KR20210059170A

KR20210059170A - 비전도성 폴리머 코어를 갖는 샌드위치 강판의 제조방법

Info

Publication number: KR20210059170A
Application number: KR1020190146266A
Authority: KR
Inventors: 정기석; 정경환; 유혜진
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-05-25

Abstract

본 발명은 비전도성 폴리머 코어를 갖는 샌드위치 강판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 2개의 강판 및 비전도성 폴리머를 준비하는 단계; 상기 2개의 강판이 서로 접하게 되는 면에 접착제를 도포하는 단계; 상기 접착제가 도포된 2개의 강판 사이에 상기 비전도성 폴리머를 구비시킨 뒤, 압착하여 샌드위치 강판을 얻는 단계; 및 상기 샌드위치 강판을 80~280℃로 가열하는 단계;를 포함하며, 상기 비전도성 폴리머의 폭은 상기 강판의 폭보다 작고, 상기 2개의 강판의 양단부는 직접 접합되는 것을 특징으로 하는, 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법을 제공한다.

Description

비전도성 폴리머 코어를 갖는 샌드위치 강판의 제조방법{METHOD OF MANUFACRURING SANDWICH STEEL SHEET HAVING NON-CONDUCTIVE POLYMER CORE}

본 발명은 비전도성 폴리머 코어를 갖는 샌드위치 강판의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 샌드위치 강판은 부품 부재와 접합되어 자동차용 소재 등으로 활용되며, 상기 샌드위치 강판의 코어재로는 제품 경량화를 위하여 비전도성 폴리머가 사용된다.

도 1은 샌드위치 강판의 일례를 나타낸 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 2개의 강판(1, 1') 사이에 비전도성 폴리머 코어(2)를 포함하는 샌드위치 강판(3)은 상기 비전도성 폴리머 코어로 인하여 통전이 되지 않은 관계로 타부품과의 접합시 클린칭, 리벳 등 기계적 방법을 이용하거나 통전로를 별도 고안하여 접합하고 있다.

통전로를 별도 고안하여 비전도성 폴리머 코어를 포함하는 샌드위치 강판과 철강 차체 부품을 점용접하는 기술의 예로는 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1에는 제어부(Controller)에 의한 회로 제어를 통해 상부 강판과 도전체 사이에 발열을 유도하여 폴리머를 용융하고 난 뒤 전극봉의 가압력에 의해 용융된 폴리머를 밀어내고, 다시 직접 통전에 의해 점용접하는 공정을 개시하고 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1에 개시된 기술이나 기계적 방법을 이용하는 기술들은 모두 기존의 접합 방식이 아니기에 신규 설비 투자를 해야 하는 단점이 있다.

미국 공개특허공보 2017-0120367호

본 발명의 일측면은 비전도성 폴리머 코어를 갖는 샌드위치 강판의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태는 2개의 강판 및 비전도성 폴리머를 준비하는 단계; 상기 2개의 강판이 서로 접하게 되는 면에 접착제를 도포하는 단계; 상기 접착제가 도포된 2개의 강판 사이에 상기 비전도성 폴리머를 구비시킨 뒤, 압착하여 샌드위치 강판을 얻는 단계; 및 상기 샌드위치 강판을 80~280℃로 가열하는 단계;를 포함하며, 상기 비전도성 폴리머의 폭은 상기 강판의 폭보다 작고, 상기 2개의 강판의 양단부는 직접 접합되는 것을 특징으로 하는, 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 통전로의 확보를 통해 비전도성 폴리머 코어를 갖는 샌드위치 강판의 통전이 가능하도록 할 수 있으며, 이를 통해 기존의 점용접 장치를 설계변경없이 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 샌드위치 강판의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조공정을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 폭 방향 단면을 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판에 부품 부재를 저항 점 용접하는 것을 나타내는 모식도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조공정을 나타내는 모식도이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

우선, 2개의 강판(10, 10') 및 비전도성 폴리머(20)를 준비한다. 이 때, 상기 비전도성 폴리머의 폭은 상기 강판의 폭보다 작은 것이 바람직하며, 이를 통해, 최종적으로 제조되는 샌드위치 강판에 있어 2개의 강판의 양단부가 직접 접합되도록 할 수 있다. 이와 같이 강판이 직접 접합되는 영역은 통전성이 확보되어 이 영역에 부품 부재가 용이하게 점 용접될 수 있다. 상기 강판(10, 10') 및 비전도성 폴리머(20)는 판재의 형태로 준비될 수 있으나, 연속적인 공정을 위하여 롤의 형태로 준비될 수도 있으며, 상기 롤의 형태로 준비된 강판 및 비전도성 콜리머는 이후 공정에서 언코일링되어 샌드위치 강판 제조에 이용될 수 있다. 본 발명에서는 상기 강판 및 비전도성 폴리머의 종류에 대해서 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술분야에서 사용되는 모든 종류의 강판 및 비전도성 폴리머를 이용할 수 있다. 다만, 예를 들어, 본 발명에 적용 가능한 강판은 냉연강판, 용융도금강판, 전기도금강판 등을 이용할 수 있으며, 비전도성 폴리머로는 폴리아미드, 폴리아세틸, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 탄소강화복합재료, 유리강화복합재료 등을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 강판 및 비전도성 폴리머의 두께에 대해서도 특별히 한정하지 않으며, 적용되는 부품에 따라 상기 강판 및 비전도성 폴리머의 두께를 적절히 변경하여 얻고자 하는 강성 및 비중을 용이하게 제어할 수 있다. 다만, 예를 들면, 상기 강판은 0.1~2.0mm의 두께를 가질 수 있으며, 상기 비전도성 폴리머는 0.1~2.0mm의 두께를 가질 수 있다.

