을 SPHC재를 대신하여 사용한 외에는, 실험예 9와 완전히 마찬가지로 실험을 행하였다. 강판 편의 1만배, 10만배의 전자 현미경 사진의 관찰의 결과를 도 13 (a) 및 도 13 (b)에 각각 나타내었다. SAPH440에서는 계단 형상의 주기가 SPHC, SPCC 등보다 훨씬 작고, 높이 50~100nm, 안길이가 80~200nm이고, 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상이 바탕에 있고, 이것이 산화망간의 박피로 덮여 있는 모습이 관찰되었다. 한편, 주사형 프로브 현미경에 의한 주사 해석 결과를 도 16에 나타내지만, 평균 길이(RSm)가 1.8~3.4μm, 최대 높이 거칠기(Rz)가 2.5~3.0μm 정도인 조도 곡선이 관찰되었다. 이 SAPH440 편끼리를 접착 한 것의 인장 파단 시험을 한 바, 3조의 평균으로 63MPa이었다.

〔실험예 11〕(강재와 접착제)

시판되는 SS400의 블록(block)재로부터 기계 가공으로 1.6mm×18mm×45mm의 장방형 편 다수를 제작하여 강판 편으로 하였다. 이 SS400 강판 편을 SPHC재를 대신하여 사용한 외에는 실험예 4와 완전히 마찬가지로 실험을 행하였다. 이 SS400편끼리를 접착한 것의 인장 파단 시험을 한 바, 3조의 평균으로 45MPa이었다.

〔실험예 12〕(접착제)

시판되는 액상 1액형 디시안디아미드 경화형 에폭시 접착제 「EP-106(세메다인주식회사(일본 토쿄도)제)」을 입수하였다. 한편, 폴리올레핀계 수지인 에틸렌-아크릴산 에스테르-무수 말레산 3원 공중합체 「본다인 TX8030(알케마주식회사제)」을 입수하여 액체 질소 온도에서 동결 분쇄하여 30μm 패스(pass)의 분말을 얻었다. 또, 평균 섬유 직경 9μm, 섬유 길이 3mm의 유리 섬유 「RES03-TP91(니혼판유리주식회사(토쿄도 미나토구)제)」을 입수하여, 막자사발로 가볍게 파쇄하였다. 에폭시 접착제 「EP-106」100g, 상기 분말 폴리올레핀계 수지 5g, 상기 유리 섬유 10g을 폴리에틸렌 비커(beaker)에 취하여, 충분히 교반하고, 1시간 방치하고 나서 재차 교반하여 잘 융합되게 하였다. 이것을 에폭시계 접착제로 하였다. 얻어진 접착제 조성물을 「EP-106」을 대신하여 사용한 외에는 실험예 4와 완전히 마찬가지로 실험을 행하였다. 접착제를 경화한 2일 후에 인장 파단 시험을 한 바, 4조의 평균으로 전단 파단력은 63MPa이었다.

〔실험예 13〕(접착제)

시판되는 에폭시 접착제 「EP-106」을 입수하였다. 한편, 폴리올레핀계 수지인 글리시딜메타크릴레이트-에틸렌 공중합체 「본드퍼스트 E(스미토모화학주식회사 (토쿄도 츄오구)제)」를 입수하여, 액체 질소 온도로 동결 분쇄하여 30μm 패스의 분말을 얻었다. 에폭시 접착제 「EP-106」100g, 상기 분말 폴리올레핀계 수지 5g, 유리 섬유 「RES03-TP91」10g을 폴리폴리에틸렌 비커에 취하여, 충분히 교반하고, 1시간 방치하고 나서 재차 교반하여 잘 융합되게 하였다. 이것을 에폭시계 접착제로 하였다.

