KR20120120173A - 적층 복합재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본체(12), 본체(12)에 배치되어 있는 다공층(14) 및 플라스틱이거나 플라스틱을 포함하고 다공층(14)에 접착 결합되어 있는 추가 재료(16)를 포함하되, 다공층(14)과 추가 재료(16) 사이의 경계면(20)에 배치되어 다공층(14)에 추가 재료(16)를 결합시키는 불소화 열가소성 플라스틱(22)을 더 포함하는 적층 복합재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 적층 복합재를 제조하기 위한 방법 및 적층 복합재의 다공층(14)에 추가 재료(16)를 결합시키기 위한 불소화 열가소성 플라스틱(22)의 용도에 관한 것이다.

Description

적층 복합재{LAMINATE COMPOSITE}
본 발명은 본체, 상기 본체 위에 형성되어 있는 다공층 및 플라스틱이거나 플라스틱으로 구성되고 상기 다공층에 접착 결합되어 있는 추가 재료를 포함하는 적층 복합재에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 추가 재료를 다공층에 결합시키기 위한 불소화 열가소성 플라스틱의 용도 및 적층 복합재를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
이러한 적층 복합재는 특히 평베어링용 베어링 재료로서 사용되고 있다. 적층 복합재는 일반적으로 다공층(보통 금속성)이 도포되어 있는 본체를 갖는다. 다음, 다공층은 추가 재료에 의해 함침되어 둘러싸이게 된다. 이 추가 재료는 전형적으로 플라스틱이다. 이때 사용할 수 있는 플라스틱에는 2개의 주요 유형으로: PTFE계 플라스틱과 열가소성으로 가공 가능한 플라스틱이 있다.
용도에 따라 적층 복합재는 윤활 처리하지 않거나, 초기 윤활 처리하거나 또는 매체-윤활 처리하는 방법으로 평베어링에서 사용될 수 있다. 초기 윤활 처리하는 평베어링은 예를 들면 그리스를 이용하여 장착 중에 1회 윤활 처리한다. 이들 사용 방법에서 사용되는 재료는 서로 다르게 거동한다. 윤활제와 해당 적층 복합재의 상용성 이외에 매체-윤활 처리한 용도에 대한 다른 중요한 재료 특성은 적층 복합재의 침식, 탈리와 마모에 대한 내성이다. 베어링 균열에서 유동 상황이 일어나 적층 복합재를 부식시키거나 적층 복합재에 윤활제가 침투하여 층을 서로 분리한다. 윤활제와 관련하여 발생하는 마찰 또한 중요한데, 마찰은 예를 들면 충격흡수장치 내 안내 부싱용으로 사용될 때 응답 거동에 영향을 주거나 펌프에서 사용될 때 효율에 영향을 줄 것이기 때문이다.
매체-윤활 처리한 베어링에서 사용되는 추가 재료의 특성은 다음과 같이 특징적으로 나타날 수 있다: 열가소성 기지 플라스틱을 이용하면 강도 증가가 나타나고 다공층에서 부착 고정성 향상이 동반되어 유동 상태와 관련한 기계적 손상이 거의 초래되지 않는다. 그러나 매체와 관련하여 열가소성 기지 플라스틱에 의한 마찰은 PTFE계 재료에서보다 분명히 더 높다. PTFE계 재료는 전형적으로 매체 윤활시 특히 낮은 마찰계수를 특징으로 하지만, 약한 PTFE 기지로 인해 이들의 유동저항은 제한적이다. 나아가 열가소성 플라스틱과 달리 다공층에서 추가 PTFE계 재료의 고정은 결코 접착력에 의해 지지되지 않는다.
PTFE계 재료를 추가로 포함하는 적층 복합재는 현재까지 수 년간 유동 하중이 더 높은 매체-윤활 처리용으로 사용되어 왔다. 이때 추가 재료의 PTFE 기재는 MoS2를 고체 윤활제로서 이용하여 개질된다. 상기 유형의 적층 복합재는 예를 들면 충격흡수장치에서 사용되고 있다. 이때 승차감 요건에 의해 마찰량이 최대한 낮은 응답 거동을 달성할 필요가 있다.
