KR102480413B1 - 향상된 성형성을 갖는 복합 재료 및 이러한 복합 재료를 제조하는 방법 및 그로부터 성형된 부품 - Google Patents

향상된 성형성을 갖는 복합 재료 및 이러한 복합 재료를 제조하는 방법 및 그로부터 성형된 부품 Download PDF

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잘쯔기터 플래시슈탈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 금속 하부 평탄 요소(2), 금속 상부 평탄 요소(2') 및 하부 평탄 요소(2) 및 상부 평탄 요소(2') 사이에 배치되는 열경화성 플라스틱의 중간층으로 구성되는 복합 재료(1)에 관한 것이다. 향상된 성형 특성을 가지고 또한 저비용 및 신뢰성 있는 공정에 의해 제조될 수 있는 열경화성 플라스틱의 중간층을 포함하는 복합 재료(1)를 제공하기 위해, 상기 중간층은, 3 개 이상의 열경화성 재료(3, 4, 5)로 구성되며, 하나의 열경화성 재료(3)는 응고 상태에 있고 다른 열경화성 재료(4)는 비응고 상태에 있으며 제1 열경화성 재료(3)는 50 내지 100℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제2 열경화성 재료(4)는 170 내지 220℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제3 열경화성 재료(5)는 230 내지 260℃ 사이의 중합 온도를 가지도록 제안된다. 본 발명은 또한 이러한 복합 재료를 제조하는 방법 및 그로부터 성형된 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

향상된 성형성을 갖는 복합 재료 및 이러한 복합 재료를 제조하는 방법 및 그로부터 성형된 부품
본 발명은 적어도 하나의 금속 하부 평탄 요소, 금속 상부 평탄 요소 및 하부 평탄 요소 및 상부 평탄 요소 사이에 배치되고 열경화성 합성 물질로 이루어진 중간층을 포함하며 복합체(component)는 금속 평탄 요소를 중간층과 연결함으로써 제조되는 복합 재료에 관한 것이다. 평탄 요소는 모든 유형의 금속이 가능한 시트 재료 또는 스트립 재료의 형태일 수 있지만 강이 선호된다. 상부 평탄 요소는 또한 합성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 복합 재료의 제조 방법 및 그로부터의 성형 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 산업에서 차량 중량을 줄이기 위한 많은 노력이 이루어졌다. 이를 위해 매우 다른 접근 방식이 사용된다. 현재의 추세는 하이브리드 솔루션 즉, 비용 성능 및 중량 감소 사이의 최적의 균형을 달성하기 위해 상이한 재료를 결합시키는 것이다.
이러한 요건을 충족시키기 위해, 지난 몇 년 동안, 예를 들어 강으로 제조된 평탄 요소 및 합성 재료로 제조된 중간층으로 이루어진 다층 복합 재료와 같은 중량 감소 재료가 개발되었으며, 이 복합 재료는 낮은 밀도를 갖는 강의 특성을 결합한다. 상부 평탄 요소는 합성 재료로 구성될 수 있다. 이러한 다층 복합 재료는 예를 들어 모터 자동차 또는 배기 시스템의 바디 부분의 제조에 사용된다. 이러한 복합 재료는 복합 시트, 샌드위치 시트 또는 경량 시트라고도 한다. 이러한 복합 재료는 예를 들어 독일 공개 공보 DE 10 2014 112 788 A1에 개시된다.
또한, 독일 특허 DE 100 14 017 C1은 상대적으로 고온에서 중합하는 에폭시 수지가 바람직하게 강으로 제조되는 두 개의 시트 사이에 도포되는 복합 시트의 제조 방법을 기술한다. 그럼에도 불구하고, 두 개의 시트를 함께 고정시키기 위해 작은 스팟이 에폭시 층으로 도입되며, 스팟은 더 낮은 중합 온도를 가지며 중합 후 제한된 정도로 여전히 변형될 수 있는 다른 에폭시 수지로 이루어 진다. 이러한 방식으로 고정된 복합 시트는 에폭시 수지 스팟이 이미 중합화되고 중간층의 에폭시 수지가 중합화되지 않은 경우 성형된 부품으로 형성된다. 성형 후에, 중간층의 에폭시 수지의 중합은 페인트 베이킹 온도의 범위에서 최적인 상승된 온도에서 수행된다.
