JP2017537006A - 半製品、半製品を製造するための方法、およびその使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、板状または帯状の半製品（７，７’）であって、少なくとも１つの第１の金属層（８，８’）および少なくとも１つのプラスチック層（１０，１０’）を備え、これらが、金属／プラスチック複合材料（７）を形成するために表面全体にわたって互いに接続され、金属層（８，８’）の材料厚さが、最大１．５ｍｍであり、プラスチック層（１０，１０’）の材料厚さが、少なくとも０．２ｍｍである板状または帯状の半製品（７，７’）に関する。本発明はさらに、その製造のための方法およびその使用に関する。本発明の目的は、従来技術に見られる半製品よりも大幅に軽い半製品を提供することであり、請求項１の特徴を有する半製品のゆえに達成される。【選択図】図２ａ

Description

本発明は、ブランク形状または帯状の半製品であって、少なくとも１つの第１の金属層および少なくとも１つのプラスチック層を備え、少なくとも１つの第１の金属層および少なくとも１つのプラスチック層が、金属／プラスチック複合材料を形成するためにそれらの全領域にわたって互いに接合され、金属層の材料厚さが、１．５ｍｍ以下であり、プラスチック層の材料厚さが、少なくとも０．２ｍｍであるブランク形状または帯状の半製品に関する。本発明はさらに、前記製品を製造するための方法およびその使用にも関する。

具体的には、金属／プラスチック／金属複合材料は、従来技術において知られている。Ｌｉｔｅｃｏｒ（登録商標）の商品名で、本出願人は、０．２〜０．３ｍｍの材料厚さを有する２つのシートスチールカバー層およびシートスチールカバー層間に配置され、かつ少なくとも０．３ｍｍの材料厚さを有するプラスチックコア層からなるサンドイッチパネルを販売しており、これらのパネルは、具体的には乗用車の外部構成要素および／または内部構成要素として非常に適している。

さらに、従来技術から知られるのは、具体的には、例えば、商用車、とりわけトレーラ、より詳細には冷蔵輸送のためのトランク構造のパネルのための、金属サンドイッチパネルから構成される構成要素である。この場合、例えば、使用される外側表面は、両面溶融亜鉛めっきコイルコーティング鋼パネルであり、使用される内側表面は、食品耐性のある（ｆｏｏｄ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）プラスチックでコーティングされた両面溶融亜鉛めっき鋼パネルであり、これらの間に配置されるポリウレタンフォームコア層（Ｒｏｈｒ Ｎｕｔｚｆａｈｒｚｅｕｇｅの「ＩＳＯＰＬＵＳ ＩＩ ｖａｒｉｏ」の製品情報）が使用される。トランク構造に使用される鋼パネルは、少なくとも０．６ｍｍの材料厚さを有する。構造の十分な安定性を確保するために、また具体的には高速の走行中に生じる荷重の観点から、少なくともこのタイプの構造の場合には、規定の厚さを、さらに低減することはできない。具体的には、この適用分野では、軽量構造の可能性はまだ尽きていない。他の適用分野においても、例えばガレージドアの場合のように最大３．０ｍｍの材料厚さを有するコイルコーティングパネルの使用との関連でさらなる重量削減を行う可能性が存在する。

また、従来技術は、コイルコーティングと専門家の間で呼ばれているストリップコーティングの形態である。一例として、コーティング工程に関する情報は、ｈｔｔｐ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｃｏｉｌ＿Ｃｏａｔｉｎｇのリンクから入手することができる。コーティングされる基板は、一般に、０．４〜３．０ｍｍの材料厚さを有する、鋼帯（より詳細には、溶融亜鉛めっき鋼帯）およびアルミニウム帯である。０．４ｍｍを下回る材料厚さは、比較的薄い材料上には特に一定の厚さの、全領域にわたるコーティングが確保され得ないため、コイルコーティングラインで実施されるときに極めて困難であることが判明している。

従来技術に基づいて、本発明の目的は、従来技術で使用されている半製品よりも大幅に軽い半製品を提供することおよびこれを製造するための方法およびその使用を特徴づけることである。

