KR20190087493A

KR20190087493A - 복합 플라스틱 재료로 제조된 코어 부재, 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190087493A
Application number: KR1020197017462A
Authority: KR
Inventors: 롤프 마티아스 알터; 빌리 빈트겐스; 다리우스 카민스키
Original assignee: 유로-콤포지트 에스.에이.
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-07-24
Also published as: IL266722A; LU93317B1; EP3541614A1; BR112019010320A2; US20190329512A1; RU2019119251A3; JP2020513351A; WO2018091745A1; RU2019119251A; CN110167750A

Abstract

개선된 기계적 특성을 갖는 코어 부재 뿐만 아니라 그의 제조 방법, 및 상기 방법에 따라 제조된 코어 부재가 기재되어 있다.

Description

복합 플라스틱 재료로 제조된 코어 부재, 및 그의 제조 방법

본 발명은 개선된 기계적 특성을 갖는 코어 부재에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 개방-셀 지지체로부터 코어 부재를 제조하는 방법, 및 이 방법에 따라 제조된 코어 부재에 관한 것이다.

플라스틱-재료 복합체로 제조된 코어 부재는 현대 경량 구조체에서 주요한 역할을 한다. 이러한 재료는 재료의 사용을 최소화하는 것을 가능케 하여, 중량 및 재료 비용의 감소를 초래한다. 이는 이러한 재료가 저중량과 함께 높은 기계적 강성도를 가능케 하기 때문에 가능하다. 이들 특성은 재료가 특히 항공우주 산업에서 사용하기에 매력적이게 한다. 추가의 적용 분야는 자동차 및 조선 산업이다. 코어 부재의 근본적인 특성에 관해서는, 문헌 ["Honeycomb Technology: Materials, design, manufacturing, applications and testing", Tom Bitzer, published by Chapman & Hall, ISBN 0 412 540509]을 참고할 수 있다.

경량 구조체 내에서의 이러한 재료의 바람직한 사용으로 인해, 재료의 벌크 밀도가 지극히 중요하다. 동시에, 특히 양호한 기계적 특성이 달성되어야 한다. 지금까지 이용가능했던 재료는, 특히 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 비와 관련하여 특히 유리한 기계적 특성이 특정 한도 내에서만 낮은 벌크 밀도와 조합될 수 있다는 단점을 갖는다.

기계적 특성의 개선은 종종, 재료의 셀 크기를 감소시킴으로써 얻어질 수 있다. 그러나, 셀 크기를 감소시키면 대개는 벌크 밀도의 증가로 또한 이어진다. 따라서, 지금까지 이용가능한 재료는, 낮은 벌크 밀도가 특정 한도 내에서만 작은 셀 크기와 조합될 수 있다는 단점을 갖는다.

본 발명의 목적은, 상기 언급된 특성과 관련하여 개선된 플라스틱-재료 복합체로 제조된 코어 부재를 제공하는 것이었다. 순수하게 합성 제조된 플라스틱 재료 (예컨대, 수지, 접착제 등)에 추가로, 당(sugar) 탄수화물과 같은 천연-기반 생성물로부터 수득될 수 있으며 페놀 수지 또는 대안적으로 푸란-함유 또는 -푸르푸랄-함유 수지와 유사하게 산업용 수지를 제조할 수 있는 천연 자원에 기반한 플라스틱 재료, 특히 바이오-수지로서 판매되는 것, 예컨대 캐슈(cashew) 껍질 오일 또한, 여기서 언급된 용어 "플라스틱-재료 복합체"로부터 제외되어서는 안된다. 후자의 예는 예로써 언급되고, 여기서 청구된 보호 대상을 제한하는 기능을 하지 않으며, 순수 합성 수지에 추가로, 또한 모든 생물학적-기반 및 천연-기반 수지, 및 천연 생성물로부터 합성 유래된 수지로 확대하는 기능을 한다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 하기 조건 a)를 만족시키고, 또한 2개의 조건 b1) 및 b2) 중 적어도 1개를 만족시키는 코어 부재에 의해 해결된다:

a) 벌크 밀도가 ≤ 대략 48 kg/m³, 특히 ≤ 대략 40 kg/m³, 보다 바람직하게는 ≤ 대략 32 kg/m³, 매우 특히 바람직하게는 ≤ 26 kg/m³임;

b1) 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 비가 ≥ 대략 4.5

, 바람직하게는 ≥ 5.5

, 매우 특히 바람직하게는 ≥ 5.8

임;

b2) 셀 크기가 ≤ 대략 9.6 mm, 특히 ≤ 6.4 mm, 바람직하게는 ≤ 4.8 mm, 특히 바람직하게는 ≤ 3.2 mm, 매우 특히 바람직하게는 ≤ 1.6 mm임.

바람직하게는 본 발명에 따른 코어 부재는 조건 b1) 및 b2) 둘 다를 만족시킨다. 본 발명에 따른 코어 부재는 특성들의 뛰어난 조합으로 지금까지 공지된 코어 부재와 구별된다. 특히, 본 발명에 따른 코어 부재는, 종래 기술로부터 공지된 코어 부재와 비교해서 하기 특성을 갖는다:

· 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 동일한 비에 대해 훨씬 더 낮은 벌크 밀도를 가짐.

· 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 더 높은 비에 대해 더 낮은 벌크 밀도를 가짐.

· 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 실질적으로 더 높은 비에 대해 동일한 벌크 밀도를 가짐.

· 동일한 셀 크기에 대해 훨씬 더 낮은 벌크 밀도를 가짐.

· 더 작은 셀 크기에 대해 더 낮은 벌크 밀도를 가짐.

· 실질적으로 더 작은 셀 크기에 대해 동일한 벌크 밀도를 가짐.

하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코어 부재는, 다각형, 바람직하게는 육각형, 직각 또는 원형 셀 기하구조를 갖는 허니콤(honeycomb) 부재이도록 구성된다.

본 발명에 따른 코어 부재는, (E-유리, S-2-유리) 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라(Kevlar) 섬유, 현무암 섬유, 바람직하게는 석영 유리 섬유, 또는 이들 명명된 섬유의 하이브리드 구조체로부터 제조되도록 구성되는 것이 유리한 것으로 입증되었다.

하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코어 부재는 플라스틱-재료 복합체로부터 제조되도록 구성된다.

본 발명의 문맥에서 "코어 부재"는, 주로 보다 낮은 중량을 가지면서 복합체 구성요소의 강성도 또는 대안적으로 다른 기계적 또는 물리적 (예를 들어, 유전) 특성을 개선시키는 것을 목적으로, 외부 층과 연계하여 상기 구성요소의 코어 내에서 사용되는 부재를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

복합체 부문에서 사용되는 아마도 가장 흔한 코어 부재는, 발포체 (개방-셀 또는 폐쇄-셀), 허니콤 코어, 골판형(corrugated) 판지 또는 골판형 시트, 및 그로부터 유래된 지그재그 기하구조 (예를 들어, 접힌 허니콤), 및 발사목(balsa wood)과 같은 자연으로부터 직접 이용가능한 재료를 포함한다.