독일 공개 공보 DE 101 20 121 A1은 보강 시트가 베이스 시트에 접착된 복합 시트를 제조하는 방법을 개시한다. 이러한 목적을 위해, 초기에 상승된 경화 온도를 갖는 접착제가 전체 표면에 걸쳐 적어도 두 개의 시트 사이에 도포된다. 두 개의 시트를 고정하기 위하여, 더 낮은 경화 온도를 갖는 다른 접착제가 시트의 주연 에지(peripheral edge)에 도포된다. 이는 전체 표면에 걸쳐 도포되고 아직 경화되지 않았으며 후속 성형 중에 누설을 방지하는 접착제로 공간을 밀봉하는데 사용된다. 추가적인 고정을 위해, 더 낮은 경화 온도를 갖는 접착제로 구성되는 고정 스팟은 시트의 나머지 영역에 제공될 수 있다. 성형이 완료된 후, 핫 멜트, 특히 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지 또는 플라스티졸(plastisol)일 수 있는 전체 표면에 도포된 접착제는 완전히 경화되어 최적의 강도를 생성한다.
두 개의 시트를 고정하는데 사용되는 다른 접착제는 독일 공개 공보 DE 2 403 163에 공지된다.
이후에, “복합 재료”라는 용어는 전체로서 이 제품 그룹에 사용된다.
복합 재료는 높은 좌골 강도(buckling strength)와 함께 낮은 중량을 특징으로 한다. 이를 달성하기 위해, 재료는 가능한 한 얇은 평탄 요소, 특히 0.2 내지 2.0 mm의 두께를 갖는 바람직한 방식으로 바람직하게는 강으로 제조된 시트 및 바람직하게 0.2 내지 2 mm의 두께를 갖는 합성 재료로 제조된 중간 코어 층으로 이루어 진다. 상부 평탄 요소는 예를 들어 강으로 구성되는 금속일 수 있으며, 합성 재료로 이루어질 수 있다.
그러나, 복합 재료의 긍정적인 특징은 성형함으로써 추가 처리하는 동안 그리고 복합 재료를 제조할 때 단점과 대비하여 부품을 제조한다. 선행 기술로부터 열경화성 뿐만 아니라 열가소성 합성 재료가 중간층으로서 복합 재료에 사용된다는 것이 알려져 있다.
열가소성 및 열경화성 합성 재료는 기본적으로 다음과 같이 구분할 수 있다:
플라스토머라고도 하는 열가소성 플라스틱은 특정 온도 범위에서 (열가소성으로) 변형할 수 있는 합성 물질이다. 이 공정은 가역적이다. 즉, 과열로 인해 재료의 소위 열 분해가 시작되지 않는 한 냉각 및 재가열하여 용융 상태로 되돌림에 의해 원하는 만큼 반복될 수 있다. 이것은 열가소성 플라스틱과 열경화성 플라스틱의 차이점이다. 또한, 열가소성 플라스틱은 가지가 거의 없거는 탄소 사슬 또는 약한 물리적 결합에 의해서만 함께 연결된 비사슬형, 즉, 선형인 탄소 사슬로 구성된다.
대조적으로, 듀로머(duromer)로도 불리는 열경화성 플라스틱은 경화 후 더 이상 변형될 수 없는 합성 물질이다. 열경화성 플라스틱은 화학적 1가 원자가 결합을 통해 3차원으로 단단히 가교 결합된 단단한 유리형(glass-like) 폴리머 재료이다. 가교 결합은 반제품(pre-product)을 분기점(branching point)과 혼합할 때 발생하여 촉매를 사용하여 상온에서 화학적으로 또는 고온에서 열적으로 활성화된다.