この目的は、コイルコーティングを有する金属／プラスチック複合材料の金属層の可視表面によって達成される。

本発明者らは、金属／プラスチック複合材料を形成する、少なくとも１つの金属層と少なくとも１つのプラスチック層との組み合わせは、少なくとも同じ材料厚さの中実金属材料と比較して、金属層の厚さが１．５ｍｍ以下、より詳細には１．０ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．３５ｍｍ以下であり、プラスチック層の厚さが、少なくとも０．２ｍｍ、より詳細には少なくとも０．３ｍｍ、好ましくは少なくとも０．４ｍｍであり、一方では質量の低減をもたらし、他方ではコイルコーティング作業につながり、この場合、従来技術に開示されている最小厚さを下回る金属層の厚さの問題なしにコーティングが施され得ることを確かめた。

本発明の半製品の第１の実施形態によれば、金属層は、鋼材料から形成される。鋼材料は、他の金属と比較して、とりわけ軽金属材料と比較して幾分重いにもかかわらず、安価に入手でき、特に冷間成形によって加工が容易である。具体的には金属コーティング、好ましくは両面コーティングが施された鋼材料が特に使用される。適切なコーティングは、亜鉛ベースまたはアルミニウムベースの系を含み、亜鉛めっき鋼材料が、安価に提供され得ることから特に好ましく使用される。

本発明の半製品のさらなる実施形態によれば、半製品は、金属／プラスチック／金属複合材料を形成するためにその全領域にわたってプラスチック層の自由表面に接合される第２の金属層を備える。サンドイッチ状に形成される半製品は、適合された厚さにおいて中実材料のものに実質的に相当する高い曲げ剛性および座屈剛性を有し、これと同時に質量が低減される。軽量構造の可能性を確保するために、第２の金属層の材料厚さは、１．５ｍｍ以下、より詳細には１．０ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．３５ｍｍ以下である。第２の金属層は、好ましくは、コイルコーティングあるいは他のコーティング系の使用によっては第１の金属層と同じ性質を有し得る。適用領域によっては、金属層は、異なる厚さを有してもよい。

本発明の半製品の別の実施形態によれば、第１の金属層および／または第２の金属層の可視表面に、テクスチャ加工が施される。テクスチャ加工は、一方では金属層へのコイルコーティングの過程で隆起として施されてもよい。これは、例えば、適切に機械加工された塗布ロールによって実施されてもよい。少なくとも第１の金属層の材料厚さが薄いという事実のせいで、材料の不均一性がある場合があり、これは、例えば大面積の構成要素の場合、特にパネル構成要素の場合、用途によっては不都合な光および視界の条件において良くない外観を与える。この欠点を打ち消すために、隆起は、例えば反復パターンの形で好ましくない窪みを補償することができ、改善された外観を与えることができる。択一的にまたは累積的に、窪みは、コイルコーティング後もしくは焼成工程後、または、それぞれの後に例えばエンボスロールによって少なくとも第１の金属層に成形されてもよい。一方では、隆起の場合の反復パターンに関して、例えば、少なくとも第１の金属層に改善された外観を与えること、他方では、金属層のわずかな強化も行われ得ることが有利である。エンボス加工力は、具体的には、複合材料内のプラスチック層の流出および厚さの低減がないように適合されるべきである。

本発明の半製品のさらなる実施形態によれば、プラスチック層は、温度安定性プラスチックから形成される。これは、金属／プラスチック複合材料または金属／プラスチック／金属複合材料が、コイルコーティング作業において一時的に、とりわけ例えば予め塗布した接着促進剤（プライマ）の焼成中およびコイルコーティングまたは金属層に塗布されたコーティング材料の焼成中に高温にさらされるため、有利である。プラスチックが分解または流出しないように、使用されるプラスチックは、好ましくは、少なくとも２００℃、より詳細には少なくとも２２０℃まで温度安定性であるプラスチックにされる。好ましいプラスチックは、例えば、ＰＡ、ＰＥ、および／またはこれらの混合物に基づく系である。

半製品の剛性および／または強度を改善し、および／または半製品内の耐荷重機能をプラスチック層に移すために、本発明の半製品のさらなる実施形態によれば繊維強化プラスチックを使用することが可能である。具体的には、好ましい適性を有するのは、ガラス、炭素、および／または天然繊維（より詳細には、生分解性繊維）と混合されたプラスチック系であり、プラスチックの強度および／または剛性のレベルは、繊維の性質に応じて、また具体的には充填内容物の割合によっても影響され得る。使用される繊維は、好ましくは少なくとも２００℃、より詳細には少なくとも２２０℃まで温度安定性である。

