KR101755483B1

KR101755483B1 - 이종소재 접합 구조체

Info

Publication number: KR101755483B1
Application number: KR1020150128557A
Authority: KR
Inventors: 장준호
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-07-10
Also published as: CN106523486A; CN106523486B; KR20170030964A; US20170074310A1; US9651076B2; DE102015224582A1

Abstract

이종소재 접합 구조체가 개시된다. 개시된 이종소재 접합 구조체는 플라스틱 복합판재와 금속판재가 접합된 것으로서, 플라스틱 복합판재를 관통하여 금속판재에 압입되며 소성 변형된 셀프 피어싱 리벳을 포함하고, 플라스틱 복합판재는 플라스틱 수지의 기지재에 자기치유제를 함유하는 자기치유 캡슐과, 자기치유제와 중합을 일으키는 촉매를 포함하며, 플라스틱 복합판재의 관통 부위 주변에서 기지재의 크랙에 의해 자기치유 캡슐이 파괴되며, 자기치유 캡슐에서 흘러나온 자기치유제가 크랙의 틈새로 채워지고 촉매와 중합을 일으키며 크랙 부위가 치유된 것으로 구비될 수 있다.

Description

이종소재 접합 구조체 {ADHERING STRUCTURE OF DIFFERENT KINDS OF MATERIALS}

본 발명의 실시예는 이종소재 접합 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복합소재와 금속소재의 이종소재 접합 구조체에 관한 것이다.

최근에는 차체의 고강도 경량화 추세에 따라 차체 소재로서, 초고장력강 등과 같은 강판, 알루미늄 또는 마그네슘 등과 같은 비철 금속판재, 이 뿐만 아니라 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS) 또는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 등과 같은 플라스틱 복합소재의 판재를 적용하는 사례가 빈번해 졌다.

여기서, 플라스틱 복합소재는 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 항공 분야나 자동차 분야에서 주요한 재료 중 하나로 각광받고 있으며, 당 업계에서는 플라스틱 복합소재의 향후 사용이 더욱 확대되고, 제조량 또한 비약적으로 증가될 것으로 기대하고 있다.

플라스틱 복합소재는 플라스틱 수지류를 탄소섬유 또는 유리섬유에 함침하여 경화시킨 것으로, 예를 들면 탄소섬유 또는 유리섬유를 와인딩 모양이나 직물 모양으로 제조한 후, 탄소섬유 또는 유리섬유를 플라스틱 수지류에 함침하여 경화시킴으로써 제조될 수 있다.

즉, 플라스틱 수지류는 경도가 우수한 반면 인장강도가 약해 쉽게 끊어지고, 탄소섬유는 인장강도가 높지만 굽힘 반발력이 없기 때문에, 플라스틱 복합소재는 이들 플라스틱 수지류와 탄소섬유를 결합하여 제조될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 플라스틱 복합소재를 판재로서 제조하고 그 플라스틱 복합판재를 차체에 적용하기 위해서는 플라스틱 복합판재와 금속판재의 접합이 가능해야 하는데, 두 소재의 물성적 특성에 의해 레이저 용접이나 스폿 용접은 불가능하다.

이에 당 업계에서는 접착제를 이용한 본딩 방식이나 체결부품을 이용한 기계적인 접합 방식의 매우 제한적인 접합 방식으로서 이종소재의 플라스틱 복합판재와 금속판재를 접합하고 있는 실정이다.

그 중에서 체결부품을 이용한 플라스틱 복합판재와 금속판재의 기계적인 접합 방식으로는 셀프 피어싱 리벳을 이용한 리벳 접합 기술을 예로 들 수 있다. 셀프 피어싱 리벳을 이용한 기계적인 접합 기술은 접합부의 형상이 스폿 용접과 거의 유사하여 플라스틱 복합판재와 금속판재의 접합부 설계 변경을 최소화 할 수 있다.

이와 같은 셀프 피어싱 리벳을 이용한 기계적인 접합 기술은 펀칭 압력으로 셀프 피어싱 리벳을 플라스틱 복합판재에 관통시키고, 금속판재에 압입하며 소성 변형시킴으로써 플라스틱 복합판재와 금속판재를 접합할 수 있다.