열가소성 플라스틱을 금속 평탄 요소에 결합시키는 것은 통상적으로 접착 촉진제를 통해서만 달성될 수 있는데, 이는 비개질된(unmodified) 열가소성 플라스틱이 금속 표면에 화학적으로 결합하기에 적합한 반응성 말단기를 가지지 않기 때문이다.
접착 촉진제를 도포하는 것은 비용이 많이 들고 열가소성 플라스틱의 변형은 또한 다른 작업 단계를 필요로 하며 비용이 많이 든다.
두 가지 측정의 결과로서 열가소성 폴리머를 금속 매트릭스에 결합시키는 것은 또한 듀로머(예를 들어, 에폭시, 폴리우레탄 기반의 접착제)의 금속에 대한 결합과 비교하여 분명히 더 나쁘다.
복합 재료(예를 들어, 에폭사이드 또는 폴리우레탄)에 사용되는 경화된 열경화성 폴리머는 가교 결합으로 인하여 열가소성 플라스틱보다 상당히 강하므로 성형된 부품의 강도가 높지만 인장 또는 굽힘 응력이 발생할 경우 훨씬 더 부셔지기 쉽다.
따라서, 열경화성의 경화된 중간층을 갖는 복합 재료는 열가소성 플라스틱으로서 가능한 부품으로 쉽게 형성될 수 없지만, 중간층은 취성 파괴를 향한 뚜렷한 경향을 갖는다. 대부분의 경화된 듀로머에서, 열가소성 플리스틱에서 가능한 것과 같이 재가열에 의해 이러한 시스템을 수리하는 것은 가능하지 않다.
성형된 부품의 제조를 위해서는, 여전히 가교 결합의 양이 적기 때문에 향상된 성형성을 갖는 부분만 경화된 열경화성 중간층을 갖는 복합 재료를 제조할 수 있지만, 경화되지 않은 듀로머가 복합 재료로부터 가압되어 성형 공구가 오염될 위험이 있다.
또한, 2 개의 상부 층이 경화되지 않은 듀로머의 변위로 인해 서로 접촉하여 복합 재료의 특성이 손실될 수 있다(예를 들어, 강성, 진동 감쇠, 단열, 최소 재료 두께, 부품의 시각적 외관 등).
듀로머의 부분적 경화를 위한 중합 반응의 목표된 정지는 또한 복합 재료의 제조 중에 달성하기가 매우 어렵고, 이는 공정 신뢰성에 상당한 악영향을 미친다. 또한, 성형에 의해 복합 재료로부터 제조된 부품의 특성은 그에 크게 의존적이다.
또한, 저장 시간이 증가함에 따라 부분적으로 경화된 듀로머의 반응성이 추가적으로 감소되거나 제한된 시간 동안 매우 낮은 온도에서만 충분히 달성될 수 있다는 점도 단점이며, 이는 부품을 생산하기 위한 생산 및 물류 지출이 상당히 증가됨을 의미한다.
또한, 시트에 국부적인 보강재를 제공하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 향상된 성형 특성을 가지며 비용 효율적이고 공정 신뢰성이 있는 방식으로 또한 제조될 수 있는 열경화성 합성 재료로 구성된 중간층을 갖는 복합 재료를 제공하는 것이다. 또한, 이러한 복합 재료를 제조하는 방법 및 복합 재료로부터 부품을 제조하는 방법이 제공될 것이다.
본 발명에 따른 복합 재료는 제1항의 특징부와 함께 전제부로부터 진행하여 제공되며, 본 발명에 따른 다른 복합 재료가 제3항의 특징부와 함께 전제부로부터 진행하여 제공된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속항 제2항, 제4항 내지 제9항에 주어진다. 이러한 복합 재료를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 제10항 내지 제12항에 의해 제공되며, 이러한 복합 재료로부터 부품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 제14항 내지 제17항에 의해 제공된다.