그러나 이러한 유형의 적층 복합재를 윤활 처리하지 않거나 건조 및 매체-윤활 처리한 용도에서 사용할 때에는 저항이 제한된다. 이에 따라 마모에 대해 최적화된 PTFE를 기재로 하는 특수한 적층 복합재가 예를 들면 DE 196 14 105 B4에 개략적으로 설명되어 있는 바와 같이 매체-윤활 처리 용도로 개발되어 왔다. 산화철을 첨가하면 내마모성과 내인열성은 증가하지만, 사용 조건에 따라 마찰량은 약간 증가한다.
DE 198 08 541 C1은 분말 형태의 폴리아라미드를 PTFE에 첨가함으로써 얻어지는 윤활층의 마모성 향상을 기재하고 있지만 유동저항 향상은 나타나지 않는다. 이를 위해 예를 들면 DE 33 43 697 A1에 기재되어 있는 바와 같이 상기 재료를 흔히 불소화 열가소성 플라스틱 PFA, FEP, ETFE, PVDF, PCTFE에 첨가 혼합하기도 한다. 이들은 그 화학적 구조로 인해 윤활층의 PTFE에 더욱 견고하게 결합되기 때문에 재료의 내구성에 대한 확실한 영향을 갖고 있으며 불소화 열가소성 플라스틱은 PTFE의 접착 방지특성을 감소시키기 때문에 첨가제가 보다 효과적으로 결합할 수 있도록 하고 기판에 대한 접착성을 개선시킨다. 그러나 이들 특성이 더욱 요구될수록 불소화 열가소성 플라스틱은 더욱 많이 첨가되어야 하고, 그 결과 마찰계수가 실제로 증가한다.
WO99/05425는 불소화 열가소성 플라스틱 필름을 이용하여 PTFE계 필름을 금속 기판에 고정시킴으로써 PTFE계 윤활층을 구비한 적층 복합재를 제조하는 것을 기재하고 있다. 그러나 이 구조는 다공성 기판과 PTFE 페이스트의 이용과 관련한 제조방법에는 적합하지 않다. 상기 PTFE 혼합물은 예를 들면 DE 195 07 045 C2에 기재되어 있는 바와 같이 수성 페이스트 형태의 다공층의 기공에 함침될 수 없는데, 이는 중간에 위치한 필름이 압연에 의한 함침을 방지하고 상기 필름은 압연 공정시 재위치될 수 없기 때문이다.
따라서 본 발명의 목적은 추가 재료의 원하는 표면 특성에 악영향을 주지 않으면서 다공층에 대한 상기 추가 재료의 접착성을 향상시키는데 있다.
상기 목적은 다공층과 추가 재료 사이의 경계면에 배치하여 다공층에 추가 재료를 결합시키기 위한 불소화 열가소성 플라스틱에 의해 달성된다. 상기 불소화 열가소성 플라스틱은 접착 효과가 있어 추가 재료를 다공층에 더욱 효과적으로 접착시킬 수 있다. 상기 추가 재료의 표면 특성은 불소화 열가소성 플라스틱이 거의 다공층과 추가 재료 사이 경계면에만 배치될 뿐 추가 재료의 표면에는 배치되지 않기 때문에 불소화 열가소성 플라스틱에 의해 영향을 받지 않는다. 특히 상기 추가 재료 표면의 마찰은 증가하지 않는다. 따라서 본 발명에 따르면 추가 재료의 표면 특성에 대한 불소화 열가소성 플라스틱의 효과를 고려해야 할 필요없이 요구되는 표면 특성에 따라 추가 재료를 자유롭게 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 적층 복합재의 바람직한 실시형태에서 상기 불소화 열가소성 플라스틱은 PFA, FEP, ETFE, PVDF, PCTFE 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나이다. 이들 불소화 열가소성 플라스틱은 합리적인 가격으로 구입이 가능하고 추가 재료를 다공층에 향상된 접착성으로 고정시키는데 특히 유리한 것으로 판명되었다. 나아가 사용할 수 있는 불소화 열가소성 플라스틱(제공된 리스트가 모든 것을 포함하는 것은 아님)을 융통성 있게 선택하여 사용 다공층과 추가 재료의 특성에 따라 접착성을 최적화할 수 있다. 바람직하게는 열처리에 의해 다공층과 추가 재료에 대한 접착 효과를 활성화하기 위해 사용 불소화 열가소성 플라스틱을 용융시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서 상기 다공층이 기공 부피를 갖되 불소화 열가소성 플라스틱의 부피가 상기 기공 부피의 5% 내지 50%, 특히 5% 내지 25%를 차지한다.
