KR19980033548A - 발포형 금속판 보강재 - Google Patents

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Abstract

발포형 금속판 보강재는 초산비닐과 염화비닐 단량체의 공중합 수지를 혼합가소제인 DOP와 또는 에폭시화 대두유의 혼합물을 통상의 니더 또는 수평형 믹서 등을 사용하여 혼합 용융시켜 만든 점착부여제에 무기질 충전제 및 기타의 자재를 투입시켜 혼련하여 일정 침입도로 혼합된 컴파운드(2)를 일련의 연속공정에서 압출기(또는 Conical type feeder)를 이용하여 토출시키면서 압축롤러를 통과시켜 소정 두께의 시트상으로 가공한 다음 그 한면(1)은 금속박판 또는 글라스 울 등의 구속재를 합지시키며 다른면(3)은 이형지(3)로 보호되는 쉬트상으로 연속 생산되는 것을 절단기 등을 이용하여 상기 쉬트를 필요로하는 규격으로 재단하여 자동차 차체에 적용하며 기존에 사용되는 보강재의 단점인 차량의 굴곡 부위의 들뜸으로 인한 적용문제를 해결하고 종래의 패드를 1.5∼2.5t에서 1t로 박막화하여 적용하므로서 발포에 따라 원하는 보강성을 발휘하여 원가절감이 용이하며, 기존 비발포형 금속판 보강재보다 제진성이 우수하고 특히 발포 후 비중의 감소로 인한 차량 경량화가 가능하고, 구속재의 다양한 사용으로 각종 부위에 적용 가능한 발포형 금속판 보강재에 관한 것이다.

Description

발포형 금속판 보강재.
본 발명은 변성 에폭시수지를 기본 원료로 하는 가열발포-경화형 자동차 패널(Panel) 보강재로서 강판면(일반적인 방청유 도포면)에 대한 초기 접착성이 우수하고 일정한 가열조건에 의해 발포-경화 반응이 일어나 강판면에 강하게 밀착되어 체적변화율 1OO% 이상이고 전단 접착 강도가 4Okg/cm2이상, 굴곡강도 20kg 이상을 나타내는 성질을 갖는 보강재로서 강판면에 대하여 우수한 보강, 방진의 기능을 갖게 하는 것이 목적이다.
본 발명은 현재 자동차 조립공정에서 차체의 도어(Door), 루프(Roof), 사이드패널(Side Panel)부등에 적용될수 있는 발포형 보강재에 관한 것으로서, 종래에는 고무를 주성분으로 하는 부틸고무(Butyl rubber)계 제진재가 있었으나 보강효과를 얻기 힘들고 장시간 사용할 때 자연적으로 열화되어 방진, 방음 기능이 저하되는 단점이 있었고, 본 발명의 동일출원인에 의한 발명특허(제56756호, 1992년 8월 7일 공개)가 있는바 이 (비발포형) 금속판 보강제는 경화시 에폭시 수지의 수축 반응에 의해서 수축이 동시에 일어나 자동차의 외판(Panel)의 변형(Dent)을 일으키는 문제가 있었고, 아스팔트계 제진재등은 보강 또는 제진성등 한가지 특징만을 가지므로 적용상의 한계가 있었으며 초기적용 두께가 두꺼워야 하므로 차량 중량증가의 문제가 있었다.