さらなる態様によれば、本発明は、少なくとも片面コーティングが施されたブランク形状または帯状の半製品を製造するための方法であって、少なくとも第１の金属層および少なくとも１つのプラスチック層を備え、これらが、金属／プラスチック複合材料を形成するためにそれらの全領域にわたって互いに接合され、金属層の材料厚さが、１．５ｍｍ以下であり、プラスチック層の材料厚さが、少なくとも０．２ｍｍである半製品の使用によるものであり、金属／プラスチック複合材料の金属層の可視表面に、コイルコーティング工程でコーティングが施される方法に関する。本発明の方法の第１の実施形態によれば、第２の金属層が、配置され、金属／プラスチック／金属複合材料を形成するためにその全領域にわたってプラスチック層の自由表面に接合され、金属／プラスチック／金属複合材料の第２の金属層の自由表面に、コイルコーティング工程でコーティングが施される。繰り返しを回避するために、上でなされた説明、特に、本発明の半製品に関するものを参照する。

本発明の方法のさらなる実施形態によれば、特に、予め塗布した接着促進剤（プライマ）の焼成およびコイルコーティングまたは金属層に塗布されたコーティング材料の焼成の焼成温度は、プラスチックの温度安定性を保証するような方法でプラスチックに合わせられ、具体的には２２０℃以下、好ましくは２００℃以下の温度が設定される。

本発明の方法のさらなる実施形態によれば、第１の金属層および／または第２の金属層の可視表面に、テクスチャ加工が施される。これは、一方では少なくとも第１の金属層および／または第２の金属層へのコイルコーティングの過程で隆起として施され、および／または他方ではコイルコーティング後もしくは焼成作業後に、または、それぞれの後にエンボス加工によって金属層に成形されてもよい。

さらなる態様によれば、本発明は、構成要素としての、より詳細には、例えば商用車、トレーラ、または白物家電（家電製品）のためのパネル構成要素としての、本発明の半製品の使用に関する。繰り返しを回避するために、上記の記述を参照する。

本発明は、例示的な実施形態を表す図面によって以下でより詳細に説明される。同一の部分には、同一の参照符号が付されている。

従来技術からの、冷蔵輸送用のトランク構造の一部の断面を示している。 は、パネル構成要素として使用され得る、本発明の半製品の第１の例の断面を示している。 は、パネル構成要素として使用され得る、本発明の半製品の第２の例の断面を示している。 本発明の方法の第１の例のステップの概略シーケンスを示している。

例として図１に描かれているのは、従来技術で現在実施されているような、金属サンドイッチパネルを備える、冷蔵輸送用のトランク構造の一部の断面である。金属サンドイッチパネル１は、例えば、第１の鋼パネル２であって、外側Ａに配置され、かつ該鋼パネル２の両面に金属コーティング３（より詳細には、亜鉛コーティング）が施された第１の鋼パネル２を有する。鋼パネル２の可視表面の外側Ａに塗布されているのは、コイルコーティング４の形態のさらなるコーティングである。金属サンドイッチパネル１の内側Ｉに配置されているのは、第２の鋼パネル２’であり、第２の鋼パネル２’は、該鋼パネル２’の両面に金属コーティング３’（より詳細には、亜鉛コーティング）およびさらに内側Ｉに食品耐性のある有機層５が設けられており、例えば第１の鋼パネル２の材料厚さと同じ材料厚さを有する。鋼パネル２，２’の間に配置されているのは、金属サンドイッチパネル１を完全なものにするプラスチックコア６（例えば、発泡プラスチックなど）である。鋼パネル２，２’（とりわけ、第１の鋼パネル２）の材料厚さは、例えば０．６ｍｍであり、安定性の理由から、また走行中に生じる高い荷重のためにさらに薄くされ得ない。

図２ａ）の本発明の半製品の第１の実施形態として描かれているのは、金属／プラスチック複合材料の形態の半製品７である。半製品７は、好ましくは鋼材料の金属層８を備え、金属層８は、両面金属コーティング９が施され、より詳細には亜鉛めっきされ、好ましくは電解亜鉛めっきされ、例えば０．３ｍｍの材料厚さを有する。好ましくは両面電解コーティングが施された鋼材料８は、一方の面の全領域にわたって、少なくとも２００℃（より詳細には、少なくとも２２０℃）まで温度安定性であり、かつ例えば０．５ｍｍの材料厚さを有するプラスチック層１０に接合されている。プラスチック層の反対側では、金属層８の可視面に、コイルコーティング１１が施されている。本発明の半製品７は、構成要素として、より詳細には、商用車またはトレーラ用のパネル構成要素として非常に適している。半製品７の材料厚さが、鋼パネル２の材料厚さよりも幾分大きいことは確かであるが、本発明の半製品７では金属の割合を低減することによって、例えば、パネル構成要素として、冷蔵輸送用のトランク構造の一部として使用されるときに質量を削減することが可能であり、また、比較的薄い金属層は、コイルコーティングライン（ここには図示せず）によって、プラスチック層と組み合わせて金属／プラスチック複合材料の形態で容易に実施され得る。同様にここには図示していないが、プラスチック層は、繊維強化材を有してもよく、これにより、繊維強化材は、半製品の剛性および／または強度を改善する。繊維強化プラスチックを使用する場合、用途によっては、金属層の材料厚さのさらなる低減が可能な場合もある。