하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코어 부재는 허니콤 부재이다. 본 발명의 문맥에서 "허니콤 부재"는, 그의 셀 기하구조가 허니콤과 밀접하게 유사한, 셀형(cellular) 구조를 갖는 부재를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이 명칭은 의미상 그로부터 유래된 것이다. 그러나, 본 발명의 문맥에서 허니콤 부재의 셀 기하구조는 육각형 셀 구조로만 제한되지는 않는다.

하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코어 부재, 특히 허니콤 부재 형태의 것은, 개방-셀 지지체를 갖는 플라스틱-재료 복합체이도록 구성된다. 본 발명의 문맥에서, 용어 "개방-셀 지지체"는, 상기 부재가 공기-투과성이거나, 또는 대안적으로 임의의 기체 또는 대안적으로 액체 매질에 투과성일 수 있도록 이해되어야 한다.

하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 지지체는, 20 cm²의 면적에 걸쳐 200 Pa의 차등 압력으로 지지체를 관통하는 공기 흐름 (L/min)을 측정하는 DIN EN ISO 9237 (1995)에 따른 측정 방법에 따라 공기에 대한 투과성을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 공기에 대한 투과성은 10 L/dm²/min이거나 또는 그를 초과하고, 특히 바람직하게는, 현재 여기서 기재된 측정 방법의 측정 한도를 나타내는 716 L/dm²/sec를 훨씬 초과한다.

하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코어 부재는 석영 유리 섬유/플라스틱-재료 복합체이도록 구성된다.

본 발명에 따른 코어 부재는 플라스틱-재료 복합체의 플라스틱 함량과 관련하여 원칙적으로 어떠한 제한도 받지 않는다. 그러나, 본 발명에 따른 코어 부재는, 열경화성 또는 대안적으로 열가소성 매트릭스만으로 이루어진 플라스틱 재료로부터, 바람직하게는 시아네이트 에스테르 또는 폴리이미드, 임의로 또한 페놀, 에폭시드, 벤족사진, BMI, 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리에테르 케톤 (PEK, PEEK, PAEK, PEKK), 폴리티오에테르 (PPS), 폴리에테르 (PP, PPO)의 부류, 또는 대안적으로 보편적인 열가소성 재료, 예컨대 PE, PP, PET, PA, PC, PMMA 등으로부터 제조되도록 구성되는 것이 특히 유리한 것으로 입증되었다.

특히 양호한 결과는, 본 발명에 따른 코어 부재가, 섬유 및/또는 또 다른 지지 또는 충전 재료, 및 열경화성 또는 대안적으로 열가소성 매트릭스를 포함하는 플라스틱 재료, 바람직하게는 시아네이트 에스테르 또는 폴리이미드, 임의로 또한 페놀, 에폭시드, 벤족사진, BMI, 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리에테르 케톤 (PEK, PEEK, PAEK, PEKK), 폴리티오에테르 (PPS), 폴리에테르 (PP, PPO)의 부류, 또는 대안적으로 보편적인 열가소성 재료, 예컨대 PE, PP, PET, PA, PC, PMMA 등으로부터의 것으로 이루어진 복합체이도록 구성되는 경우 달성된다. 하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 코어 부재는, 섬유 및/또는 다른 지지 또는 충전 재료, 및 시아네이트 에스테르인 플라스틱 재료로 이루어진 복합체이다.

특히 양호한 결과는, 본 발명에 따른 코어 부재가 석영 유리 섬유/시아네이트 에스테르 복합체이도록 구성되는 경우 달성된다.

하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코어 부재는 제직물(woven fabric) 및/또는 "플리스(fleece)"-유사 구조물로부터 제조된다. 본 발명에 따른 코어 부재의 제조 시, 플라스틱 재료에 의한 제직물의 코팅 또는 함침이 실시된다. 특히 양호한 결과는, 본 발명에 따른 코어 부재가, 제직물이 완전히 함침 및/또는 코팅되지 않고 셀들 사이의 개방-셀 셀 벽을 통해 공기에 대한 투과성을 보장하도록 구성되는 경우 달성된다. 이는 특히 재료가 항공우주 부문에서 사용될 때 유리하다. 그 배경은 개방-셀 셀 벽의 공기에 대한 투과성이 환경이 가능해 지는 압력 보상을 초래한다는 것이다. 이와 같은 압력 보상은, 항공우주 부문에서 흔히 있는 상당히 감소된 압력이 우세한 환경에서의 재료의 문제 없는 사용을 가능케 한다. 이 부문에서 지금까지 사용된 코어 부재의 경우, 대개는 이러한 압력 보상을 가능케 하기 위해 셀 벽을 천공해야 했다.

도 1은 본 발명에 따른 공기-투과가능한 다공성 허니콤 부재의 바람직한 실시양태를 나타낸다.

코어 부재의 열 안정성은 많은 구조적 적용예에 있어서 중요한 역할을 한다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코어 부재는 350℃ 초과에 대한 높은 열 안정성을 갖도록 구성된다.

재료의 유전 특성 또한 많은 적용예에 있어서 상당히 중요하다. 바람직하게는 본 발명에 따른 코어 부재는, 유전 상수가 ≤ 1.1, 특히 ≤ 1.0이고 손실 계수 (손실 탄젠트)가 < 0.003, 특히 < 0.002인 탁월한 유전 특성을 갖는다는 점에서 구별된다. 이러한 유전 특성은 특히, 전자기 방사선과 관련하여, 특히 레이더 범위에서 재료의 특성이 중요한 부문에서 유리하다.

많은 적용예에 있어서 하나의 추가의 중요한 파라미터는 압축 강도 대 벌크 밀도의 비이다. 바람직하게는 본 발명에 따른 코어 부재는 압축 강도 대 벌크 밀도의 비가 ≥ 대략 0.04

이도록 구현된다.

본 발명은 또한, 개방-셀 지지체로부터 코어 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

지금까지, 이러한 코어 부재의 제조는 소위 "골판형" 방법을 사용하여 실시되었다. 종래 기술로부터 공지된 상기 골판형 방법에서는, 제직물을 수지로 사전-함침시킨다. 이어서, 상기 사전-함침된 재료 ("프리프레그"라고도 지칭됨)는 목적하는 셀 기하구조의 1/2에 상응하는 형태로, 즉, 육각형 허니콤의 경우 반육각형의 형태로 형상화된다. 다음 단계에서, 이와 같이 형상화된 프리프레그의 경화가 실시된다. 그런 다음, 형상화된 부분들을 함께 층으로 접합하여, 코어 부재를 제조한다.

종래 기술로부터 공지된 상기 골판형 방법은 도 2에 개략적으로 예시되어 있다.

종래 기술로부터 공지된 상기 골판형 방법에 따라 제조된 코어 부재는, 낮은 벌크 밀도가 특정 한도 내에서만 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 유리한 비와 또는 작은 셀 크기와 조합될 수 있다는 단점을 갖는다.