그런데, 셀프 피어싱 리벳을 이용한 기계적인 접합 기술은 셀프 피어싱 리벳이 플라스틱 복합판재를 그대로 관통하며 그 플라스틱 복합판재에 단순 접촉한 상태로 금속판재와 결합하므로, 플라스틱 복합판재의 셀프 피어싱 리벳 관통부 주변이 손상될 수 있고, 금속판재에 대한 플라스틱 복합판재의 접합력이 저하될 수 있다.

상기와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 플라스틱 복합판재의 셀프 피어싱 리벳 관통부 주변이 손상되는 것을 최소화 할 수 있고, 금속판재에 대한 플라스틱 복합판재의 접합력을 증대시킬 수 있도록 한 이종소재 접합 구조체를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체는, 플라스틱 복합판재와 금속판재가 접합된 것으로서, 상기 플라스틱 복합판재를 관통하여 상기 금속판재에 압입되며 소성 변형된 셀프 피어싱 리벳을 포함하고, 상기 플라스틱 복합판재는 플라스틱 수지의 기지재에 자기치유제를 함유하는 자기치유 캡슐과, 상기 자기치유제와 중합을 일으키는 촉매를 포함하며, 상기 플라스틱 복합판재의 관통 부위 주변에서 상기 기지재의 크랙에 의해 상기 자기치유 캡슐이 파괴되며, 상기 자기치유 캡슐에서 흘러나온 자기치유제가 크랙의 틈새로 채워지고 상기 촉매와 중합을 일으키며 상기 크랙 부위가 치유된 것으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 자기치유제는 촉매와 중합을 일으키며 상기 셀프 피어싱 리벳 표면과 플라스틱 복합판재의 관통 부위를 상호 접착할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체는, 상기 플라스틱 복합판재는 상기 기지재에 접착제를 함유하는 접착제 캡슐을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체는, 상기 셀프 피어싱 리벳이 관통하는 플라스틱 복합판재의 관통 부위에서 상기 접착제 캡슐이 파괴되며, 상기 접착제 캡슐에서 흘러나온 접착제에 의해 상기 셀프 피어싱 리벳 표면과 플라스틱 복합판재의 관통 부위가 상호 접착될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 셀프 피어싱 리벳은, 상기 플라스틱 복합판재를 지지하는 헤드부와, 상기 헤드부에 일체로 연결되며 상기 플라스틱 복합판재를 관통하는 섕크부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체는, 상기 섕크부의 표면과 상기 플라스틱 복합판재 관통 부위가 상기 접착제에 의해 접착될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체는, 상기 접착제 캡슐이 파괴되며 흘러나온 상기 접착제가 상기 크랙의 틈새에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 자기치유제의 성분이 dicyclopentadiene 혹은 polydimethylsiloxane과 polydiethoxysiloxane의 혼합물로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 촉매의 성분이 bis (tricyclohexylphosphine)benzylidine ruthenium dichloride 혹은 di-n-butyltin dilaurate로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 자기치유 캡슐 및 접착제 캡슐의 캡슐 외피 성분이 우레아-포름알데히드(Urea-formaldehyde)로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체에 있어서, 상기 플라스틱 복합판재가 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 혹은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들은 자기치유 캡슐을 통해 플라스틱 복합판재의 접합 부위 주변 손상을 최소화 할 수 있고, 접착제 캡슐을 통해 금속판재에 대한 플라스틱 복합판재의 접합력을 더욱 증대시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체에 적용되는 플라스틱 복합판재의 일부를 도시한 단면 구성도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체의 접합방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)는 차체 패널과 같은 차체 조립용 부품으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 이종소재 접합 구조체(100)는 차체 패널로 사용되는 두 매 이상의 판재(1, 2)가 일체로 접합된 것일 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)는 차체 패널의 경량화를 도모하기 위해, 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)의 이종 소재가 일체로 접합된 것일 수 있다.

상기에서와 같은 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)는 차체용 패널에 적용되는 것에 반드시 한정되지 않고, 차체용 멤버 및 프레임 등과 같은 각종 차체 구조물에 적용될 수도 있다.