본 발명의 교시에 따르면, 지시된 목적은 금속 하부 평탄 요소, 상부 평탄 요소, 및 열경화성 합성 재료로 구성되고 하부 평탄 요소와 상부 평탄 요소 사이에 배치된 중간층으로 이루어진 복합 재료에 의해 달성되며, 중간층은 3 개 이상의 듀로머로 구성되며, 적어도 하나의 듀로머는 경화된 상태이고 다른 듀로머는 아직 경화되지 않은 상태에 있고, 제1 듀로머는 50 내지 100℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제2 듀로머는 170 내지 220℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제3 듀로머는 230 내지 260℃ 사이의 중합 온도를 가진다. 다른 실시예에서, 제1 듀로머(3)는 30 내지 130℃의 온도에서 경화되며, 제2 듀로머(4)는 150 내지 240℃의 온도에서 경화된다.
본 발명과 관련하여, 하부 평탄 요소 및 상부 평탄 요소라는 용어는 금속, 특히 강 및 합성 물질로부터 제조될 수 있는 시트, 패널 또는 스트립의 섹션을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
평면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 하부 평탄 요소 및 상부 평탄 요소는 동일한 외부 치수를 가지며 서로 동일 평면 상에 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 복합 재료는 스트립 재료 또는 패널 섹션으로서 존재한다.
또한, 본 발명은 금속 하부 평탄 요소, 상부 평탄 요소, 및 열경화성 합성 재료로 구성되고 하부 평탄 요소 및 상부 평탄 요소 사이에 배치된 중간층으로 이루어진 복합 재료에 의해 지시된 목적을 달성하는 것을 교시한다. 평면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 상부 평탄 요소는 하부 평탄 요소의 일부만을 덮으며, 따라서 하부 평탄 요소 전체를 덮지는 않는다. 이와 관련하여, 하부 평탄 요소의 일부는 하부 평탄 부재의 90% 미만, 바람직하게는 50% 미만의 표면 비율을 의미하는 것으로 이해된다.
이 실시예에서, 국부적인 보강을 위해 사용되고 또한 패치로 지칭되는 상부 평탄 요소는 합성 재료 또는 금속으로 구성된다. 사용 요건에 따라, 합성 재료의 밝기 또는 금속의 강도와 같은 긍정적인 특성이 목표된 방식으로 사용될 수 있다.
패치의 경우에서와 같이, 유리한 방식으로 중간층은 또한 3 개 이상의 듀로머로 구성되며, 적어도 하나의 듀로머는 경화된 상태이며 다른 듀로머는 경화되지 않은 상태에 있다.
바람직하게는, 하부 평탄 요소 및 상부 평탄 요소가 동일한 치수를 갖는 종래의 복합 시트에서와 같이, 제1 듀로머는 50 내지 100℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제2 듀로머는 170 내지 220℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제3 듀로버는 230 내지 260℃사이의 중합 온도를 가진다.
패치에서 상부 평탄 요소는 합성 재료 또는 금속, 특히 강으로 구성되는 것이 유리하다.
본 발명의 개념은 듀로머의 중합의 시작이 예를 들어, 다른 중합 온도에 의해 열적으로 또는 예를 들어 촉매 중합 또는 다른 중합 메커니즘에 의해 화학적으로 제어되어 개별 듀로머의 중합이 복합 재료의 제조 또는 부품의 제조시 상이한 지점에서 목표된 방식으로 개시될 수 있다는 사실에 있다.