얻어진 접착제를 「EP-106」을 대신하여 사용한 외에는 실험예 4와 완전히 마찬가지로 실험을 행하였다. 접착제를 경화한 2일 후에 인장 파단 시험을 한 바, 4조의 평균으로 전단 파단력은 61MPa이었다. 본 실험예와 실험예 4, 12의 결과로부터 보아 기본적인 접합력의 강도는 금속 표면의 형상이나 물성으로 결정되는 것이 분명하고, 본 실험예의 결과가 실험예 4, 12와 거의 같다고 하는 것은, 접착제 자체의 기본 성능은 본 실험예들과 「EP-106」에서 변화하고 있지 않은 것을 나타내는 것이라고 생각하였다. 실제로는 본 실험예의 접착제에는 엘라스토머(elastomer)가 포함되어 있고, 또한 선팽창률도 필러(filler)의 혼입으로 금속에 가까워져 있을 것이기 때문에, 진동을 경험한 후나 고온을 경험한 후에는 종래 상식으로부터 말하여 좋은 효과가 얻어질 것으로 예기하였다. 이들은 접착제 화학의 전선(前線) 기술자의 상식이다.

〔실험예 14〕(시판형 프리프렉의 제작)

표 1에 나타낸 레시피(recipe)로 콤파운드(compound)를 얻었다. 상온에서는 액상이 아니라 반고체상이고, 롤(roll)로 필름상으로 할 수 있었다. 이 수지 필름을 프리프렉 머신(prepreg machine)에 세트(set)하고, 강화 섬유로서 일방향으로 당겨 가지런히 한 탄소 섬유 「T-300(토오레주식회사제)」의 양면으로부터 통상의 방법에 의해 가압 하에서 압착하고, 수지 함유율 38%로 조정한 프리프렉을 얻었다. 단위 면적당 섬유 질량은 190g/m² 였다. 이 프리프렉의 제작 방법은 공개되어 있는 특허로부터 인용하여 실시하였지만, 일본 내 각사로부터 시판되고 있는 프리프렉은 거의 이와 같은 방법으로 제작되고 있는 것이라고 생각된다. 즉, 일반적으로 시판되고 있는 프리프렉이 본 발명에 사용될 수 있는지 아닌지를 확인하기 위한 실험이다.

〔실험예 15〕(복합체의 제작과 그 평가)

6mm 두께 SPCC 강판재를 절단하여, 45mm×15mm의 장방형 편을 다수 만들었다. 이것을 실험예 5와 완전히 마찬가지로 하여 액처리하였다. 즉, 알루미늄 합금용 탈지제 「NE-6」의 수용액으로 탈지 수세하고, 다음에 가성 소다 수용액으로 예비 염기세하고 수세하고, 다음에 황산 수용액으로 에칭하고 수세하였다. 다음에 암모니아수에 침지하여 수세하고, 다음에 삼산화크롬의 희박 수용액에 침지한 후, 이것을 수세하여 화성 처리를 하고, 90℃의 온풍 건조기로 건조시켰다. 액상 1액형 디시안디아미드 경화형 에폭시계 접착제 「EP-106(세메다인주식회사제)」을 상기에서 얻은 강판 편의 단부에 얇게 발랐다. 바른 면을 위로 하여, 이것을 데시케이터(desiccator)에 넣고, 진공 펌프로 3mmHg까지 감압하고, 1분 두고 나서 공기를 넣어 상압으로 되돌렸다. 이 감압하고 상압으로 되돌리는 사이클 조작을 3회 반복하고, 데시케이터로부터 꺼내었다.