이 범위에서 상기 추가 재료와 다공층 사이의 접착이 최적화되는 것으로 나타났다. 특히, 상기 불소화 열가소성 플라스틱 부피가 다공층의 기공 부피의 5% 내지 25%일 때 접착성이 최대화된다. 나아가 이 범위에서는 상기 다공층의 기공이 막히지 않게 된다. 막힌 기공의 비율이 소정량을 초과하면 적층 복합재의 기계적 특성에 악화시킬 것이다.
바람직하게는 상기 불소화 열가소성 플라스틱은 분말로서 제공된다. 상기 불소화 열가소성 플라스틱은 제조 기술적으로 다공층에 쉽게 도포될 수 있다. 이때 상기 불소화 열가소성 플라스틱의 입자의 크기는 100 ㎛ 이하이다. 이에 따라 상기 입자가 다공층의 기공을 폐쇄시키지 않으면서 침투할 수 있게 된다. 폐쇄된 기공은 적층 복합재의 기계적 특성에 악영향을 준다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서 상기 추가 재료는 윤활층으로서 구성된다. 이 실시형태에서 상기 적층 복합재는 평베어링에 사용하기에 특히 적합하지만 본 발명에 따른 목적이 평베어링에 한정되는 것은 아니다.
상기 윤활층은 바람직하게는 PTFE계 재료를 포함하거나 PTFE계 재료로 구성된다. 이러한 재료는 마찰계수가 탁월하게 낮아 예를 들면 샤프트의 베어링에 특히 효과적이고 마찰 손실을 감소시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 윤활층은 열경화성 또는 열가소성 재료를 더 함유하는 것이 바람직하다. 이들을 첨가함으로써 상기 윤활층의 작업성이 개선될 수 있고 특히 PTFE 재료와 관련하여 이들의 기계적 특성이 구체적으로 변화될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서 상기 열경화성 플라스틱 또는 열가소성 플라스틱은 PFA, FEP, ETFE, PVDF, PCTFE, PEEK, PPS, PA, PPA, LCP, PES, PSU, PEI, PPTA, PBA, PI, PAI 또는 PPS02 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다. 이들 플라스틱은 평베어링에서 적층 복합재 용도로 특히 유리한 것으로 입증되었다. PFA, FEP, ETFE, PVDF와 PCTFE는 특히 윤활층의 내마모성을 향상시킨다.
상기 윤활층은 고체 윤활제, 경질 입자 및/또는 섬유를 더 함유하는 것이 바람직하다. 이들을 첨가함으로써 PTFE계 윤활층의 표면 특성이 구체적으로 변화될 수 있고 각각의 용도에 맞도록 조정될 수 있다.
바람직한 고체 윤활제는 MoS2, WS2, h-BN, Pb, Sn, PbO, Zn, ZnS, BaS04, SnS2, 흑연, CaF2 또는 층상 규산염이다. 윤활제로서 유리한 MOS2를 사용하는 장점은 예를 들면 PTFE에 낮은 마찰계수에는 악영향을 주지 않으면서 동시에 연질 PTFE 기지의 마모를 감소시켜 윤활층의 수명을 증가시킬 수 있다는 점이다.
바람직한 경질 입자는 SiC, Si3N4, BC, c-BN 또는 금속산화물이다. 경질 입자는 적층 복합재 작동시 윤활층의 마모를 감소시키는 동시에 적층 복합재에 의해 지지되는 구성부, 예를 들면 샤프트에 대한 연마 효과를 얻는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서 상기 섬유는 유리, 탄소 또는 아라미드로 제조된다. 이 실시형태의 이점은 높은 내열성에 있다. 또한 유리, 탄소 또는 아라미드 섬유의 취급 경험이 풍부하므로 기술적인 관점에서 이들을 제어하면서 사용할 수 있다.
상기 다공층은 알루미늄 및/또는 구리 및/또는 이들의 합금을 함유하는 것이 유리하다. 알루미늄 및/또는 구리 및/또는 이들의 합금을 사용하는 장점은 이들을 이용한 작업 경험이 풍부하다는 점과 관련이 있는 것으로, 이는 본 발명에 따른 목적에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
상기 다공층은 소결 분말, 금속 발포체, 팽창 금속, 양모 또는 직물 재료로 이루어질 수 있다. 소결 분말, 금속 발포체, 팽창 금속, 양모 또는 직물 재료를 사용하는 이점은 표면적이 크고 개구 구조를 형성할 수 있어 다공층과 윤활층 사이의 경계면를 증가시킬 수 있다는데 있다. 이 방법은 또한 윤활층과 다공층 사이의 접착성을 향상시킨다.