다중반응이라고도 하는 중합 반응은 주로 두 개의 다른 그룹으로 나누어진다:
제1 그룹은 사슬 중합 반응이다. 이 공정에서, 단량체는 서로 반응하여 이량체, 삼량체, 올리고머 및 최종 폴리머를 형성한다. 사슬 중합 반응은 일반적으로 라디칼, 음이온 및 양이온 중합 반응으로 나누어 진다. 일반적으로 폴리머 사슬을 제조할 때, 단량체는 성장 사슬과 반응하며, 예를 들어 물 분자와 같은 부산물(by-product)은 이로써 방출되지(released) 않는다. 대부분의 경우, 단량체는 가장 다양한 길이의 성장 폴리머 사슬과 비특이적으로 반응하므로 반응 중에 다양한 사슬 길이가 종종 형성된다.
중합 반응의 제2 그룹은 단계 성장 반응(step-growth reaction)이다. 이 공정에서, 단량체는 예를 들어 방출되는 물과 같은 분자와 반응한다. 또한, 반응은 일반적으로 단계적으로 일어난다. 이는 처음에는 올리고머까지의 상대적으로 짧은 사슬, 이량체, 삼량체만이 단량체로부터 형성된다는 것을 의미한다. 이러한 중간 단계로의 전환이 거의 완전히 완료되었을 때만 다음 단계로서 서로 반응하여 폴리머를 형성한다. 다중첨가(polyaddition) 및 중축합(polycondensation)은 단계 성장 반응을 대표한다.
본 발명은 스트립 또는 패널의 형태로 복합 재료를 제조하는 방법을 추가로 포함하며, 열경화성 합성 재료로 이루어진 중간층이 금속 하부 평탄 요소 상에 도포되고 상부 평탄 요소가 상기 중간층 상에 배치되고 일체로 결합된 복합재가 힘 및/또는 온도의 영향 하에서 하부 평탄 요소, 상부 평탄 요소 및 중간층 사이에 제조되며, 상이한 중합 온도를 갖는 3 개 이상의 듀로머로 구성되는 중간층이 도포되며, 복합 재료의 제조 중에 제1 듀로머만이 경화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상이한 듀로머는 필름/프리프레그(prepreg)로서 또는 상이한 듀로머의 동일 또는 상이한 혼합 비율을 갖는 혼합물로서의 압출에 의해 하부 평탄 요소에 도포될 수 있으며 또한 별도로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 이전에 기술된 본 발명에 따른 복합 재료로부터 부품을 제조하기 위한 방법을 포함하며, 복합 재료를 부품으로 형성시키고 이어서 부품은 열처리되고, 아직까지 경화되지 않은 적어도 하나의 제2 듀로머는 온도의 영향 하에서 경화된다.
도 1 내지 도 3은 복합 재료의 중간층과 같은 듀로머의 상이한 배열을 예시적으로 도시한다. 도 4는 복합 재료(1)의 측면도를 예시적으로 도시하며, 상부 평탄 요소(2')는 국부 보강 패치(6)로서 작용하고 하부 평탄 요소(2)의 일부만을 덮는다.
도 1 내지 도 3은 각각 금속 하부 평탄 요소(2) 및 상부 평탄 요소(2'), 특히 시트, 및 상이한 중합 온도를 갖는 듀로머(3, 4, 5)로 구성된 중간층을 갖는 복합 재료(1)를 도시한다. 하부 평탄 요소(2) 및 상부 평탄 요소(2')는 각각 동일한 외부 치수를 가지며 평면에서 보았을 때 서로 동일 평면을 이룬다. 도 1 및 도 2는 듀로머(3, 4, 5)의 상이한 스트립형 배열(strip-shaped arrangement)을 도시하는 반면, 도 3은 듀로머(3, 4, 5)의 체스판형 배열(chessboard-like arrangement)을 도시한다. 성형 동안 중간층에 대한 요구 조건에 따라서, 다양한 배열이 형성될 수 있다.