한편, 도 1에 나타내는 소성 지그(jig)(1)를 준비하고, 0.05mm 폴리에틸렌 필름을 띠 모양으로 자른 이형용 필름(17)을 금형 오목부(3) 내에 깔고, 강판 편(11)과 스페이서(spacer)(16)를 놓았다. 별도 절단해 둔 탄소 섬유 「T-300(토오레주식회사제)」으로부터의 정직포(正織布)를, 도 1 중의 프리프렉(12)과 같이 깔고는 주사기로부터 나오는 에폭시계 접착제 「EP-106」을 바르면서 3매 포개었다. 사용한 「EP-106」은 약 1cc였다. 폴리에틸렌 필름인 이형용 필름(13)을 깔고 나서, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지(이하 「PTFE」)제의 누름 부재인 PTFE 블록(block)(14, 15)을 얹고 열풍 건조기에 넣었다. 또한, PTFE 블록(14, 15) 위에 각 0.5Kg의 철추를 얹어 건조기에 통전하고, 온도 135℃까지 승온시켰다. 이 온도 135℃에서 40분간 가열하고, 또 5분 작동시켜 165℃로 승온하고, 온도 165℃로 20분 보지(保持)하고, 이 건조기의 통전을 멈추어 문짝을 닫은 채로 방랭(放冷)하였다. 다음 날에 건조기로부터 꺼내고 소성 지그(1)로부터 성형물을 이형하여, 폴리에틸렌 필름제의 이형용 필름(13, 17)을 벗겨내고, 도 2에 나타내는 강재 복합체(10)를 얻었다. 같은 조작을 반복하여, 합계 8개의 강재 복합체(10)를 얻었다.

접합 후 2일째에 4개를 인장 파단 시험하였다. CFRP 부분은 사포를 씌운 1mm 두께의 SUS304 스테인레스강 편 2매로 집고, 이것을 척(chuck) 판으로 집어 고정하는 방법을 취하였다. 4조의 평균으로 전단 파단력은 60Pa로 매우 강하였다. 단, 접합 면적은 도 2에 있어서 l×m으로 하여 계산하였다. 다음에 나머지 4개에 대해서, 인장 시험기에 일체화물을 상기과 마찬가지로 끼워 넣고, 약 30MPa까지 건 곳에서 인장 조작을 멈추어 10분 방치하고, 그 후 척(chuck)을 느슨하게 하여 시험기로부터 빼내고 쉬게 하는 조작을 하였다. 다음 날, 이들에 대해서 인장 파단 시험을 한 바, 평균으로 66MPa로 접합 강도가 저하된 모습은 보이지 않았다.

〔실험예 16〕(복합체의 제작과 그 평가)

실험예 15와 동일한 1.6mm 두께 SPCC 강판재의 45mm×15mm의 장방형 편을 사용하여, 동일한 접착 강도 측정용의 시험편을 제작하였다. 즉, 강판 편으로 접착제를 도포하고, 데시케이터에 넣고, 진공 펌프로 감압하고, 상압으로 되돌리는 조작 등을 3회 반복하여, 접착제 도포 완료 강판 편을 준비하였다. 다음에, 도 1에 나타내는 소성 지그(1)를 준비하고, 실험예 15와 동일한 CFRP 프리프렉을 이용하였다. 즉, 절단해 둔 실험예 14의 프리프렉을 3매 포개고, 다음에 상부에 폴리에틸렌제의 이형용 필름(13)을 놓은 후, PTFE제의 누름 부재(14, 15)를 얹고, 소성 지그(1)를 열풍 건조기에 넣었다. 거기서, 또 누름 부재용의 PTFE 블록(14, 15) 위에 각 0.5Kg의 철추를 얹어 건조기에 통전하고, 온도 135℃까지 승온시켰다. 이 온도 135℃에서 60분간 가열하고, 또 10분 작동시켜 온도 165℃로 승온시키고, 온도 165℃에서 40분 보지하고, 통전을 멈추어 문짝을 닫은 채로 방랭하였다.

다음 날에 건조기로부터 꺼내어 소성 지그(1)로부터 성형물을 이형하고, 폴리에틸렌 필름을 벗겨내어 도 2에 나타내는 강재 복합체(10)를 얻었다. 이 접합 후 2일째에 인장 파단 시험을 하였다. CFRP 부분은 사포를 씌운 1mm 두께의 SUS304 스테인레스강 편 2매로 집고, 이것을 척 판으로 집어 고정하는 방법을 취하였다. 4조의 평균으로 전단 파단력은 58MPa로 매우 강하였다. 단, 접합 면적은 도 2에 있어서 l×m으로 하여 계산하였다.