본 발명의 근원적인 목적은,

i) 지지 재료로 제조된 재료 웹에 적용 수단에 의해 규칙적 패턴으로 접착제의 스트립(strip)을 제공하고;

ii) iia) 각 경우에 하부 부분의 스트립이 각 경우에 그 위에 놓인 부분의 스트립들 사이에 배열되도록, 또는

iib) 하부 부분의 스트립이 각 경우에 그 위에 놓인 부분의 스트립들 사이에 오프셋(offset)으로, 그러나 중앙이 아니게 배열되도록,

스트립의 패턴과 관련하여 서로에 대해 오프셋으로 서로 쌓은 재료 웹의 부분들의 스택(stack)을 형성하고;

iii) 스트립의 영역 내의 각 경우에 서로 쌓은 부분들을 함께 접착시켜, 스택 또는 대안적으로 가압형 블록을 형성하고;

iv) 스택을 팽창시키며, 여기서 육각형, 오버-팽창형(over-expanded), 직각 및 3D 허니콤 코어의 생성을 위해, 어떠한 다각형 구조이든지 간에 허니콤 형태, 특히, 육각형, 직각 또는 원형 셀 기하구조의 허니콤 형태가 형성되고;

v) 허니콤 형태를 합성 수지로 함침 및/또는 코팅하고;

vi) 합성 수지로 코팅된 허니콤 형태에 대해 경화 단계를 수행하여 합성 수지를 경화시키고;

vii) 이와 같이 형성된 허니콤 형태를 절단하여 허니콤 부재를 형성하는 것인,

개방-셀 지지 재료로부터 코어 부재를 제조하는 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 방법은 도 3에 개략적으로 기재되어 있다.

종래 기술로부터 지금까지 공지된 골판형 방법과 비교해서 본 발명에 따른 방법의 하나의 매우 유의한 차이는, 합성 수지에 의한 지지 재료의 함침을 허니콤 형태가 완전히 형상화되었을 때에만 실시한다는데 있다. 이전에는 관련 기술분야의 통상의 기술자가 함침에 의한 폐쇄 및 사전 압밀 없는 상기와 같은 팽창을 고려하는 것을 막을 수 있었던 전문가들간의 편견이 있었는데, 그 이유는 산업적 규모로 고도로 투과가능한 지지체를 사용하여 팽창 공정을 통해 허니콤 부재를 제조하는 것이 이전에는 실현가능한 적이 없었기 때문이다.

하나의 추가의 이유는, 사전-함침된 지지 재료 (프리프레그)는 오늘날, 허니콤 부재가 보다 경제적인 팽창 공정을 통해 제조되어야 하는 경우 허니콤을 제조하는데 있어서 거의 적합하지 않다는 것이다. 그의 조성물 내의 프리프레그는 반응성이 지나치게 커서, 놓여진 프리프레그 시트들이 가압형 블록을 생성할 때 완전히 접합되고/거나, 대안적으로 경질(hard)이고 취약하여 팽창 공정 동안 개별 층들을 분리하기가 어려우며, 그 이유는 재료가 지나치게 경직되고, 국소적으로 또한 접합되고 얽히기 때문이며, 이 경우 노드 점착 라인이 없어 팽창 응력이 지나치게 높아져서 블록이 팽창 시 파열된다.

종래 기술로부터 지금까지 공지된 골판형 방법과 비교해서 본 발명에 따른 방법의 하나의 추가의 매우 유의한 차이는, 이후에 용이하게 사전-함침될 수 있는 극히 고도의 개방-셀 지지체를 또한 사용할 수 있다는 것이며,

· 수지의 양은, 단지 지지체의 다공도가 이후에 가압 및 팽창 공정을 위해 가공될 수 있는 범위로 되도록 설정되고;

· 수지의 화학적 제형은, 수지를 경화가 완료된 때에도 여전히 가용성이게 하고, 단단하게 되거나 부서지고 취약해지지 않도록, 예를 들어 첨가제 (특히, 엘라스토머)를 첨가함으로써 적합화되고;

· 수지는, 가압형 블록의 생성을 위한 개별 층들에 대한 가압 작업 시 그것이 팽창 단계 직전에 거의 얽히거나 접합하지 않는 정도로 제직물에 대한 사전-함침 공정 (프리프레그 공정)으로 사전-반응시킨다.

하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 방법은 허니콤 부재를 제조하기 위한 방법이다.

개방-셀 지지체의 선택에 관해, 본 발명에 따른 방법은 어떠한 근본적인 제한도 받지 않는다. 그러나, 다공도의 정도는 최상의 가능한 공정 셋팅을 발견하는데 있어서 (제직물 내의 메쉬 폭과 같이) 주요한 역할을 한다. 따라서, 수지-무함유 지지체 또는 약간 함침된 그러나 여전히 다공성인 지지체가 팽창 방법을 통해 허니콤을 제조하기 위한 일차 재료로서 사용될 수 있다.

그러나, 특히 유리한 결과는, 본 발명에 따른 방법이, 개방-셀 지지체가 제직물, 그러나 바람직하게는 비제한적으로 (E-유리, S-2 유리, 석영 유리) 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라 섬유, 현무암 섬유로 이루어진 것, 또는 이들 상기한 섬유의 하이브리드 제직물이도록 구성되는 경우 달성된다.

특히 유리하게는, 본 발명에 따른 방법은, 허니콤 부재 내에서 제직물이 완전히 함침되지 않고 셀들 사이의 개방-셀 셀 벽을 통해 공기에 대한 투과성을 보장하도록 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 재료의 웹을 접합할 때 사용되는 접착제와 관해서도 원칙적으로 어떠한 제한도 받지 않는다. 그러나, 특히 양호한 결과는, 열경화성 재료, 열가소성 재료 또는 대안적으로 엘라스토머, 그러나 바람직하게는 비제한적으로 페놀 접착제, 에폭시 접착제, 폴리이미드 접착제, 시아네이트 에스테르 접착제가 접착제로서 사용되는 경우 달성된다.

놀랍게도, 본 발명의 방법에 따라 방법 단계 iv) 내에서 형성된 허니콤 형태를 사전 안정화 없이 단계 v) 내의 합성 수지로 코팅하는 것이 가능한 것으로 드러났다. 그러나, 달성된 결과는, 열 처리에 의한 허니콤 형태의 안정화를 팽창 단계 iv) 후에 실시하는 경우 추가로 개선될 수 있다. 이러한 열 처리에 의한 허니콤 형태의 안정화는 바람직하게는 열가소성 재료의 연화점에서 또는 열경화성 재료의 유리 전이 온도 (TG)에서 (또는 임의로 또한 약간 그 미만에서) 실시된다. TG-무함유 열경화성 재료의 경우, 경화 온도에서의 또는 그 초과에서의 열 처리는 또한 요컨대 수지의 연화 및 이어서 그에 따른 열 성형으로 이어질 수 있다.