상기 본체는 강, 알루미늄 및/또는 구리 및/또는 이들의 합금을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 재료들은 평베어링에 사용하기에 특히 적합하다는 것이 밝혀져 있고 따라서 이들 재료로 구성된 평베어링을 제조하는 경험은 풍부하며 이러한 경험에 의거하여 제조할 수 있다는 점에서 유리하다.
본 발명의 또 다른 요지는 본 발명의 이전 실시형태 중 하나에 따른 적층 복합재의 다공층과 추가 재료 사이의 경계면에 배치되어 상기 다공층에 추가 재료를 결합시키기 위한 불소화 열가소성 플라스틱의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 요지는 위에서 언급한 본 발명의 실시형태 중 하나에 따른 적층 복합재를 제조하기 위한 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다:
- 다공층에 불소화 열가소성 플라스틱을 도포하는 단계,
- 상기 다공층에 불소화 열가소성 플라스틱을 열처리에 의해 고정시키는 단계,
- 상기 다공층에 추가 재료를 함침시키는 단계,
- 상기 다공층을 추가 재료에 접착시키는 단계.
본 발명에 따른 방법은 위에 나타낸 순서로 실시하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 개념이 특정한 순서에 한정되는 것은 아니다.
상기 다공층은 주로 리본 형태를 갖는 본체 위에 배치된다. 상기 다공층에 불소화 열가소성 플라스틱을 고정하는 단계는 리본형 본체를 연속식 노에 도입하거나 추가로 가열 및/또는 냉각하는 단계를 제공하는 열처리에 의해 실시될 수 있다. 예를 들면 상기 다공층를 압연함으로써 추가 재료를 함침시킬 수 있다. 이어서, 상기 다공층을 추가 재료에 접착하는 단계는 바람직하게는 350 내지 400℃에서 1 내지 3분간 소결함으로써 통상적으로 실시된다. 이어서, 상기 적층 복합재를 원하는 최종 크기로 압연할 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 방법은 불소화 열가소성 플라스틱을 분말 또는 분산액 중 어느 하나로서 다공성 표면에 도포하는 것을 포함한다. 분산액에 비해 분말이 가공 중에 관리하기가 더 용이하므로 유리하다. 후속 소결 공정에서는 분산시 소결 공정을 길게 할 수 있고 기포를 발생시킬 가능성이 있는 액체를 적층 복합재로부터 먼저 배출시켜야 한다. 이 과정은 분말 형태의 불소화 열가소성 플라스틱을 사용할 때에는 해당되지 않는다.
불소화 열가소성 플라스틱의 초기 형태는 분산액이므로 적당한 분말을 제조할 필요가 없어 적층 복합재의 제조비용이 감소한다. 분산액 형태의 불소화 열가소성 플라스틱을 도포하는 장점은 불소화 열가소성 플라스틱을 다공층에 도포하여 접착에 일조하는 표면적을 증가시켜 접착효과를 증진시킬 수 있다는데 있다. 그러나 상기 방법에 의하면 분말을 사용할 때에도 만족할만한 결과를 나타내므로 분말 또는 분산액 형태로 입수 가능한 모든 불소화 열가소성 플라스틱을 사용할 수 있다.