더 나아가, 본 발명의 보호범위가 차체에 조립되는 판재 부품으로 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 소정의 판재 부품들이 조립된 다양한 종류 및 용도의 구조물이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

한편, 상기 플라스틱 복합판재(1)는 플라스틱 복합소재를 판재로 제조한 것으로서, 그 플라스틱 복합소재는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)을 포함할 수 있고, 더 나아가서는 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic)을 포함할 수 있다.

이러한 플라스틱 복합판재(1)는 스틸 소재 대비 강도 및 탄성율이 우수하고 반복 피로에 뛰어나며, 열팽창 계수가 작기 때문에 치수 안정성이 뛰어나고, 전기 전도성, 내식성, 진동 감쇠 성능이 우수한 특성이 있다.

여기서, 플라스틱 복합판재(1)는 섬유 소재에 플라스틱 수지재가 함침된 다수 매의 소재 레이어들이 적층되고 그 수지재가 경화되면서 판재로 구성될 수 있다.

다른 한편, 금속판재(2)는 일반적인 강판, 스테인레스 스틸 및 고장력강으로 이루어진 판재를 포함할 수 있고, 알루미늄 및 마그네슘 소재 등과 같은 비철 합금 소재로 이루어진 판재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)가 기계적인 접합 방식으로 접합된 것으로서, 플라스틱 복합판재(1)의 접합 부위 주변의 손상을 최소화하면서 금속판재(2)에 대한 플라스틱 복합판재(1)의 접합력이 더욱 증대된 이종소재 접합 구조체(100)를 제공한다.

이하에서는 도면을 기준으로 금속판재(2)의 상면에 플라스틱 복합판재(1)가 겹쳐진 상태에서 그 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)가 기계적인 접합 방식으로 접합되는 예를 설명하기로 한다.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)의 기준 위치 및 접합 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 이종소재 접합 구조체(100)는 플라스틱 복합판재(1)를 관통하여 금속판재(2)에 압입되며 소성 변형된 셀프 피어싱 리벳(10)을 포함할 수 있다.

상기 셀프 피어싱 리벳(10)은 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)가 겹쳐진 상태에서, 펀치에 의해 플라스틱 복합판재(1)를 관통하며, 다이(당 업계에서는 "엔빌" 이라고도 한다)의 성형 골을 따라 외측으로 벌어지고, 금속판재(2)에 압입되면서 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)를 접합할 수 있다.

이러한 셀프 피어싱 리벳(10)은 헤드부(11)와, 그 헤드부(11)에 일체로 연결되는 섕크부(13)를 포함한다. 상기 헤드부(11)는 플라스틱 복합판재(1)의 리벳팅 타겟 지점을 지지하는 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 섕크부(13)는 펀치의 가압력에 의해 플라스틱 복합판재(1)를 피어싱 하고, 다이의 성형 골을 따라 소성 변형되며 금속판재(2)에 압입될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 플라스틱 복합판재(1)는 도 2에서와 같이, 소재 레이어(1a)에 플라스틱 수지의 기지재(1b)가 함침되어 경화된 것으로서, 그 기지재(1b)에 자기치유 캡슐(30), 촉매(50) 및 접착제 캡슐(70)을 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 자기치유 캡슐(30)은 자기치유제(33)를 함유하고 있는데, 그 자기치유제(33)를 캡슐화 하는 캡슐 외피(31)를 포함한다.

상기 캡슐 외피(31)는 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13)가 플라스틱 복합판재(1)의 리벳팅 타겟 지점을 관통할 때, 그 관통 부위의 주변에서 발생하는 크랙에 의해 파괴될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡슐 외피(31)는 우레아-포름알데히드(Urea-formaldehyde)로 이루어질 수 있다.

상기 자기치유제(33)는 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위 주변에서 발생하는 크랙을 자기치유하는 액상 물질로서, 크랙에 의해 파괴된 캡슐 외피(31)에서 흘러나와 그 크랙에 채워지고, 뒤에서 더욱 설명될 촉매(50)와 중합이 진행되며 크랙을 자기치유할 수 있다. 이러한 자기치유제(33)는 dicyclopentadiene 혹은 polydimethylsiloxane과 polydiethoxysiloxane의 혼합물을 포함한다.