본원은 이상과 같이 차체의 도어(Door), 루프(Roof), 사이드패널(Side Panel)부 등에 적용되고 있는 기존의 비발포형 보강재, 부틸고무계 제진재, 아스팔트계 제진재 등의 결점을 보완 및 개량하여 차량의 굴곡부위의 들뜸으로인한 적용문제를 해결하면서도 박막화하여 발포에 따라 원하는 보강성을 발휘하여 원가절감이 용이하며, 기존 비발포형 보강재보다 방진성이 우수하고 발포후 비중의 감소로 인한 경량화와 구속재의 다양한 사용으로 각종 부위의 적용이 가능케 하는 것으로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명 발포형 금속판 보강재 단면도
* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 스텐레스 박판(0.1mm 내외) 또는 글라스 울(0.2mm내외) 및 알루미늄 (O.1mm 내외의 )
2 : 발포층 (보강용 컴파운드)
3 : 이형지
금속판 보강재의 발포층(2)은 니더(Kneader) 또는 수평형 믹서(Mixer)등을사용하여 제조하게 되는데 우선은 초산비닐과 염화비닐 단량체의 공중합 수지를 혼합 가소제인 DOP와 DOA 또는 DOP와 에폭시화 대두유의 혼합물과 혼합 용융 시켜 만든 점착부여제에 무기질 충전제 및 나머지 자재를 투입시킨후 혼련하여 일정 침입도에 달하도록 배합 제조하여 성형(2)된 한면은 금속박판(1) 또는 글라스 울(1)등의 구속재(1)가 합지되며 다른면(3)은 이형지(3)로 보호되는 쉬트(Sheet)상으로 구성한 것이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명 가열에 의해 발포 경화되는 금속판 보강재의 특성을 들면 다음과 같다.
본 보강재의 사용시 한쪽면(3)의 이형지(3)를 제거한후 보강할 구조물에 부착시킨후 자동차 생산공정중의 전착도장시의 150℃∼190℃의 온도로 약 15∼40분간에 걸쳐서 가열시켜 보강재의 조성물(2)이 가열경화됨과 동시에 발포되어 구조물 표면에 강하게 밀착(접착)되게 함을 특징으로 한다.
[실시예]
NBR(Nitrir Butadiene Rubber)변성 에폭시계 수지 5∼15wt%, 비스페놀 A형에폭시 수지 5∼25wt%, 충진제 17∼50wt%, 열안정제 0.1∼5wt%, 폴리염화비닐수지 5∼25wt%, 카본 블랙 0.2∼2wt%, 발포제 1.5∼5wt%, 발포조제 0.3∼4wt%을 주성분으로 하고 초산비닐과 염화비닐 단량체의 공중합 수지를 혼한 가소제에 용융시켜서 된 점착부여제를 3∼8wt% 첨가하고, 여기에 잠재성 경화제(Dicyandiamide) 0.1∼3wt%을 함유한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 변성에폭시 수지 및 비스페놀 A형 에폭시 수지와 여기에 충전제로서 탄산칼슘이 함유되어 있고, 열안정제, 발포제 및 발포조제, 잠재성 경화제, 점착부여제를 혼합시켜 니더 또는 수평형 믹서에서 컴파운드(Compound)상의 조성물로 제조할수 있다.
여기서, NBR 변성 에폭시 수지의 첨가량이 5wt% 미만이거나 15wt%을 넘으면 접착후의 박리 및 내충격성이 문제될 수가 있다. 또한 비스페놀 A형 에폭시수지 5wt% 미만인 경우는 철판에 대한 접착력이 저하될 우려가 있고, 20wt%를넘을 경우는 접착강도의 상승으로 박리 및 균열등이 발생할 우려가 있다. 또한 탄산칼슘 첨가량이 17wt% 미만이거나 50wt% 이상이면 체적유지 및 가공성과 점착성이 저하될 수 있다. 또한 열안정제가 0.1wt% 미만이면 내열성이 감소될 수 있고 5wt% 이상이면 접착력의 저하와 저장안정성의 감소 문제가 발생한다.