분말 형태의 불소화 열가소성 플라스틱은 예를 들면 다공체 또는 닥터 블레이드를 이용하여 다공층에 도포할 수 있다. 상기 불소화 열가소성 플라스틱이 분산액으로서 제공되는 경우에는 노즐을 통한 분무, 롤 표면으로부터 전사, 스펀지 가압을 통한 전사 또는 회전 부재를 이용한 방사에 의해 다공층에 도포할 수 있다. 상기 분산액은 스크린 프린팅 공정이나 브러쉬, 펠트 또는 웨빙과 같은 모세관 투여장치와 접촉을 통해 다공층에 도포할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예와 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 복합재의 기본 구조를 보여주고 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 복합재(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 적층 복합재(10)는 다공층(14)이 도포되어 있는 본체(12)를 포함하고 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 다공층(14) 주위에는 윤활층(미끄럼층)(Gleitschicht)(18)으로서 구성되는 추가 재료(16)가 배치되어 있다. 윤활층(18)으로서 구성된 추가 재료(16)는 전형적으로 PTFE계 플라스틱을 포함한다. 다공층(14)과 추가 재료(16)는 경계면(20)에서 접촉하고 있다. 접착 효과를 가진 불소화 열가소성 플라스틱(22)는 경계면(20)와 다공층(14) 위에 배치되고 추가 재료(16)에 결합되어 있다. 도시되어 있는 실시예에서 상기 불소화 열가소성 플라스틱은 분말 형태로 도포되어 있다. 추가 재료(16)는 또한 고체 윤활제(24), 경질 입자(26), 섬유(28) 및 원하는 특성, 특히 윤활층(18)의 표면특성을 조정하기 위해 사용되는 열경화성 또는 열가소성 입자(30)를 함유하고 있다. 상기 추가 재료에 열경화성 또는 열가소성 입자(30), 고체 윤활제(24), 경질 입자(26)와 섬유(28)는 임의로 도입된다. 바람직한 배치나 정렬이 반드시 필요한 것은 아니다.
다공층(14)은 다공층(14)이 차지하는 전체 부피와 상기 다공층을 제조하기 위해 사용되는 재료가 차지하는 부피 사이의 차이를 나타내는 기공 부피 VP를 갖는다. 이때 추가 재료(16)가 차지하는 부피는 중요하지 않다. 불소화 열가소성 플라스틱(22)는 부피 VF를 차지한다.
위에서 언급한대로 도 1에는 분말 형태의 불소화 열가소성 플라스틱을 도포함으로써 입자가 경계면(20)에 불연속적으로 배치되어 있다. 불소화 열가소성 플라스틱(22)을 분산 형태로 이용하는 경우에는 분산액으로서 다공층(14)에 도포될 수도 있다. 이 경우에 불소화 열가소성 플라스틱(22)는 경계면(20)에 일종의 코팅을 형성하여 경계면(20) 전체를 차지할 수 있다.
본 발명의 실시예
마찰계수 μ"스프라켓" [-], 0.5 m/s, 17.5 MPa 오일 적하 첨가제
없음		 10% PFA 분산형
첨가제		 10% PFA 분말형
첨가제		 PFA
분산액층		 PFA
분말층		 FEP
분말층		 ETFE
분말층		 PVDF
분말층
20% MoS2 0.021 0.024 0.020 0.021 0.020
20% CaF2 0.041 0.045 0.042 0.042
20% ZnS 0.026 0.038 0.031 0.029
6% MoS2
6% hBN 3%
Fe2O3 5%
PPTA		 0.029 0.037 0.034 0.029 0.028
표 1: 본 발명에 따른 적층 복합재와 종래의 적층 복합재의 마찰계수(무차원) 비교.
다음과 같이 마찰을 측정한다: 직경 10 mm의 둥근 시료를 소정의 하중(17.5 MPa)으로 직경 100 mm의 회전 롤의 표면에 압착한다(표면에 대한 속도: 0.5 m/s). 압인시 상기 시료의 형태를 롤의 반경에 맞게 조정한다. 상기 시험 경로를 유압유로 습윤시키고 하중 시료에 의해 인가되는 마찰력을 구동 샤프트에서 토크 전달장치를 이용하여 확인한다.
제1열은 윤활층에 불소화 열가소성 플라스틱이 첨가되지 않은 적층 복합재에 대해 측정한 마찰값을 나타내고 있다. 제2열과 제3열은 상기 복합재료를 다공층에 결합시키기 전에 윤활층에 불소화 열가소성 플라스틱(이 경우 PFA)을 분산액(제2열)이나 분말 형태(제3열)로서 도입한 코팅 재료에 대해 측정한 마찰값을 나타낸다. 이하의 제4열 내지 제8열에서는 불소화 열가소성 플라스틱(여기에서는 PFA, FEP, ETFE와 PFDF)을 본 발명에 따른 방식으로 다공층에 도포한 다음, 윤활층을 경계면에 불소화 열가소성 플라스틱을 함유한 다공층에 도포하였다.