열 처리 기간은, 기판과 직접 접촉하는 경우, 펀칭 또는 형상화 방법에서와 같이 수 초 내지 수 분일 수 있다. 템퍼링(tempering)을 위한 고온 공기에 노출되거나 또는 고온 공기가 관통하는 큰 부피의 부재, 또는 큰 질량 및/또는 열용량을 갖는 부재의 경우, 열 처리는 수 분 내지 수 시간 동안 지속될 수 있다.

궁극적으로, 열 처리 온도 및 시간은 화학적 조성, 기하구조, 및 또한 고온-변형 안정화 공정에 좌우된다.

본 발명에 따른 방법은 사용되는 합성 수지와 관련하여 원칙적으로 어떠한 제한도 받지 않는다. 그러나, 특히 양호한 결과는 열경화성 또는 대안적으로 열가소성 매트릭스 시스템, 바람직하게는 시아네이트 에스테르 또는 폴리이미드, 임의로 또한 페놀, 에폭시드, 벤족사진, BMI, 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리에테르 케톤 (PEK, PEEK, PAEK, PEKK), 폴리티오에테르 (PPS), 폴리에테르 (PP, PPO)의 부류, 또는 대안적으로 보편적인 열가소성 재료, 예컨대 PE, PP, PET, PA, PC, PMMA 등으로부터의 것이 합성 수지로서 사용되는 경우 달성되는 것으로 드러났다. 하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 시아네이트 에스테르가 합성 수지로서 사용된다.

본 발명에 따른 방법은 바람직하게는, 합성 수지의 1개 이상의 추가의 층을 적용하기 위해, 단계 v) 및 vi)이 1회 이상 반복되도록 수행된다. 단계 v) 및 vi)의 이러한 반복을 통해 한편으로는 허니콤 부재의 안정성을 증가시키나, 다른 한편으로는 또한 벌크 밀도의 증가를 초래하는 것이 가능하다. 따라서, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 발명의 방법에 따라 제조된 허니콤 부재의 목적하는 특성에 따라, 단계 v) 및 vi)을 1회 반복해야 하는지 또는 수 회 반복해야 하는지를 선택할 것이다.

본 발명은 또한, 특히 허니콤 부재의 형태의, 상기 기재된 방법에 따라 제조된 코어 부재에 관한 것이다.

바람직하게는, 본 발명의 방법에 따라 제조된 코어 부재는, 개방-셀 지지체가 완전히 함침 및/또는 코팅되지 않고 셀들 사이의 개방-셀 셀 벽을 통해 공기에 대한 투과성을 보장한다는 점에서 구별된다.

바람직하게는 본 발명의 방법에 따라 제조된 코어 부재는 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 비가 ≥ 대략 5.5

, 특히 바람직하게는 ≥ 대략 5.8

이도록 설계된다.

이도록 구현된다.

하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 방법에 따라 제조된 코어 부재는, 기재된 기계적 특성에 추가로, 유전 상수가 ≤ 1.1, 특히 ≤ 1.0이고 손실 계수 (손실 탄젠트)가 < 0.003, 특히 < 0.002인 탁월한 유전 특성을 갖는다는 점에서 구별된다.

본 발명을 이하 보다 상세히 설명할 것이다:

여기서 바람직한 본 발명의 실시양태에 따라, 석영 유리 제직물 및 시아네이트 에스테르 수지로 이루어진 허니콤 부재가 제조되었으며, 6.4 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 밀도에 있어서 약 275 MPa의 압축 모듈러스 및 약 1.2 MPa의 압축 강도가 달성된다.

도 4 내지 12로부터 명확하게, 종래 기술은 좀처럼 필적하는 압축 모듈러스를 달성하지 못하거나, 또는 단지 높은 밀도에서만 필적하는 압축 강도를 달성할 수 있음을 알 수 있다.

도 4 내지 12에서, 허니콤 명칭

ECG-CEQ P-6.4-32

는 6.4 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 벌크 밀도 (BD, 밀도)를 갖는 석영 유리 및 시아네이트 에스테르 수지로 제조된 유리 섬유 허니콤을 상징한다. P는 허니콤의 셀 크로스단편(crosspiece)이 다공성/공기-투과성임을 가리킨다. 이와 같은 다공도는 천공에 의해 셀 벽 내로 기계적으로 도입되는 것이 일반적이다. 그러나, 여기서 바람직한 본 발명의 상기 실시양태에서, 이와 같은 다공도는 지지체 및 수지에 대한 적합화된 선택에 의해 자연적으로 생성되었고, 여기서 수지는 코팅 시 지지체를 완전히 압밀하지 않는다.

도 4 내에 도시된 표는 이러한 허니콤의 특성을 나타낸다.

도 5 및 6은, 그래프 상에 플롯팅된 압축 모듈러스 및 압축 강도에 대한 측정 결과를 나타낸다.

이들 기계적 값과 관련하여, 종래 기술과 비교해서 압축 모듈러스 대 밀도 (또는 벌크 밀도 - BD)의 비는 > 5.5

, 바람직하게는 > 5.8

인 실질적으로 더 높은 값이며, 이는 궁극적으로 현재까지 26 내지 48 kg/m³의 낮은 벌크 밀도에 있어서 뛰어난, 코어 내의 높은 강성도를 초래한다.

여기서 바람직한 본 발명의 변형양태에서, 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 비는 32 kg/m³의 밀도에 있어서 6 내지 10

이며, 48 kg/m³의 밀도에 있어서 심지어 약 12

의 값일 수 있다. 종래 기술과 비교해서, 48 kg/m³의 BD에 대한 이 값은 단지 기껏해야 4

이다. 이는 도 7에 나타나 있다.

마찬가지로, 이들 기계적 값들과 관련하여, 종래 기술과 비교해서 또한 0.03 내지 0.047

인 값의 압축 강도 대 밀도 (또는 벌크 밀도 - BD)의 비는 심지어 종래 기술보다 약간 더 높으며, 이는 48 kg/m³과 비교해서 더 낮은 밀도 32 kg/m³에 대한 것이다. 이어서, 이 점에 대해서는 추가로, 동등한 밀도 (벌크 밀도) 48 kg/m³에 있어서 이와 같은 압축 강도 대 밀도의 비가, 기껏해야 약 0.035

인 종래 기술과 비교해서 실질적으로 더 높은 값인 약 0.07

을 가짐을 인지해야 한다. 이는 도 8에 나타나 있다.

아울러, 여기서 바람직한 본 발명의 실시양태에 따른 허니콤은, 기계적 특성에 추가로 탁월한 유전 값을 가지며, 이는 여기서 사용된 원료, 예컨대 시아네이트 에스테르 및 석영 유리 때문인 것으로 추론된다. 이는 도 9 및 10에 나타나 있다. 시아네이트 에스테르 수지는 다관능성 수지 시스템이며, 따라서 그의 관능기는 여기서 기재된 기계적 모듈러스/강도 값 및 유전 값을 달성하도록 셋팅된다.

유리 섬유 유형에 관한 한, 석영 유리 섬유가 가능한 최소의 유전 값을 달성하기 위한 최상의 요건을 나타낸다.