〔실험예 17〕 (강재와 접착제)

시판되는 두께 1.6mm의 냉간 압연 강판 「SPCC」판재를 구입하고, 다수의 크기 45mm×18mm의 장방형 편으로 절단하여 이것을 강판 편으로 하였다. 이 강판 편의 단부에 관통공을 뚫고, 샌드블래스트기(sandblast machine)로 양면에 블래스트(blast)를 걸어 부착되어 있던 녹을 제거하였다. 이 복수개의 강판 편에 대하여, 염화비닐로 코팅한 구리선을 통과시키고, 강판 편끼리가 서로 겹치지 않게 구리선을 구부려 가공하여, 전부 동시에 매달리게 하였다. 침지조에 알루미늄용 탈지제 「NE-6(멜텍스주식회사제)」을 7.5% 포함하는 수용액을 주입하고, 이 온도를 75℃로 하고, 강판 편을 5분간 침지한 후, 이것을 수세하였다.

다음에, 다른 침지조에 온도 40℃로 한 1.5% 가성 소다 수용액을 준비하고, 이것에 강판 편을 1분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 다른 침지조에 온도 50℃로 한 98% 황산 5%를 포함하는 수용액을 준비하고, 이것에 강판 편을 0.25분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 온도 25℃로 한 1% 농도의 암모니아수에 1분간 침지하고 수세하였다. 다른 침지조에 온도 65℃로 한 질산칼슘을 1.3%, 인산아연을 0.5%, 질산아연을 0.5%, 80% 인산을 0.5%, 아질산소다를 0.02% 포함하는 수용액을 준비하였다. 이것은 소위 인산아연칼슘형의 화성 처리액이다. 이 화성 처리액에 1분 침지하고, 이온교환수로 충분히 수세하고, 90℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다.

이 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진을 도 17에 나타내었다. 도 17의 사진으로부터 관찰되듯이, 이 1만배의 전자 현미경 사진의 관찰에서는, 3~4μm 직경의 표면이 원활한 천연석(정원석) 형상물과 미세 요철 주기가 있는 조면의 쌍방이 반반 정도의 비율로 확인될 수 있었다. 압연 강판 특유의 펄라이트(pearlite) 구조는 보이지 않고 완전히 묻혀 있었다. 한편, 주사형 프로브 현미경으로 20μm를 5회 주사하여, 평균 길이(Rsm)를 구한 바, 2.5~4.0μm이고, 최대 높이 거칠기(Rz)는 1.8~2.4μm였다. 그 다음은 실험예 1과 완전히 마찬가지의 방법으로 에폭시계 접착제 「EP-106」으로, SPCC 강판 편의 단부끼리를 서로 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 60MPa이었다.

〔실험예 18〕(강재와 접착제)

시판되는 두께 1.6mm의 냉간 압연 강판 「SPCC」판재를 구입하고, 다수의 크기 45mm×18mm의 장방형 편으로 절단하여, 이것을 강판 편으로 하였다. 이 강판 편의 단부에 관통공을 뚫고, 샌드블래스트기로 양면에 블래스트를 걸어 부착되어 있던 녹을 제거하였다. 이 복수개에 대하여, 염화비닐로 코팅한 구리선을 통과시키고, 강판 편끼리가 서로 겹치지 않게 구리선을 구부려 가공하여, 전부 동시에 매달리게 하였다. 침지조에 알루미늄용 탈지제 「NE-6(멜텍스주식회사제)」7.5%를 포함하는 수용액을 주입하고, 이 온도를 75℃로 하고, 이 수용액에 강판 편을 5분간 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 다른 침지조에 온도 40℃로 한 1.5% 가성 소다 수용액을 준비하고, 이 강판 편을 1분 침지한 후, 이것을 수세하였다.