제2열과 제3열로부터 알 수 있는 바와 같이, 불소화 열가소성 플라스틱을 윤활층과 혼합한 다음 다공층에 도포한 경우에 마찰계수가 증가하였다. 서두에 언급한 바와 같이, 고농도의 불소화 열가소성 플라스틱을 사용할 때 표면 마찰이 증가하는 것으로 알려져 있다. 이 효과는 제2열과 제3열에 나타낸 값과 제1열의 비교값과 비교함으로써 입증된다. 상기 불소화 열가소성 플라스틱을 윤활층과 혼합하고 임의로 분포시키면 불소화 열가소성 플라스틱의 소정 비율이 윤활층의 표면에 배치되어 마찰이 증가하게 된다. 본 발명에 따르면 이 효과는 제4열 내지 제8열에 제공되어 있는 값을 비교하였을 때 전혀 나타나지 않거나 미미하게 나타나는데, 본 발명에 따르면 불소화 열가소성 플라스틱이 다공층과 윤활층 사이의 경계면에만 배치되어 있을 뿐 윤활층의 표면에는 배치되지 않기 때문이다.
접착 강도 시험[MPa] 첨가제 없음 PFA 분산형 첨가제 PFA 분말형
첨가제		 PFA
분산액층		 PFA
분말층		 FEP
분말층		 ETFE
분말		 PVDF
분말
20% MoS2 4.6 4.7 5.8 5.7 5.5
20% CaF2 4.3 4.5 5.8 5.4
20% ZnS 4.4 4.3 5.5 5.2
6% MoS2 6%
hBN 3%
Fe2O3 5%
PPTA		 4.5 4.5 5.8 5.8 5.3
표 2: MPa 단위로 측정한 본 발명에 따른 적층 복합재와 종래의 적층 복합재의 접착 강도 비교
다음과 같이 접착강도를 측정한다: 시료를 소듐 나프탈렌으로 에칭하고, 거친 압자와 접착시키고, Zwick 만능 재료 시험기 Z050, 0.2 mm/s를 이용하여 접착면에 수직 방향으로 상기 압자를 떼어낸다. 표 2에서 열의 순서는 표 1의 순서에 대응한다.
제1열에 나타낸 접착 강도에 대한 측정값과 제2열과 제3열의 값을 비교하면 불소화 열가소성 플라스틱와 윤활층의 혼합은 접착 강도를 크게 증가시키지 않는다는 것을 명확하게 보여주고 있다. 불소화 열가소성 플라스틱을 윤활층에 임의로 분포하면 불소화 열가소성 플라스틱 일부만이 다공층과 윤활층 사이의 경계면에 배치되어 이 비율만큼만 접착 강도 증가에 기여할 수 있다. 이에 비해 본 발명에 따른 해결방법에 따르면 제4열 내지 제8열에 제공되어 있는 값에 의해 증명된 바와 같이 접착 강도의 상당한 증가가 나타난다. 본 발명에 따르면 거의 모든 불소화 열가소성 플라스틱이 경계면에 배치되어 접착 강도를 크게 증가시킨다.
수명 "캐비테이션" 충격흡수장치 시험
[h]		 첨가제 없음 PFA
분산형 첨가제		 PFA
분말형
첨가제		 PFA
분산액층		 PFA
분말층		 FEP
분말		 ETFE
분말		 PVDF
분말
20% MoS2 37 40 72 61 49
20% CaF2 39 38 68 55
20% ZnS 22 25 36 51
6% MoS2
6% hBN
3% Fe2O3
5% PPTA		 92 96 > 120
(파손)		 > 120
(파손)		 113
표 3: 시간 단위로 측정한 본 발명에 따른 적층 복합재와 종래의 적층 복합재의 수명 비교
다음과 같이 수명을 측정한다: ("캐비테이션" 충격흡수장치 시험) 표면 폭이 10 mm인 부싱을 로드 직경이 22 mm인 2관형 감쇠기에서 일정한 횡하중 2000 N으로 시험한다. 이때 경사 운동과 사인 곡선 운동을 20초 동안 교대로 각각 0.5 Hz와 2중 진폭 80 mm에서 윤활층이 파괴되어 감쇠기가 누출될 때까지 실시한다. 이 시험을 최대 120시간 후에 중단시킨다. 표 3에서 열의 순서는 표 1과 표 2의 순서에 대응한다.