또한 폴리염화 비닐 수지가 5wt% 미만을 사용하면 탄성의 저하와 발포성이 저하될 수 있고 25wt% 이상이면 발포성과 접착강도가 높아지고 내열성이 저하되어 노화가 빠르게 일어나는 문제가 있으며 카본블랙은 0.2wt% 미만이거나 2wt% 이상이면 보강성 및 도전성이 저하 또는 초과우려가 있으며 발포제는 1.5wt% 미만이면 발포율이 저하되고 5wt% 이상이면 강도 및 제진성의 저하가 일어날 우려가 있다. 발포조제는 0.3wt% 미만이면 발포제의 분해온도를 낮추지 못해 발포가 일어나지 않을 수 있으며 4wt% 이상이면 잔류 반응물에 의한 발포율과 발포 형태의 제한을 주는 우려가 있으며, 제조된 점착부여제는 3wt% 미만이면 가공성이 저하될 우려가 있고 8wt% 이상이면 가공성의 저하와 초기점착성이 저하되어 부착에 영향을 줄 우려가 있고 잠재성 경화제는 0.1wt% 미만을 사용하면 미경화가 되어 경도 및 접착강도가 저하될 우려가 있으며, 3wt%를 넘으면 접착면의 박리와 저장안정성에서 침입도가 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한 여기서 NBR 변성 에폭시계 수지(에폭시 당량 : 280) 및 비스페놀 A형 에폭시계 수지(에폭시 당량 : 184)는 유면 접착성 및 접착강도와 내충격성을 부여하고 탄산칼슘(CaCO3)은 충전제로서 체적을 부여하고 원가 절감을 하는데 유리하며, 열안정제인 K-Zn계는 발포성과 열안정성, 발포제 분해촉진 효과를 주며 폴리염화비닐(Homopolymer)은 발포성을 부여하고, 카본블랙(Carbon black)은 착색 및 보강성과 도전성을 부여하며 발포제(Azodicarbonamide)는 자동차 생산라인에서 발포성을 부여하며, 발포조제(Zn-St계)는 발포제의 분해온도를 저하시키며, 초산비닐 단량체와 염화비닐 단량체의 공중합체로서 (K-VALUE 50전취, 입도 50-100μ 의 공중합 수지(PVC)를 DOP와 DOA의 혼합물이나 DOP와 에폭시화 대두유를 이용하여 제조된 점착부여제는 가공성과 점착성을 부여하며, 경화제로는 상온 보관시 침입도의 급격한 저하 문제가 발생되지 않게 하기 위하여 잠재성 경화제인 Dicyandiamide를 사용한다.
[실시예 1]
본 발명 가열에 의해 발포경화되는 금속판 보강용 조성물 제조예.
금속판 보강용 발포형 조성물(2)은 니더 또는 수평형 믹서등을 사용하여 제조하게 되며 다음과 같은 일련의 방법에 의하여 만들어 진다.
① 점착부여제 제조 : 초산비닐과 염화비닐 단량체의 공중합 수지를 혼합 가소제인 DOP와 DOA 또는 DOP와 에폭시화 대두유의 혼합물과 혼합하여 80℃∼100℃에서 20∼30분간 간접 가열로 용융시켜 점착부여제를 제조한다.
② 무기질 충전제를 투입후 5∼10분간 1차 분산 시킨 뒤 상기 점착부여제 및 나머지 자재를 투입시켜 약10분∼20분간 혼련하여 일정 침입도에 달하도록 배합 제조하며 이때 균일한 조성물이 되도록 한다.
③ 적용방법 : ①, ②항의 조성물로 성형(2)된 한 면은 금속박판(1) 또는 글라스 울(1)등의 구속재(1)가 합지되며 다른면(3)은 이형지(3)로 보호되는 쉬트상 구조로서 사용시에는 한쪽면의 이형지를 제거한 후 보강할 보강물에 부착시킨후 150℃∼190℃의 온도로 약 15∼40분간에 걸쳐서 가열시켜 조성물이 가열 경화됨과 동시에 발포되어 구조물 표면에 강하게 밀착(접착)되게 함을 특징으로 하는 금속판 보강 방법이다.
이상과 같은 구성과 작용을 갖는 본 발명 금속판 보강용 조성물은 다음과 같은 효과를 준다.