또한, 다른 침지조에 온도 50℃로 한 98% 황산 5%를 포함하는 수용액을 준비하고, 이것에 강판 편을 0.25분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 온도 25℃로 한 1% 농도의 암모니아수에 1분간 침지한 후, 이것을 수세하였다. 또한, 다른 침지조에 온도 65℃로 한, 산화아연을 0.2%, 염기성 탄산니켈을 0.2%, 규불화나트륨을 0.2%, 인산을 1.2% 포함하는 수용액을 준비하였다. 이 수용액은 소위 인산아연형의 화성 처리액이다. 이 화성 처리액에 1분 침지한 후, 이온교환수로 충분히 수세하고, 90℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다.

이 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진을 도 18에 나타내었다. 도 18의 사진으로부터 관찰되듯이, 이 1만배의 전자 현미경 관찰에서는, 장단 직경이 1.5~5μm인 표면이 원활한 천연석 형상물과 미세 요철 주기가 있는 조면의 쌍방이 반반 정도의 비율로 확인될 수 있었다. 압연 강판 특유의 펄라이트 구조는 보이지 않고 완전히 묻혀 있었다. 한편, 주사형 프로브 현미경으로 20μm를 5회 주사하여 평균 길이(Rsm)를 구한 바, 2.7~4.5μm이고, 최대 높이 거칠기(Rz)는 2~2.5μm였다. 그 다음은, 실험예 1과 완전히 마찬가지의 방법으로 에폭시계 접착제 「EP-106」으로, SPCC 강판 편의 단부끼리를 서로 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 59MPa이었다.

〔실험예 19〕(강재와 접착제)

시판되는 두께 1.6mm의 열간 압연 강재 「SPHC」판재를 구입하고, 다수의 크기 45mm×18mm의 장방형 편으로 절단하여, 이것을 강판 편으로 하였다. 이 강판 편의 단부에 관통공을 뚫고, 샌드블레스트기로 양면에 블래스트를 걸었다. 이 강판 편의 십 수개의 관통공에 염화비닐로 코팅한 구리선을 통과시키고, 강판 편끼리가 서로 겹치지 않게, 구리선을 구부려 가공하여, 전부 동시에 매달리게 하였다. 침지조에 알루미늄용 탈지제 「NE-6(멜텍스주식회사제)」7.5%를 포함하는 수용액을 주입하고, 이 수용액의 온도를 60℃로 하고, 이 수용액에 강판 편을 5분간 침지한 후, 이것을 수세하였다.

다음에, 다른 침지조에 온도 40℃로 한 1.5% 가성 소다 수용액을 준비하고, 이러한 강판 편을 1분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 다른 침지조에 온도 65℃로 한 98% 황산 10%와 1수소2불화암모늄 1%를 포함하는 수용액을 준비하고, 이것에 강판 편을 0.5분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 온도 25℃로 한 1% 농도의 암모니아수에 1분간 침지한 후, 이것을 수세하고, 다음에 온도 40℃로 한, 질산칼슘을 1.3%, 인산아연을 0.5%, 질산아연을 0.5%, 80% 인산을 0.5%, 아질산소다를 0.02% 포함하는 수용액에 1분 침지한 후, 이것을 이온교환수로 충분히 수세하고, 온도 90℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다.

이 강판 편의 1만배의 전자 현미경 사진을 도 19에 나타내었다. 도 19의 사진으로부터 관찰되듯이, 1만배의 전자 현미경 사진에 의한 관찰에서는, 장단 직경이 2~3μm인 표면이 원활한 천연석 형상의 형상물과 미세 요철 주기가 있는 조면의 쌍방이 반반 정도의 비율로 확인될 수 있었다. 압연 강판 특유의 펄라이트 구조는 보이지 않고 완전히 묻혀 있었다. 한편, 주사형 프로브 현미경으로 20μm를 5회 주사하여 평균 길이(Rsm)를 구한 바, 3~5μm이고, 최대 높이 거칠기(Rz)는 1.8~2.4μm였다. 그 다음은 실험예 1과 완전히 마찬가지의 방법으로 에폭시계 접착제 「EP-106」으로, SPCC 강판 편의 단부끼리를 서로 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 58MPa이었다.