제1열의 측정 수명값과 제2열과 제3열의 값을 비교하면 윤활층에 불소화 열가소성 플라스틱의 첨가는 적층 복합재의 수명을 현저하게 증가시키지 않는다는 것을 명백하게 보여주고 있다. 이에 비해 본 발명에 따른 해결방법에 따르면 제4열 내지 제8열에 제공되어 있는 값에 의해 증명된 바와 같이 상당한 수명 증가가 나타난다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명한다. 당업자라면 본 발명의 토대가 되는 개념으로부터 벗어나지 않는 한 상기 기재된 방법으로부터 약간 변형 및 추가할 수 있으며 이는 후술하는 청구범위에 정의되어 있는 보호범위에 포함된다.
참조부호 리스트
10 적층 복합재
12 본체
14 다공층
16 재료
18 윤활층
20 경계면
22 불소화 열가소성 플라스틱
24 고체 윤활제
26 경질 입자
28 섬유
30 열경화성 또는 열가소성 입자
VP 기공 부피
VF 불소화 열가소성 플라스틱 부피

Claims (19)

  1. - 본체(12),
    - 본체(12)에 배치되어 있는 다공층(14) 및
    - 플라스틱이거나 플라스틱을 포함하고 다공층(14)에 접착 결합되어 있는 추가 재료(16)를 포함하는 적층 복합재에 있어서,
    불소화 열가소성 플라스틱(22)이 다공층(14)과 추가 재료(16) 사이의 경계면(20)에 배치되어 다공층(14)에 추가 재료(16)를 결합시키는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  2. 제1항에 있어서, 불소화 열가소성 플라스틱(22)이 PFA, FEP, ETFE, PVDF, PCTFE 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다공층(14)이 기공 부피(VP)를 갖되 상기 적층 복합재 내 불소화 열가소성 플라스틱의 부피(VF)가 기공 부피(Vp)의 5% 내지 50%, 특히 5% 내지 25%를 차지하는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 불소화 열가소성 플라스틱(22)이 분말로서 제공되는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  5. 제4항에 있어서, 불소화 열가소성 플라스틱(22)의 입자가 100 ㎛ 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가 재료(16)가 윤활층(18)으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  7. 제6항에 있어서, 윤활층(18)이 PTFE계 재료를 포함하거나 PTFE계 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  8. 제7항에 있어서, 윤활층(18)이 특히 열경화성 또는 열가소성 입자(30) 형태의 열경화성 또는 열가소성 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  9. 제8항에 있어서, 상기 열가소성 또는 열경화성 재료가 PFA, FEP, ETFE, PVDF, PCTFE, PEEK, PPS, PA, PPA, LCP, PES, PSU, PEI, PPTA, PBA, PI, PAI 또는 PPSO2 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활층(18)이 고체 윤활제(24), 경질 입자(26) 및/또는 섬유(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  11. 제10항에 있어서, 고체 윤활제(24)가 MoS2, WS2, h-BN, Pb, Sn, PbO, Zn, ZnS, BaSO4, SnS2, 흑연, CaF2 또는 층상 규산염 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 경질 입자(26)가 SiC, Si3N4, BC, c-BN 또는 금속산화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유(28)가 유리, 탄소 또는 아라미드로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 다공층(14)이 알루미늄 및/또는 구리 및/또는 이들의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 다공층(14)이 소결 분말, 금속 발포체, 팽창 금속, 양모 또는 직물 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 본체(12)가 강, 알루미늄 및/또는 구리 및/또는 이들의 합금을 함유하는 것을 특징으로 하는 적층 복합재.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 적층 복합재(10)의 다공층(14)과 추가 재료(16) 사이의 경계면(20) 위에 배치되어 다공층(14)에 추가 재료(16)를 접착 결합시키기 위한 불소화 열가소성 플라스틱(22)의 용도.
  18. 하기 단계를 포함하는, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 적층 복합재(10)를 제조하기 위한 방법:
    - 다공층(14)에 불소화 열가소성 플라스틱(22)를 도포하는 단계,
    - 다공층(22)에 불소화 열가소성 플라스틱(22)을 열처리에 의해 고정시키는 단계,
    - 다공층(14)에 추가 재료(16)를 함침시키는 단계,
    - 다공층(14)을 추가 재료(16)에 접착시키는 단계.
  19. 제18항에 있어서, 불소화 열가소성 플라스틱(22)이 분말이나 분산액 형태로 다공층(14)에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
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