여기서, 상기 자기치유제(33)는 셀프 피어싱 리벳(10)의 플라스틱 복합판재(1) 관통 시, 그 관통 부위에서 파괴되는 캡슐 외피(31)로부터 흘러나오고, 촉매(50)와 접촉하며 중합이 진행됨으로써 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13) 표면과 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위를 상호 접착할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 촉매(50)는 자기치유 캡슐(30)과 함께 기지재(1b)에 존재하는 것으로, 자기치유 캡슐(30)에서 흘러나온 자기치유제(33)와 접촉하며 중합을 일으키는 것이다.

상기한 촉매(50)는 예를 들어 bis (tricyclohexylphosphine)benzylidine ruthenium dichloride 혹은 di-n-butyltin dilaurate로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 접착제 캡슐(70)은 자기치유 캡슐(30)과 함께 기지재(1b)에 존재하는 것으로, 접착제(73)를 함유하며 그 접착제(73)를 캡슐화 하는 캡슐 외피(71)를 포함한다.

상기 캡슐 외피(71)는 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13)가 플라스틱 복합판재(1)의 리벳팅 타겟 지점을 관통할 때, 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위에서 파괴되며, 더 나아가 그 관통 부위 주변에서 발생하는 크랙에 의해 파괴될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡슐 외피(71)는 우레아-포름알데히드(Urea-formaldehyde)로 이루어질 수 있다.

상기 접착제(73)는 셀프 피어싱 리벳(10)의 플라스틱 복합판재(1) 관통 시, 그 관통 부위에서 파괴되는 캡슐 외피(71)로부터 흘러나와 셀프 피어싱 리벳(10)의 표면과 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위를 상호 접착할 수 있다. 즉, 상기 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13) 표면과 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위는 접착제(73)에 의해 상호 접착될 수 있다.

그리고, 상기 접착제(73)는 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위 주변에서 발생하는 크랙에 의해 파괴되는 캡슐 외피(71)로부터 흘러나와 그 크랙의 틈새에 채워지며 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위 주변의 손상을 치유할 수도 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 이종소재 접합 구조체(100)의 접합방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체의 접합방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시예에서는 도 3의 (a)에서와 같이, 서로 겹쳐진 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)를 셀프 피어싱 리벳 시스템의 다이(도면에 도시되지 않음)에 셋팅한 상태로, 펀치를 통해 셀프 피어싱 리벳(10)의 헤드부(11)에 소정의 가압력을 인가한다.

그러면, 본 발명의 실시예에서는 도 3의 (b)에서와 같이, 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13)가 플라스틱 복합판재(1)를 관통(피어싱) 하고, 다이의 성형 골을 따라 외측 방향으로 벌어지며 금속판재(2)에 압입됨으로써 플라스틱 복합판재(1)와 금속판재(2)를 일체로 접합할 수 있다.

상기한 과정에 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13)가 플라스틱 복합판재(1)의 리벳팅 타겟 지점을 관통할 때, 그 관통 부위의 주변에서는 도 4의 (a)에서와 같이 크랙(9)이 발생한다.

이에, 상기 플라스틱 복합판재(1)의 기지재(1b)에 포함되어 있는 자기치유 캡슐(30)은 도 4의 (b)에서와 같이 상기 크랙(9)에 의해 캡슐 외피(31)가 파괴된다.

그러면, 본 발명의 실시예에서는 자기치유 캡슐(30)의 캡슐 외피(31)가 파괴되면서 자기치유제(33)가 흘러나오는데, 그 자기치유제(33)는 크랙(9)의 틈새에 채워지고, 도 4의 (c)에서와 같이 주위의 촉매(50)와 접촉하며 중합이 진행되면서 그 크랙 부위의 자기치유가 이루어진다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 자기치유제(33)가 촉매(50)와 접촉하며 중합이 진행됨으로써, 도 5에서와 같이 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13) 표면과 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위를 상호 접착할 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 도 6에서와 같이, 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13)가 플라스틱 복합판재(1)의 리벳팅 타겟 지점을 관통할 때, 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위에서 접착제 캡슐(70)의 캡슐 외피(71)가 파괴된다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위에서 파괴되는 캡슐 외피(71)로부터 접착제(73)가 흘러나오게 되며, 그 접착제(73)를 통해 셀프 피어싱 리벳(10)의 섕크부(13) 표면과 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위를 상호 접착할 수 있다.