시아네이트 에스테르 수지는, 필름 또는 대안적으로 라미네이트의 형태에서와 또한 마찬가지로 극히 낮은 유전 값을 갖는 폴리이미드 및 심지어 또한 열가소성 재료 PE, PP, PEEK (및 유도체), 플루오린-함유 재료 (예컨대 특히 ETFA, PTFE 등)와 같은 기타 수지 시스템에 추가로 사용될 수 있다.

여기서 바람직한 본 발명의 실시양태에 관한 한, 시아네이트 에스테르 수지의 기본 구성요소는 2-관능성 시안산 에스테르로 이루어지며, 이는 온도의 작용 하에 환형 구조로 시클로삼량체화되고 트리아진 고리를 형성한다. 이 반응은 165℃ 이상의 온도에서 촉발된다. 촉매의 부가에 따라, 이 온도는 또한 실질적으로 감소할 수 있다.

수지의 양호한 가교를 위해 중대한 것은, 허니콤 부재의 각 침지 작업 후 실시되는 경화 사이클을 발견하는 것이다.

궁극적으로, 수지가 완전히 경화되고, 잔여 반응성이 발생하지 않으며, 약 400℃에 대한 열 안정성이 달성되도록 해야 한다.

반응성에 관한 한, 무촉매된 또는 단지 약간 촉매된 시아네이트 에스테르 시스템의 가공에 있어서는 경험이 거의 없다. 여기서 문제되는 것은, 완전한 경화를 달성하기 위해 수지에 작용해야 하는 반응 속도 및 온도를 산정하는 것이다.

특히 양호한 결과는 다음과 같이 적합한 경화 사이클을 선택함으로써 달성되었다:

· 적용된 층을 부분적으로 경화시키기 위해 개별 코팅 단계들 사이에 더 낮은 경화 온도를 작동시키고, 이를 통해 수지의 각 새로운 코팅 층이 그 하부의 부분 경화된 층에 최적으로 접합되는 것이 가능함. 이 경화 온도는 수지의 가능한 최저 경화 온도에 있다. 이 반응 온도를 달성하기 위한 온도 사이클은 (그러할 필요는 없지만) 다단(multi-stage) 사이클로서 지정될 수 있어, 최적 요건에서 온도가 1개의 가열 작업으로 달성되지 않음.

· 마지막 코팅 단계 후, 완전한 경화 사이클이, 궁극적으로 내열성이 요구되는 목적하는 온도 (이러한 경우 400℃)까지 및 그 초과로 단계적으로 수행됨.

이와 같은 내열성을 달성하기 위해, 마지막 온도 단계가 필수적인 역할을 하지만, 상이한 경화 사이클 및 중간 단계를 갖는 전체 제조 방법만이 코팅 층의 최적의 가교를 보장한다.

추가로 물론, 고체 함량 및 용매 (통상 케톤-함유 용매, 예컨대 아세톤, MEK, -부탄온, 시클로헥산온, 디이소프로필 케톤 등) 및 또한 각 코팅 시의 적용량 및 실제 수지 제형 또한 마찬가지로 상기 높은 열 안정성의 결과를 획득하도록 필수적인 역할을 한다.

여기서 사용되는 용액의 고체 함량은 20 내지 70%이나, 이어서 바람직하게는 40 내지 60%이다.

수지를 추가로 관능화시키고 그 특성의 범위를 변화시키기 위해 추가의 화학물질, 예컨대 그러나 비제한적으로 에폭시-함유 구성요소를 부가혼합하는 것이 또한 가능하다.

열중량측정 분석과 같은 추가의 측정으로부터, 상기에서 기재된 적합화된 수지 제형 및 코팅 및 경화 공정을 고려하여, 열 안정성의 실질적인 증가가 달성된 것으로 나타났다.

여기서 바람직한 본 발명의 변형양태에 따라, 수지의 실질적인 변화는 400℃의 온도까지 일어나지 않는다 (이와 같은 변화가 이미 300℃에서 일어나는 종래 기술과 비교).

도 11은 열 안정성을 측정하기 위한 TGA (열중량측정) 측정치를 나타낸다.

하나의 추가의 측면은, 시험 표준 ECSS-Q-ST-70-02C에 따라 명시된 극도의 온도 및 진공 조건의 영향 하에 시험 단편이 가스방출 생성물을 초래하지 않는다는 것이다. 후자는 우주 부문 내의 중대한 적용예에서 특히 중요한데, 그 이유는 상기 가스방출이 데이터의 전송 등에 지장을 줄 수 있기 때문이다.

도 12 내에 도시된 표에는 여기서 달성된 결과가 요약되어 있다.

본 발명의 하나의 추가의 중요한 구성요소는, 개방-셀 허니콤 부재를 수지 대 지지체의 비를 최적으로 설계함으로써 구성하는 것을 포함한다.

그러나, 후자는 또한, 적용 동안 및 경화 동안의 매트릭스 시스템의 유동 특징 및 점도 거동, 및 다공도 구조 (예를 들어, 제직물의 경우 제직 스타일)에 좌우되어, 5 내지 60 wt.%, 바람직하게는 5 내지 80 wt.%의 수지 함량이 준수된다. 여기서 바람직한 본 발명의 실시양태에서, 수지 함량은 10 내지 20 wt.%, 바람직하게는 9 내지 21 wt.%이다.

100 내지 1000 mPas (cps)의 얇은 몸체의 저점도 매트릭스 시스템에 의해, 공기에 대한 투과성 및 다공도는 심지어 높은 적용 비율의 매트릭스로도 달성될 수 있다. 후자는 실제로 제직물의 메쉬 폭과 무관하지만, 단지 수지의 점도 및 유동 거동, 및 각 코팅 작업 시의 적용량에 좌우된다. 여기서 바람직한 본 발명의 실시양태에서, 2 내지 40%의 다공도 및 100 내지 800 마이크로미터의 메쉬 폭을 갖는 제직물 구조가 사용되었다. 후자를 더 많이 제한하지 않으면서, 바람직한 변형양태는 20 내지 30%의 다공도 및 200 내지 500 마이크로미터의 메쉬 폭에 관한 것이다.

도 13은 상이한 다공도 및 메쉬 폭의 제직물에 대한 현미경 이미지를 나타낸다.

보다 고점도의 매트릭스 시스템에 의해, 코팅 후 상기 다공도 및 공기에 대한 투과성은 3000 cps의 점도까지 매트릭스 시스템으로 또한 보존될 수 있다. 이어서, 후자는 또한 다시, 특히 공기에 대한 투과성을 통해 규정될 수 있는 지지 재료의 개방-셀 특징 (제직물의 경우 메쉬 폭)에 좌우된다.

40%의 높은 다공도 및 또는 300 내지 800 마이크로미터의 큰 메쉬 폭 (큰 기공)을 갖는 제직물은, 코팅 및 경화 후 기공이 완전히 폐쇄되지 않으면서, 더 높은 점도 범위인, 즉, 약 3000 cps의 매트릭스 시스템으로 코팅될 수 있다.