이후, 상기 2개의 강판이 서로 접하게 되는 면에 접착제(30)를 도포한다. 상기 접착제는 강판 및 비전도성 폴리머 중 하나에만 도포되거나, 상기 강판 및 비전도성 폴리머 모두에 도포될 수 있다. 상기 접착제는 우레탄 접착제, 애폭시 접착제 및 아크릴계 접착제로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 이용할 수 있다. 상기 우레탄 접착제, 애폭시 접착제 및 아크릴계 접착제는 후공정에서 열처리를 거치게 되면 접착능이 보다 향상되어 최종 제품의 접합강도를 높일 수 있는 이점이 있다. 본 발명에서는 상기 접착제의 도포 두께에 대해서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 접착제의 도포 두께는 1~50㎛일 수 있다. 상기 접착제의 도포 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 접착제의 두께가 너무 얇아 충분한 접합 강도를 확보하기 곤란할 수 있으며, 50㎛를 초과하는 경우에는 과도한 두께로 인하여 충분한 경화가 어려우며, 통전이 불가능하게 될 수 있다. 또한, 두께 제어가 용이하지 못하여 균일한 접착층을 형성하기 곤란할 수 있다. 본 발명에서는 상기 접착제의 형태나 도포 방법에 대해서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 접착제는 분말, 슬러리, 페이스트 등의 형태를 가질 수 있고, 스프레이 분사, 롤 도포 등의 방법을 이용하여 도포될 수 있다.

이후, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 접착제(30)가 도포된 2개의 강판(10, 10') 사이에 상기 비전도성 폴리머(20)를 구비시킨 뒤, 압착하여 샌드위치 강판을 얻는다. 상기 압착은 압착롤(40)을 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 압착은 프레스 방식으로도 이루어질 수 있다.

이후, 상기 샌드위치 강판을 80~280℃로 가열한다. 상기 가열은 오븐 등과 같은 가열 장치(50)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 가열을 통해 강판과 비전도성 폴리머 사이에 도포된 접착제의 접합 강도를 향상시켜 최종적으로 얻어지는 샌드위치 강판(60)의 접합 강도 또한 향상시킬 수 있다. 상기 가열온도가 80℃ 미만인 경우에는 충분한 접합 강도를 확보하기 곤란할 수 있으며, 280℃를 초과하는 경우에는 비전도성 폴리머가 용융될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 폭 방향 단면을 나타내는 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판은 비전도성 폴리머(20)의 상·하부에 강판(10, 10')이 접합되어 있으며, 상기 비전도성 폴리머의 폭은 상기 강판의 폭보다 작아 상기 2개의 강판의 양단부가 직접 접합되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 2개의 강판이 직접 접합된 양단부는 통전이 가능하여 점 용접을 이용하여 상기 양단부에 부품 부재를 접합시킬 수 있으며, 이를 통해, 자동차용 부품 등으로 용이하게 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법은 상기 가열하는 단계 후, 상기 양단부 중 하나 이상의 단면에 부품 부재를 저항 점용접하여 접합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판에 부품 부재를 저항 점 용접하는 것을 나타내는 모식도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 강판이 직접 접합된 양단부에 부품 부재(70)를 위치시킨 뒤, 용접 전극(80)을 이용하여 저항 점 용접을 하게 되면 강판 사이로 전류가 흐르게 되고, 저항열에 의해 너겟(90)이 형성되면서 접합이 이루어지게 된다.

전술한 바와 같이 제공되는 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법에 의해 얻어지는 샌드위치 강판은 강판 단일재 보다 훨씬 낮은 비중을 가져 제품 경량화에 크게 기여할 수 있다. 또한, 강판 및 비전도성 폴리머 코어의 두께를 유연하게 변경하는 것이 가능하여 최종 제품에 따라 요구되는 강성을 효과적으로 확보할 수 있다.

1, 1': 강판
2: 비전도성 폴리머 코어
3: 샌드위치 강판
10, 10': 강판
20: 비전도성 폴리머
30: 접착제
40: 압착롤
50: 가열 장치
60: 샌드위치 강판
70: 부품 부재
80: 용접 전극
90: 너겟

Claims

2개의 강판 및 비전도성 폴리머를 준비하는 단계;
상기 2개의 강판이 서로 접하게 되는 면에 접착제를 도포하는 단계;
상기 접착제가 도포된 2개의 강판 사이에 상기 비전도성 폴리머를 구비시킨 뒤, 압착하여 샌드위치 강판을 얻는 단계; 및
상기 샌드위치 강판을 80~280℃로 가열하는 단계;를 포함하며,
상기 비전도성 폴리머의 폭은 상기 강판의 폭보다 작고, 상기 2개의 강판의 양단부는 직접 접합되는 것을 특징으로 하는, 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 강판은 냉연강판, 용융도금강판, 전기도금강판 중 하나인 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 비전도성 폴리머는 폴리아미드, 폴리아세틸, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 탄소강화복합재료, 유리강화복합재료 중 하나인 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 강판은 0.1~2.0mm의 두께를 갖는 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 비전도성 폴리머는 0.1~2.0mm의 두께를 갖는 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 접착제는 우레탄 접착제, 애폭시 접착제 및 아크릴계 접착제로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 접착제는 1~50㎛의 두께로 도포되는 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가열하는 단계 후, 상기 양단부 중 하나 이상의 단면에 부품 부재를 저항 점용접하여 접합시키는 단계를 추가로 포함하는 비전도성 폴리머 코어 샌드위치 강판의 제조방법.