〔실험예 20〕(강재와 접착제)

시판되는 두께 1.6mm의 자동차용 열간 압연 강재 「SAPH440」판재를 구입하고, 다수의 크기 45mm×18mm의 장방형 편으로 절단하여, 이것을 강판 편으로 하였다. 이 강판 편의 단부에 관통공을 뚫고, 샌드블레스트기로 양면에 블래스트를 걸었다. 이 십 수개의 강판 편의 관통공에 염화비닐로 코팅한 구리선을 통과시키고, 강판 편끼리가 서로 겹치지 않게 구리선을 구부려 가공하여, 전부 동시에 매달리게 하였다. 침지조에 알루미늄용 탈지제 「NE-6(멜텍스주식회사제)」7.5%를 포함하는 수용액을 주입하고, 이 온도를 60℃로 하고, 이 수용액에 강판 편을 5분간 침지한 후, 이것을 수세하였다.

다음에, 다른 침지조에 온도 40℃로 한 1.5% 가성 소다 수용액을 준비하고, 이 수용액에 이 강판 편을 1분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 다른 조에 온도 65℃로 한 98% 황산 10%와 1수소2불화암모늄 1%를 포함하는 수용액을 준비하고, 이 수용액에 강판 편을 0.5분 침지한 후, 이것을 수세하였다. 다음에, 온도 25℃로 한 1% 농도의 암모니아수에 1분간 침지한 후, 이것을 수세하였다. 또한, 온도 40℃로 한, 질산칼슘을 1.3%, 인산아연을 0.5%, 질산아연을 0.5%, 80% 인산을 0.5%, 아질산소다를 0.02% 포함하는 수용액에 1분 침지한 후, 이것을 이온교환수로 충분히 수세한 후, 이것을 온도 90℃로 한 온풍 건조기 내에 15분 넣어 건조시켰다.

이 강판 편의 전자 현미경 사진을 도 20에 나타내었다. 도 20의 사진으로부터 관찰되듯이, 이 1만배의 전자 현미경 관찰에서는, 장단 직경이 2~4μm인 표면 이 원활한 천연석 형상의 형상물과 미세 요철 주기가 있는 조면의 쌍방이 반반 정도의 비율로 확인될 수 있었다. 압연 강판 특유의 펄라이트(pearlite) 구조는 보이지 않고 완전히 묻혀 있었다. 한편, 주사형 프로브 현미경으로 20μm를 5회 주사하여 평균 길이(Rsm)를 구한 바, 2.5~4.0μm이고, 최대 높이 거칠기(Rz)는 1.8~2.4μm였다. 그 다음은 실험예 1과 완전히 마찬가지의 방법으로 에폭시계 접착제 「EP-106」으로, SPCC 강판 편의 단부끼리를 서로 접착하였다. 그 인장 파단 시험에 의한 전단 파단력은 60MPa이었다.

Claims

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화학 에칭에 의한, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서, 높이 50~150nm, 안길이 80~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 그 표면이 금속 산화물 또는 금속 인산화물의 박층인 강재제의 제1금속 부품과,

상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
화학 에칭에 의한, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서, 높이 80~150nm, 안길이 80~200nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 그 표면이 금속 산화물 또는 금속 인산화물의 박층인 강재제의 제1금속 부품과,

상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
화학 에칭에 의한, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서, 높이 80~150nm, 안길이 80~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 그 표면이 금속 산화물 또는 금속 인산화물의 박층인 강재제의 제1금속 부품과,

상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
화학 에칭에 의한, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서, 높이 50~100nm, 안길이가 80~200nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 그 표면이 금속 산화물 또는 금속 인산화물의 박층인 강재제의 제1금속 부품과,

상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
화학 에칭에 의한, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도가 있고, 또한 그 표면은 전자 현미경 관찰에서 장단 직경이 2~5μm인 표면이 원활한 천연석 형상물이 미세 요철 주기가 있는 조면 위에 산재 또는 모여서 존재하는 형태가 보이고, 전자 현미경에서의 상기 조면의 관찰에서, 장단 직경 10~400nm의 각석 형상이나 입경 형상물이 평면 상에 모여서 존재하고 있거나 또는 그들이 더 모여 있게 되어 서로 겹쳐 있는 형태의 초미세 요철 형상으로 덮여 있는 것이 관찰되고, 또한 그 표면이 인산아연 또는 인산아연칼슘으로 이루어지는 박층인 강재 부품과,