특히, 높은 다공도의 경우, 본 발명의 추가의 바람직한 실시양태는, 여기서 기재된 팽창 방법인 제조 공정 후의 추가의 가공을 단순화하고 개방-셀 특징을 감소시키기 위해 허니콤의 제조 전 개방-셀 지지체, 임의로 제직물을 부분 함침시키는 것을 포함한다.

사전-함침 시, 일반적으로 지지체 또는 제직물은 바람직하게는, 순수한 지지체 중량에 대한 중량비 10 내지 75 wt.%의 수지 혼합물로 높은 다공도에서 일부 압밀된다. 바람직하게는 중량비는 40 내지 60 wt.%이다. 상기 수지 혼합물은, 열경화성 및/또는 대안적으로 열가소성 매트릭스 시스템에 기반한 수지, 바람직하게는 시아네이트 에스테르 또는 폴리이미드, 임의로 또한 페놀, 에폭시드, 벤족사진, BMI, 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리에테르 케톤 (PEK, PEEK, PAEK, PEKK), 폴리티오에테르 (PPS), 폴리에테르 (PP, PPO)의 부류, 또는 대안적으로 통용되는 열가소성 재료, 예컨대 PE, PP, PET, PA, PC, PMMA 등으로부터의 것일 수 있다. 하나의 특히 바람직한 실시양태에서, 시아네이트 에스테르가 합성 수지로서 사용된다.

이들 수지 혼합물은, 제직물이 사전-코팅/함침 및 임의로 후속 경화 후에도 탄성 및 가요성이 되게 하는 탄성 수지 결합을 수득하는 것을 목적으로, 상기 주어진 매트릭스 시스템 중 수 종을 포함할 수 있다.

추가로, 이들 수지 혼합물에는 또한 용매 및 첨가제가 첨가될 수 있으며, 첨가제는 아마도 수지를 가요화시키도록 엘라스토머이거나, 또는 대안적으로, 수지를 완전히 가교시킨 다음 또한 온도-안정성이 되도록 가교제, 경화제 및/또는 촉매이다. 후자는, 예를 들어 150℃ 내지 250℃의 고온 및 5 bar 내지 100 bar의 압력에서 층간 접합이 적당한 접합 공정 동안 선형 노드 점착에서만 생성되는 것을 막고 개별 층들 사이에 완전한 표면 접합 또는 얽힘이 발생하지 않도록, 접합된 스택 ("가압형 블록"이라고도 지칭됨)을 생성하는데 있어서 중요할 수 있다. 후자는 실현 불가능한 팽창 공정을 초래할 수 있다.

지지체 또는 임의로 제직물의 가요성은, 개별 층들이 서로 분리되도록 과도하게 높은 팽창력을 가해야 하거나 또는 지지체 파열 없이 블록의 팽창을 보장한다. 과도하게 높은 팽창력에서는, 개별 층들이 서로 완전히 탈착되는데, 그 이유는 노드 점착이 이들 힘을 견딜 수 없어 지지 재료로부터 접착적으로 또는 대안적으로 점착적으로 분리되기 때문이며, 이는 즉시 허니콤 블록의 완전한 파단을 초래한다.

도 14는 또 다시 다공성의, 완전히 불투과성 코팅된 것은 아닌 허니콤 부재를 예시하는 이미지를 나타낸다.

그러나 본 발명은, 일반적으로 공기에 대한 투과성 및/또는 다공도를 포함하는 허니콤 및 코어 부재만으로 제한되지는 않으나, 또한 완전히 코팅된 코어 부재에 관한 것이다. 다공성 변형양태는 단지 본 발명의 별도의 형태를 나타내며, 여기서 궁극적으로 기계적 관점으로부터 완전히 코팅되지 않은 다공성 변형양태는 다소 더 약한 변형양태를 나타내며, 이어서 그럼에도 불구하고 그에 의해 상기 종래 기술의 것들을 초과하는 기계적 값들 (여기서 특히 압축 강도 및 압축 모듈러스)이 달성된다.

본 발명의 하나의 추가의 바람직한 특징은, 수지로 함침 또는 코팅된 지지체를 포함하는 허니콤 부재를 더 정확하게 규정하는 것을 포함하며, 용어 "수지"는 보다 폭넓은 의미로 해석되며, 실질적으로 열경화성 및 열가소성 플라스틱 재료 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 범주 내에서 용어 "포함하는"은 또한, "로 이루어진"을 의미할 수 있다.

수지로 함침된 지지체는 바람직하게는 코어 부재 또는 허니콤 부재의 셀 크로스단편을 형성하며, 본 발명의 필수적인 목적은 박벽형 및 경량 셀 크로스단편을 갖는 허니콤 부재를 구성하는 것이며: 후자는 코어 부재 또는 여기서 허니콤의 셀 크로스단편을 형성하는 코팅된 지지체의 단위 면적 당 중량을 통해 정확하게 결정될 수 있다.

본 발명의 바람직한 이형물 중 하나인 육각형 셀 기하구조의 경우, 허니콤의 BD (벌크 밀도)는 다음과 같이 셀 크기 및 수지와 지지체의 WUA (단위 면적 당 중량)를 통해 계산될 수 있다:

BD (허니콤) = 4/3*2/셀 크기*WUA(지지체+수지)

허니콤의 다른 셀 구조인 원통형, 오버-팽창형 및 3D 구조는 유사한 방식으로 계산된다. 추가의 계산에 대해 자세히 들어가지 않고, 함침 또는 코팅된 지지체의 단위 면적 당 중량으로 허니콤의 벌크 밀도를 계산하기 위한 여기서 주어진 상기 수학식은, 약 20 내지 25%의 정확도로 변화된 셀 기하구조의 경우에도 사용될 수 있다.

본 발명의 근본적인 목적은, 코어 부재를, 예를 들어 26 내지 48 kg/m³의 BD 범위 (BD = 벌크 밀도), 및 그와 1.6 내지 9.6 mm의 셀 폭을 갖는 허니콤 부재의 형태로 제조하는 것을 포함한다.

본 발명의 필수적인 목적은 이들 코어 부재가 벌크 밀도와 관련하여 높은 기계적 특성을 갖는 것이다. 압축 모듈러스 대 벌크 밀도가 ≥ 4.5

, 바람직하게는 ≥ 5.5

, 특히 바람직하게는 ≥ 5.8

인 것이 필수적이며, 이는 심지어 매우 특히 바람직하게는 12

에 도달할 수 있다. 추가로, 마찬가지로 또한 압축 강도 대 벌크 밀도의 비가 0.03

내지 0.047

, 바람직하게는 0.06

이며, 이는 심지어 또한 특히 바람직하게는 0.07

에 도달할 수 있다.

원칙적으로 또한 이들 높은 기계적 특성은 도 15에 의해 입증되는 바와 같이 26 kg/m³의 낮은 밀도에 있어서 달성될 수 있다.