도 4는 금속 하부 평탄 요소(2), 합성 재료 또는 금속으로 구성될 수 있으며 하부 평탄 요소(2)보다 작은 외부 치수를 구비하는 상부 평탄 요소(2')를 갖는 국부적으로 강화된 하부 평탄 요소(2)로서의 복합 재료(1)를 도시한다. 특히, 상부 평탄 요소(2')는 평면도 또는 측면도에 도시된 바와 같이 하부 평탄 요소(2)의 일부만을 덮는다. 따라서, 상부 평탄 요소(2')의 외부 치수는 하부 평탄 요소(2)의 외부 치수보다 작다. 열경화성 합성 재료로 이루어진 중간층이 하부 평탄 요소(2)와 상부 평탄 요소(2') 사이에 배치된다. 이 중간층은 단 하나의 열경화성 합성 재료 또는 도시된 바와 같이 3 개 이상의 열경화성 플라스틱(3, 4, 5)으로 구성될 수 있다. 중간층 및 상부 평탄 요소(2')로 이루어진 배열은 국부적인 보강재로 사용되며 패치(6)로 불린다.
보강 요건에 따라 하나 이상의 패치(6)가 하부 평탄 요소(2) 상에 서로 인접하여 배열될 수 있음은 명백하다.
본 발명은 상이한 중합 온도를 갖는 듀로머의 예를 사용하여 이후에 기술될 것이다.
복합 재료는 예를 들어, 상이한 중합 온도를 갖는 3 개 이상의 듀로머로 구성된 중간층으로서의 폴리머 코어가 사이에 있는 두 개의 아연 도금 강 시트로 이루어진다.
복합 재료(1)를 제조할 때, 제1 듀로머(3)는 상대적으로 낮은 온도(예를 들어, 50-100℃)에서 경화되는 반면, 듀로머(4, 5)의 중합은 아직 이 온도에서 개시되지 않거나 아주 약간 개시된다.
듀로머(3)의 경화로 인해, 복합 재료(1)에서 2 개의 평탄 요소(2, 2') 사이의 거리는 중간층의 듀로머(4)가 음극 딥 코팅(cathodic dip coating)의 경우와 같이 예를 들어 170 내지 200℃에서의 온도의 영양 하에서 부품으로의 성형 후에만 완전히 경화되는 반제품이 제조되도록 정의된다.
따라서, 이 반제품은 성형에 의해 부품을 형성하기 위해 모노리틱(monolytic) 시트와 유사하게 추가로 처리될 수 있다. 반제품에서 이미 경화된 듀로머(3)는 부품으로 성형되는 동안에도 두 개의 평탄 요소(2, 2') 사이의 거리가 유지되도록 한다. 듀로머(3)를 적절하게 도포함으로써, 예를 들어 복합 재료(1)의 에지 영역 및 내부 표면 영역에서의 듀로머(4)에서, 듀로머(4)는 중간 공간으로부터 가압되지 않으며, 이에 따라 성형 공구를 오염시킬 수 없다. 성형 단계에 이어서, 듀로머(4)는 온도의 영양 하에 추가 열처리 단계에서 경화되고, 따라서 요구되는 부품 특성이 달성된다.
복합 재료(1)를 제조할 때, 두 개의 평탄 요소(2, 2') 사이의 거리는 본 발명에 따라 복합 재료(1)의 설계를 통해 유리하게 설정될 수 있어서, 높은 성형력(forming force)으로 인한 두 개의 평탄 요소(2, 2')의 접촉이 발생하지는 않거나 이전에 정의된 영역에서만 발생한다. 따라서, 진동 감쇠, 단열, 강성 등과 같은 특성의 손실이 방지된다.
본 발명에 따른 복합 재료(1)의 설계에서, 복합 재료의 중간층은 더 높은 중합 온도를 갖는 제3 듀로머의 추가 비율을 갖는다. 부품이 사용 중에 손상되는 경우(예를 들어, 평탄 요소(2, 2')와 듀로머 코어(3, 4) 사이의 박리), 제3 듀로머의 중합은 부품을 보수하는데 유리하게 사용되며, 따라서 요구되는 구성 요소의 특성이 재생된다. 따라서, 하부 평탄 요소(2)와 상부 평탄 요소(2') 사이의 연결은 듀로머(3, 4, 5)로부터의 상부 평탄 요소(2') 및/또는 하부 평탄 요소(2)의 가능한 박리 후에 복구된다(re-established).