1) 자동차의 후드(Hood), 루프(Roof), 도어(Door), 플로어 패널(Floor panel), 쿼터 패널(Quarter panel)등에 적용하여 보강성 소재의 두께를 박막화할수 있으며 차체의 강성 취약부위에 부착시킨후 별도의 가열 경화 공정을 설치하지 않고 자동차의 도장 건조로에서 발포 경화되며 원하는 강도 및 발포 배율을 조정하여 적용되므로서 보강성 및 제진성, 경량화 효과가 있으며 이에 따른 차체 철판의 박판화로 인해 원가 절감 및 연비 절감의 효과도 가지며 다양한 형태로 적용하여 평면과 굴곡부위 등 필요부위의 선택적 적용이 가능하다.
2) 기존의 비발포형 보강제는 가열 경화시 힘(강도)의 불균형으로 차체강판에 DENT성을 가지나 본 발표형 조성물은 DENT성 문제가 해결 가능하다.

Claims (5)

  1. NBR변성 에폭시 수지, 비스페놀A형 에폭시 수지, CTBN변성 에폭시 수지, ATBN변성 에폭시 수지중에서 2종이상을 선택적으로 혼합 사용함을 특징으로 하며 자동차 조립공정의 전착건조로 조건인 150℃∼190℃의 온도로 약15∼40분의 열에 의하여 발포되며, 차량의 강판과 접착이 발생되어 뛰어난 기능성을 발휘하는 조성물로서 NBR변성 에폭시계 수지 5∼15wt%, 비스페놀 A형 에폭시 수지 5∼20wt%, 열안정제 0.1∼5wt%, 폴리염화비닐수지 5∼25wt%, 카본블랙 0.2∼2wt%, 발포제 1.5∼5wt%, 발포조제 0.3∼4wt%을 주성분으로 하고 초산비닐과 염화비닐의 단량체의 공중합 수지를 혼합가소제에 용융시켜서 된 점착부여제를 3∼8wt% 첨가하고, 여기에 잠재성 경화제를 0.1∼3wt%을 함유한 것을 특징으로 하며 컴파운드상태로서 침입도가 20℃에서 60∼120인 회색 또는 흑색등의 조성물(2)을 중심으로 그 한면(1)에 스텐레스 박판 또는 알루미늄박판 및 글라스 울을 사용하며 다른 한면(3)에는 이형지를 부착시킨 것으로 구성됨을 특징으로 하는 가열에 의해 발포 경화되는 금속판 보강재.
  2. 제1항에 있어서, 발포제를 Azodicarbonamide, NN'-Dinitrosopentamethy lene-tetramine, PP'-Oxybisbenzensulfonyhydrazide, P-Toluenesulfonylhydrazide 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 혼합 사용하고, 발포조제로는 ZnO, Zn-St, Pb-St, Ca-St, Ba-St, Cellex-A 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 혼합 사용함을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제1항 및 제2항에 있어서, 초산비닐과 염화비닐 단량체의 공중합 수지를 혼합 가소제인 DOP와 DOA 또는 DOP와 에폭시 대두유의 혼합물 또는 DINP와 DOP, DOA 혼합물과 혼합하여 80℃∼100℃에서 20∼30분간 용융하여 제조되는 발포층(2)의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서 접착력과 보강성을 위하여 사용되는 물질로서 NBR변성 에폭시 수지(당량 : 280∼425) 및 비스페놀 A형 에폭시수지(당량 : 170∼500), 가소성 에폭시 수지(당량 : 200∼1300)를 사용하는 제조방법.
  5. 제1항의 조성물로 형상된 보강재의 한 면(2)은 글라스 울(1) 또는 스텐레스 스틸 박판(1) 등을 적층시키고 다른 한면(3)은 이형지(3)로 보호된 형태로서 자동차 차체 패널에 점착시켰다가 이형지를 제거후 전착도장시의 약 150℃∼190℃의 온도로 약 15∼40분간 가열되는 열에 의하여 내부의 조성물(2)이 가열되는 열에 의하여 자연적으로 발포 및 경화되면서 자동차의 차체에 강력하게 접착되게 함을 특징으로 하는 발포형 금속판 보강재를 자동차 차체에 적용하는 자동차 패널의 보강방법.
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