여기서, 실험적으로 허용되는 5%의 측정 용인도 내에서, 26 kg/m³의 허니콤의 낮은 벌크 밀도에 있어서 150 N의 압축 모듈러스가 또한 달성될 수 있음이 명백해 진다. 도 15 내에서, 이 범위는 원으로 마킹된 외삽 값들의 범위를 통해 확인된다. 따라서, 이어서 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 비 5.5

, 바람직하게는 5.8

은 26 kg/m³의 상기 낮은 BD로도 여전히 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 추가의 바람직한 특징은, 반드시는 아니지만 바람직하게는 팽창 공정을 통해 상기 허니콤 부재를 제조하는 것을 포함한다.

이하, 허니콤 부재 및 셀 크기의 바람직한 실시양태가 주어지며, 여기서 허니콤의 셀 크기 및 BD에 관해 용인도는 통상 ±10%이다. 따라서, 허니콤의 함침된 지지체에 대해 여기서 계산된 단위 면적 당 중량은 약 ±10 내지 25%, 바람직하게는 ±20%의 용인도 범위 내에 있다.

허니콤 크로스단편을 형성하는 함침된 지지체의 단위 면적 당 상한 중량 범위는 40 kg/m³의 상기 셀 폭에 있어서 최대 벌크 밀도 및 가장 큰 셀 폭을 갖는 허니콤으로부터 계산된다.

· 9.6 mm의 셀 폭 및 40 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 허니콤 부재의 크로스단편을 형성하는 함침된 지지체는 단위 면적 당 중량이 144 g/m²임.

허니콤 크로스단편을 형성하는 함침된 지지체의 단위 면적 당 하한 중량 범위는 여기서 26 kg/m³의 최저 벌크 밀도 및 최소 셀 크기를 갖는 허니콤으로부터 계산된다.

· 1.6 mm의 셀 폭 및 26 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 허니콤 부재의 크로스단편을 형성하는 함침된 지지체는 단위 면적 당 중량이 15.6 g/m²임.

하기 예는, 셀 크기 및 허니콤 벌크 밀도에 따라 바람직하게는 고려되는 본 발명의 추가의 실시양태이다.

9.6 mm의 셀 크기 및 26 내지 40 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 144 내지 94 g/m²이다.

9.6 mm의 셀 크기 및 40 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 144 g/m²이다.

9.6 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 115 g/m²이다.

9.6 mm의 셀 크기 및 26 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 94 g/m²이다.

6.4 mm의 셀 크기 및 26 내지 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 115 내지 62 g/m²이다.

6.4 mm의 셀 크기 및 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 115 g/m²이다.

6.4 mm의 셀 크기 및 40 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 96 g/m²이다.

6.4 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 77 g/m²이다.

6.4 mm의 셀 크기 및 26 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 62 g/m²이다.

4.8 mm의 셀 크기 및 26 내지 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 86 내지 47 g/m²이다.

4.8 mm의 셀 크기 및 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 86 g/m²이다.

4.8 mm의 셀 크기 및 40 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 72 g/m²이다.

4.8 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 57 g/m²이다.

4.8 mm의 셀 크기 및 26 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 47 g/m²이다.

3.2 mm의 셀 크기 및 26 내지 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 57 내지 31 g/m²이다.

3.2 mm의 셀 크기 및 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 57 g/m²이다.

3.2 mm의 셀 크기 및 40 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 48 g/m²이다.

3.2 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 38 g/m²이다.

3.2 mm의 셀 크기 및 26 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 31 g/m²이다.

1.6 mm의 셀 크기 및 26 내지 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 29 내지 15 g/m²이다.

1.6 mm의 셀 크기 및 48 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 29 g/m²이다.

1.6 mm의 셀 크기 및 40 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 24 g/m²이다.

1.6 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 19 g/m²이다.

1.6 mm의 셀 크기 및 26 kg/m³의 BD를 갖는 허니콤 부재에 있어서, 함침된 지지체는 바람직하게는 단위 면적 당 중량이 15.6 g/m²이다.

도 16은 상기에서 주어진 이들 실시양태에 대한 그래프 형태의 도해를 나타내며, 여기서 허니콤 내의 코팅된 지지체의 단위 면적 당 중량은 셀 크기 및 벌크 밀도를 가리키는 허니콤 유형에 대해 주어진다.

본 발명에 따라 출발 재료로서 사용되고 허니콤 크로스단편을 형성하는 비-함침된 지지체의 단위 면적 당 중량 (지지체의 총 중량)은 지지체 상의 코팅의 중량 함량에 좌우된다.

코팅의 상기 중량 함량 (종종 수지 함량이라고도 불리움)은 바람직하게는 5 내지 60 wt.%, 특히 바람직하게는 5 내지 80 wt.%이다.

본 발명의 범주에 대한 제한 없이, 본 발명의 하나의 바람직한 실시양태에서, 지지체는 6.4 mm의 셀 크기 및 32 kg/m³의 벌크 밀도를 갖는 허니콤에 있어서 60 내지 70 g/m²의 총 중량을 갖는다.

수지 함량 (지지체 상의 수지의 중량 함량)은 다음과 같이 계산될 수 있다:

상기 주어진 식에 따른 비코팅/미가공 지지체의 블록의 총 벌크 밀도: 4/3*2/6.4*60 내지 4/3*2/6.4*70 = 25 내지 29 kg/m³.

코팅된 지지체로 함침 후 블록의 벌크 밀도는 32 kg/m³이다.

이 데이터로부터, 블록 (지지체 없음) 내의 수지의 중량은 다음과 같이 계산되고: 32-25 내지 32-29 = 3 내지 7 kg/m³,

이어서, 코팅된 지지체의 중량에 대한 블록 내의 수지 함량은 3/32 내지 7/32 = 9 내지 21 wt.%이다.

함침된 지지체에 대해 여기서 주어진 단위 면적 당 중량 16 내지 144 g/m² 및 수지 함량 5 wt.% 내지 80 wt.%에 따라, 출발 재료로서의 미가공 비코팅 지지체는 마찬가지로 ±20%의 용인도 범위 내에서 블록 내의 중량 범위가 3 g/m² 내지 137 g/m²일 수 있다.

약어 및 전문 용어에 대한 설명:

· 셀 치수, 셀 폭 및 셀 크기는 동일한 의미를 가짐.

· 압축성 강도 및 압축 강도는 동일한 의미를 가짐.

· 압축성 모듈러스 및 압축 모듈러스는 동일한 의미를 가짐.

· 지지체 층에 대한 침착 공정 후 제조된 스택 또는 스택킹된 허니콤 블록은 점착 작업 후의 "가압형 블록"이라고도 불리움.

· WUA는 단위 면적 당 중량을 상징함.

· BD는 벌크 밀도를 상징함.