부품을 형성하기 위해 복합 재료(1)를 추가로 처리하는 동안, 개별 듀로머(3, 4, 5)의 중합 온도의 차이가 적어도 10℃인 것이 유리하다. 적어도 40℃의 차이가 특히 유리한 것으로 판명되었다.
에폭사이드, 폴리우레탄 또는 다른 열경화성 플라스틱은 예를 들어 본 발명에 따른 복합 재료(1)에 대한 듀로머(3, 4, 5)로서 사용될 수 있고 비개질된 열가소성 플라스틱으로 가능한 것보다 금속 상부층에 상당히 양호한 결합을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 복합 재료는 어떠한 문제 없이 그리고 어떠한 공구 오염 없이 형성될 수 있으며, 유고되는 부품 특성이 공정 신뢰성 있는 방식으로 달성될 수 있다.
열경화성 폴리머 코어로 인해, 결과적인 부품은 동일한 두께를 갖는 유사한 열가소성 플라스틱으로 달성되는 것보다 상당히 높은 강성을 갖는다.
하나의 부분적으로 경화된 듀로머가 복합 재료를 제조하는데 사용되지 않고 그 대신에 적어도 하나가 경화되지 않고 다른 것은 경화되는 3 개 이상의 듀로머가 사용되는 배경에 대해, 본 발명에 따른 복합 재료 및 성형에 의해 제조되는 부품의 특성은 제조 중에 공정 신뢰성에 긍정적인 영향을 주는 상당히 저밀한 방식으로 부가적으로 설정될 수 있다. 또한, 폴리머 코어 층의 반응성은 부분 경화가 일어나지 않기 때문에 상당히 높아진다.
에폭사이드, 폴리우레탄 또는 다른 적합한 듀로머가 듀로머로 사용될 수 있다. 결과적으로 본 발명에 따라 상이한 중합 개시 조건을 갖는 동일하거나 상이한 듀로머가 중간층에 대해 사용될 수 있으며, 상기 조건은 예를 들어 중합 온도의 관점에서 상이하다. 다른 실시예에서, 각각 상이한 중합 온도를 갖는 예를 들어 폴리우레탄, 또는 에폭사이드를 포함하는 동일한 원소 그룹의 폴리머 또는 상이한 원소 그룹의 폴리머는 중간층으로 사용될 수 있다.
기본 요구사항은 듀로머가 금속 또는 합성 재료로 제조된 금속 하부 평탄 요소 및/또는 상부 평탄 요소에 효과적으로 결합하고 그 중합 온도가 충분히 떨어져 있다는 것이다. 3 개 이상의 듀로머가 사용되며, 그의 중합은 다른 방식(예를 들어, 열 중합 대 촉매 중합)으로 시작된다.
따라서 종래 기술에 따른 부품을 제조할 때의 단점은 이 혁신적인 복합 재료 및 본 발명에 따른 제조 방법을 사용하여 간단한 방식으로 극복될 수 있다.