다른 한편, 본 발명의 실시예에서 접착제 캡슐(70)은 도 7에서와 같이, 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위 주변에서 발생하는 크랙(9)에 의해 파괴되는 캡슐 외피(71)로부터 접착제(73)가 흘러나오고, 그 접착제(73)가 크랙(9)의 틈새에 채워지며 플라스틱 복합판재(1)의 관통 부위 주변의 손상을 치유할 수도 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 이종소재 접합 구조체(100)에 의하면, 자기치유 캡슐(30)을 통해 플라스틱 복합판재(1)의 접합 부위 주변의 손상을 최소화 할 수 있고, 접착제 캡슐(70)을 통해 금속판재(2)에 대한 플라스틱 복합판재(1)의 접합력을 더욱 증대시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 플라스틱 복합판재 1a... 레이어
1b... 기지재 2... 금속판재
9... 크랙 10... 셀프 피어싱 리벳
11... 헤드부 13... 섕크부
30... 자기치유 캡슐 31, 71... 캡슐 외피
33... 자기치유제 50... 촉매
70... 접착제 캡슐 73... 접착제

Claims

플라스틱 복합판재와 금속판재가 접합된 이종소재 접합 구조체로서,
상기 플라스틱 복합판재를 관통하여 상기 금속판재에 압입되며 소성 변형된 셀프 피어싱 리벳을 포함하며,
상기 플라스틱 복합판재는 플라스틱 수지의 기지재에 자기치유제를 함유하는 자기치유 캡슐과, 상기 자기치유제와 중합을 일으키는 촉매와, 상기 기지재에 접착제를 함유하는 접착제 캡슐을 포함하고,
상기 플라스틱 복합판재의 관통 부위 주변에서 상기 기지재의 크랙에 의해 상기 자기치유 캡슐이 파괴되며, 상기 자기치유 캡슐에서 흘러나온 자기치유제가 크랙의 틈새로 채워지고 상기 촉매와 중합을 일으키며 크랙 부위가 치유되고,
상기 셀프 피어싱 리벳이 관통하는 플라스틱 복합판재의 관통 부위에서 상기 접착제 캡슐이 파괴되며, 상기 접착제 캡슐에서 흘러나온 접착제에 의해 상기 셀프 피어싱 리벳 표면과 플라스틱 복합판재의 관통 부위가 상호 접착되고, 상기 접착제 캡슐이 파괴되며 흘러나온 상기 접착제가 크랙의 틈새에 구비되며,
상기 자기치유제의 성분이 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)과 폴리디에톡시실록산(polydiethoxysiloxane)의 혼합물로 이루어지고, 상기 촉매의 성분이 디-n-부틸틴 디라우레이트(di-n-butyltin dilaurate)로 이루어지며, 상기 접착제 캡슐의 캡슐 외피 성분이 우레아-포름알데히드(Urea-formaldehyde)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합 구조체.
제1 항에 있어서,
상기 자기치유제는 촉매와 중합을 일으키며 상기 셀프 피어싱 리벳 표면과 플라스틱 복합판재의 관통 부위를 상호 접착하는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합 구조체.
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제1 항에 있어서,
상기 셀프 피어싱 리벳은, 상기 플라스틱 복합판재를 지지하는 헤드부와, 상기 헤드부에 일체로 연결되며 상기 플라스틱 복합판재를 관통하는 섕크부를 포함하며,
상기 섕크부의 표면과 상기 플라스틱 복합판재 관통 부위가 상기 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합 구조체.
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제1 항에 있어서,
상기 플라스틱 복합판재가 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic) 혹은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)인 것을 특징으로 하는 이종소재 접합 구조체.