Claims

코어 부재이며,
하기 조건 a):
a) 벌크 밀도가 ≤ 대략 48 kg/m³, 특히 ≤ 대략 40 kg/m³, 보다 바람직하게는 ≤ 대략 32 kg/m³, 매우 특히 바람직하게는 ≤ 26 kg/m³ 임
을 만족하고,
그리고, 또한 2개의 조건 b1) 및 b2):
b1) 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 비가 ≥ 대략 4.5
, 바람직하게는 ≥ 5.5
, 특히 바람직하게는 ≥ 5.8
임,
b2) 셀 크기가 ≤ 대략 9.6 mm, 특히 ≤ 6.4 mm, 바람직하게는 ≤ 4.8 mm, 특히 바람직하게는 ≤ 3.2 mm, 매우 특히 바람직하게는 ≤ 1.6 mm임
중 적어도 1개를 만족하는, 코어 부재.
제1항에 있어서, 코어 부재가 허니콤 부재이고, 상기 허니콤 부재는 다각형, 바람직하게는 육각형, 직각 또는 원형 셀 기하구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서, (E-유리, S-2-유리) 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라(Kevlar) 섬유, 현무암 섬유, 바람직하게는 석영 유리 섬유, 또는 이들 명명된 섬유의 하이브리드 구조체로부터 제조되는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 석영 유리 섬유/플라스틱-재료 복합체인 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 열경화성 또는 대안적으로 열가소성 매트릭스를 포함하는 플라스틱 재료, 바람직하게는 시아네이트 에스테르 또는 폴리이미드, 임의로 또한 페놀, 에폭시드, 벤족사진, BMI, 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리에테르 케톤 (PEK, PEEK, PAEK, PEKK), 폴리티오에테르 (PPS), 폴리에테르 (PP, PPO)의 부류로부터 제조되는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 및/또는 또 다른 지지 또는 충전 재료, 및 열경화성 또는 대안적으로 열가소성 매트릭스를 포함하는 플라스틱 재료, 바람직하게는 시아네이트 에스테르 또는 폴리이미드, 임의로 또한 페놀, 에폭시드, 벤족사진, BMI, 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리에테르 케톤 (PEK, PEEK, PAEK, PEKK), 폴리티오에테르 (PPS), 폴리에테르 (PP, PPO)의 부류로부터의 것으로 이루어진 복합체인 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제직물(woven fabric) 및/또는 플리스(fleece)-유사 구조물로부터 제조되는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제7항에 있어서, 제직물이 완전히 함침 및/또는 코팅되지 않고 셀들 사이의 개방-셀(open-cell) 셀 벽을 통해 공기에 대한 투과성을 보장하는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 350℃ 초과에 대한 높은 열 안정성을 갖는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 유전 상수가 ≤ 1.1, 특히 ≤ 1.0이고 손실 계수 (손실 탄젠트)가 < 0.003, 특히 < 0.002인 탁월한 유전 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 압축 강도 대 벌크 밀도의 비가 ≥ 대략 0.04
, 바람직하게는 ≥ 0.06
인 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
개방-셀 지지 재료로부터 코어 부재를 제조하는 방법이며,
viii) 지지 재료로 제조된 재료 웹에 적용 수단에 의해 규칙적 패턴으로 접착제의 스트립(strip)을 제공하고;
ix) iia) 각 경우에 하부 부분의 스트립이 각 경우에 그 위에 놓인 부분의 스트립들 사이에 배열되도록, 또는
iib) 하부 부분의 스트립이 각 경우에 그 위에 놓인 부분의 스트립들 사이에 오프셋(offset)으로, 그러나 중앙이 아니게 배열되도록,
스트립의 패턴과 관련하여 서로에 대해 오프셋으로 서로 쌓은 재료 웹의 부분들의 스택(stack)을 형성하고;
x) 스트립의 영역 내의 각 경우에 서로 쌓은 부분들을 함께 접착시키고;
xi) 스택을 팽창시키며, 여기서 육각형, 오버-팽창형(over-expanded), 직각 및 3D 허니콤 코어의 생성을 위해, 어떠한 다각형 구조이든지 간에 허니콤 형태, 특히 육각형, 직각 또는 원형 셀 기하구조의 허니콤 형태가 형성되고;
xii) 허니콤 형태를 합성 수지로 함침 및/또는 코팅하고;
xiii) 합성 수지로 코팅된 허니콤 형태에 대해 경화 단계를 수행하여 합성 수지를 경화시키고;
xiv) 이와 같이 형성된 허니콤 형태를 절단하여 허니콤 부재를 형성하는,
방법.
제12항에 있어서, 개방-셀 지지체가 제직물 및/또는 플리스-유사 구조물, 그러나 바람직하게는 비제한적으로 (E-유리, S-2-유리, 석영 유리) 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라 섬유, 현무암 섬유, 또는 이들 명명된 섬유의 하이브리드 제직물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제13항에 있어서, 지지체가 팽창 공정 전 다공도를 감소시키도록 수지로 일부 사전-함침 또는 코팅되며, 여기서 코팅 후의 다공도는 40% 미만이고, 코팅은 지지체 중량에 대해 10 내지 75%의 중량비로 있고, 코팅 및 임의로 경화 후의 코팅된 지지체는 160 내지 250℃에서 열적으로 안정하고, 작은 팽창력으로 팽창 공정 동안 이들 사전-함침된 층의 형성을 구현하도록 가요성화된 것을 특징으로 하는, 방법.
제13항에 있어서, 허니콤 부재의 형태의 지지체가 수지로 완전히 함침 및/또는 코팅되지 않고 셀들 사이의 개방-셀 셀 벽을 통해 공기에 대한 투과성을 보장하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 열경화성 재료, 열가소성 재료 또는 대안적으로 엘라스토머, 그러나 바람직하게는 비제한적으로 페놀 접착제, 에폭시 접착제, 폴리이미드 접착제, 시아네이트 에스테르 접착제를 접착제로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 팽창 단계 iv) 후, 열 처리에 의한 허니콤 형태의 안정화를 실시하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 열경화성 또는 대안적으로 열가소성 매트릭스 시스템, 바람직하게는 시아네이트 에스테르 또는 폴리이미드, 임의로 또한 페놀, 에폭시드, 벤족사진, BMI, 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리에테르 케톤 (PEK, PEEK, PAEK, PEKK), 폴리티오에테르 (PPS), 폴리에테르 (PP, PPO)의 부류로부터의 것을 수지로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 수지의 1개 이상의 추가의 층을 적용하기 위해, 단계 v) 및 vi)을 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 코어 부재.
제20항에 있어서, 개방-셀 지지체가 완전히 함침 및/또는 코팅되지 않고 셀들 사이의 개방-셀 셀 벽을 통해 공기에 대한 투과성을 보장하는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제20항 또는 제21항에 있어서, 유전 상수가 ≤ 1.1, 특히 ≤ 1.0이고 손실 계수 (손실 탄젠트)가 < 0.003, 특히 < 0.002인 탁월한 유전 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 코어 부재.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 압축 모듈러스 대 벌크 밀도의 비가 ≥ 대략 5.5
, 바람직하게는 ≥ 대략 5.8
인 것을 특징으로 하는, 코어 부재.