1 복합 재료
2 하부 평탄 요소
2' 상부 평탄 요소
3 듀로머
4 듀로머
5 듀로머
6 패치

Claims (17)

  1. 복합 재료(1)로서,
    금속 하부 평탄 요소(2), 금속 상부 평탄 요소(2') 및 중간층으로 구성되며,
    상기 중간층은 금속 하부 평탄 요소(2)와 금속 상부 평탄 요소(2') 사이에 배치되며,
    상기 중간층은 제1 듀로머(3) 및 제1 듀로머(3)보다 더 높은 중합 온도를 갖는 제2 듀로머(4)로 구성되며,
    적어도 제1 듀로머(3)는 경화된 상태에 있으며 제2 듀로머(4)는 경화되지 않은 상태에 있으며,
    상기 중간층은, 3 개 이상의 듀로머(3, 4, 5)로 구성되며, 제3 또는 추가 듀로머(5)는 경화되지 않은 상태에 있으며 듀로머(3, 4, 5)는 다른 중합 온도를 가지며, 제1 듀로머(3)는 30 내지 130℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제2 듀로머(4)는 150 내지 220℃ 사이의 중합 온도를 가지며, 제3 듀로머(5)는 230 내지 260℃ 사이의 중합 온도를 가지는,
    복합 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 듀로머(3)는 50 내지 100℃ 사이의 중합 온도를 가지는,
    복합 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 듀로머(4)는 170 내지 220℃ 사이의 중합 온도를 가지는,
    복합 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    하부 평탄 요소(2) 및 상부 평탄 요소(2')는 동일한 외부 치수를 가지며 서로 동일한 평면 상에 위치하는,
    복합 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 평탄 요소(2')는 상기 하부 평탄 요소(2)의 50% 미만의 표면 비율만을 덮는,
    복합 재료.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 평탄 요소(2')는 상기 하부 평탄 요소(2)의 90% 미만의 표면 비율만을 덮는,
    복합 재료.
  7. 제1항에 있어서,
    개별 듀로머(3, 4, 5)의 중합 온도의 차이는 적어도 10℃인,
    복합 재료.
  8. 제1항에 있어서,
    개별 듀로머(3, 4, 5)의 중합 온도의 차이는 적어도 40℃인,
    복합 재료.
  9. 제1항에 있어서,
    각각 상이한 중합 온도를 갖는 예를 들어 폴리우레탄, 또는 에폭사이드를 포함하는 동일한 원소 그룹의 폴리머 또는 상이한 원소 그룹의 폴리머는 중간층으로 사용되는,
    복합 재료.
  10. 제1항에 따른 스트립 또는 패널 형태의 복합 재료(1)를 제조하는 방법으로서,
    상이한 중합 온도를 갖는 3 개 이상의 듀로머(3, 4, 5)로 구성되는 중간층은 금속 하부 평탄 요소(2) 상에 도포되며, 상기 듀로머 중 제2 듀로머(4)는 상기 듀로머 중 제1 듀로머(3)보다 높은 중합 온도를 가지며, 상부 평탄 요소(2')는 상기 중간층 상에 배치되고, 일체로 결합된 복합재는 힘 및 온도 중 하나 이상의 영향 하에서 하부 평탄 요소(2), 상부 평탄 요소(2') 및 중간층 사이에서 제조되며, 상기 제1 듀로머(3)는 경화하는,
    복합 재료를 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 듀로머(3, 4, 5)는 필름/프리프레그로서 또는 압출에 의해 제1 하부 평탄 요소(2)에 도포되는,
    복합 재료를 제조하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상이한 듀로머(3, 4, 5)는 혼합물로서 제1 하부 평탄 요소(2)에 도포되거나 별도로 배치되는,
    복합 재료를 제조하는 방법.
  13. 제1항의 복합 재료(1)로부터 부품을 제조하는 방법으로서,
    상기 복합 재료(1)를 부품으로 형성시키고 이어서 상기 부품은 열처리되며,
    아직까지 경화되지 않은 적어도 하나의 제2 듀로머(4)는 온도의 영향 하에서 경화되는,
    부품을 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    부품으로 형성된 복합 재료(1)는 열처리되고, 아직까지 경화되지 않은 제3 듀로머(5)는 부품을 수리하는 목적을 위해 온도의 영향 하에 경화되며, 따라서 금속 하부 평탄 요소(2) 및 상부 평탄 요소(2')의 연결은 복구되는,
    부품을 제조하는 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
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