상기 초미세 요철 형상에 침입한 에폭시계 접착제(1)를 접착제로 하여 접착된 다른 피착재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
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제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1금속 부품의 표면을 이루는 금속 산화물 또는 금속 인산화물이, 크롬 산화물, 망간 산화물, 및 아연의 인산화물로부터 선택되는 하나의 산화물인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피착재는 상기 초미세 요철 형상이 형성된 강재제의 제2금속 부품인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피착재는 상기 에폭시계 접착제를 포함하고 장섬유, 단섬유, 및 섬유포로부터 선택되는 1종 이상을 충전, 적층하여 강화한 섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 초미세 요철 형상의 조도는, 평균 길이(RSm)가 0.8~10μm, 최대 높이(Rz)가 0.2~5μm인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화학 에칭은 비산화성 강산 수용액에 침지하는 것인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화학 에칭이 황산을 포함하는 수용액에 침지하는 것인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 에폭시계 접착제의 경화물(1)의 수지는, 수지분 합계 100질량부에 대해서 엘라스토머 성분이 30질량부 이하가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 에폭시계 접착제의 경화물(1)은, 수지분 합계 100질량부에 대해서 충전제의 합계가 100질량부 이하로 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제18항에 있어서,

상기 충전제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 및 아라미드 섬유로부터 선택되는 1종 이상의 강화 섬유, 및 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 실리카, 탈크, 점토, 및 유리로부터 선택되는 1종 이상의 분말 필러인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
제17항에 있어서,

상기 엘라스토머 성분은 1~15μm의 입경이고, 가황 고무 분체, 반가교 고무, 미가황 고무, 수산기 말단 폴리에테르술폰의 융점 연화점이 300℃ 이상인 말단 수식형의 열가소성 수지, 및 폴리올레핀계 수지로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 강재 복합체.
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강재를 기계적 가공으로 형상화하는 형상화 공정과,

상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한히 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브 현미경 관찰로 해석하여, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과,

상기 공정 후의 상기 강재를, 6가 크롬 화합물, 과망간산염, 인산아연계 화합물, 암모니아, 히드라진, 및 수용성 아민계 화합물로부터 선택되는 1종을 포함하는 수용액에 침지 처리하는 추가 공정과,

상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과,

상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어지는 강재 복합체의 제조 방법.
강재를 기계적 가공으로 형상화하는 형상화 공정과,

상기 형상화된 상기 강재 부품의 표면에, 전자 현미경 관찰로 보아, 높이 및 안길이가 50~500nm이고 폭이 200~9,000nm인 계단이 무한단으로 이어진 형상의 초미세 요철 형상으로 전면이 덮여 있고, 또한 이 초미세 요철 형상으로 구성되는 큰 요철이 주사형 프로브 현미경 관찰로 해석하여, 평균 길이(RSm)가 1~10μm이고, 최대 거칠기 높이(Rz)가 0.2~5μm인 조도를 주는 화학 에칭을 포함하는 액처리 공정과,

상기 공정 후의 상기 강재를 6가 크롬 화합물, 과망간산염, 인산아연계 화합물, 암모니아, 히드라진, 및 수용성 아민계 화합물로부터 선택되는 1종을 포함하는 수용액에 침지 처리하는 추가 공정과,

상기 초미세 요철 형상에 에폭시계 접착제를 도포하는 공정과,

접착제를 도포한 상기 강재를 밀폐 용기에 수납하여 감압하고, 그 후에 가압하는 조작을 행하는 접착제에 배어들게 하는 공정과,

상기 에폭시계 접착제가 도포된 상기 초미세 요철 형상에 다른 피착재를 접착하는 접착 공정으로 이루어지는 강재 복합체의 제조 방법.