本発明の半製品の第２の実施形態として、図２ｂ）は、金属／プラスチック／金属複合材料の形態の半製品７’を示している。半製品７とは対照的に、半製品７’は、好ましくは鋼材料から構成される第２の金属層８’を有し、第２の金属層８’は、両面金属コーティング９’が施され、より詳細には亜鉛めっきされ、好ましくは電解亜鉛めっきされ、その全領域にわたってプラスチック層１０’の自由表面に接合されている。半製品７’の個々の材料厚さは、第１の金属層８および第２の金属層８’に関しては例えば０．２ｍｍであり、プラスチック層１０’の場合は例えば０．３ｍｍである。半製品７について述べた利点は、半製品７’にも転置され得る。

図示していないが、例えば、本発明の半製品７，７’のその後の使用のために、改善された外観を付与するために、少なくとも第１の金属層８の可視表面にテクスチャ加工を施すことが可能である。

図３には、少なくとも片面コーティングが施されたブランク形状または帯状の半製品を、より詳細にはコイルコーティングラインで製造するためのステップの概略シーケンスがある。ステップ１２において、前述の金属／プラスチック複合材料であって、好ましくはプラスチック側に、プラスチック表面を保護するために、また巻き取られた状態で金属面に付着するのを回避するために保護フィルムが設けられ、このフィルムが、その後除去されるか、もしくは剥がされる前述の金属／プラスチック複合材料を備えるか、あるいは、金属／プラスチック／金属複合材料であって、金属層の厚さが、０．５ｍｍ以下、より詳細には０．４ｍｍ以下、好ましくは０．３５ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下であり、金属層が、好ましくは鋼材料から形成され、両面コーティングが施され、好ましくは電解コーティングが施され、プラスチック層の厚さが、少なくとも０．２ｍｍ、より詳細には少なくとも０．３ｍｍ、好ましくは少なくとも０．４ｍｍであり、プラスチックが、少なくとも２００℃、より詳細には少なくとも２２０℃まで温度安定性である金属／プラスチック／金属複合材料を備える好ましくは帯状のコイルが用意される。帯状のコイルは、巻き取られた状態から伸ばされ、少なくとも第１の金属層の洗浄のためのステップ１３に連続して供給される。少なくとも第１の金属層の不活性化／活性化が、ステップ１４で行われ、その後、接着促進剤（プライマ）が、塗布ロールによって少なくとも第１の金属層に塗布され（ステップ１５）、このプライマは、アセンブリ内のプラスチックの温度安定性を保証するような方法でプラスチックに合わせられた温度（温度設定は、より詳細には２２０℃以下、好ましくは２００℃以下である）で焼成される（ステップ１６）。次のステップ１７において、コイルコーティングが、焼成した接着促進剤を既に有する第１の金属層に塗布ロールによって少なくとも塗布され、次いで、このコイルコーティングが、ステップ１６の温度に実質的に相当する温度で焼成される（ステップ１８）。ステップ１９において、コイルコーティングに保護フィルムを設けて帯状の半製品を形成するために再び巻き取るか、または、帯は、ブランク形状の半製品を形成する長さに切断される。

ここには図示されていないが、少なくとも第１の金属層に、テクスチャ加工が施されてもよい。テクスチャ加工は、一方ではコイルコーティング工程の過程で、例えばステップ１８において、少なくとも第１の金属層に隆起として施されてもよい。これは、例えば、相応に機械加工された塗布ロールによって実施されてもよい。択一的にまたは累積的に、エンボス加工が、コイルコーティング作業後または焼成作業後に、例えばステップ１９の後にエンボスロールによって少なくとも第１の金属層に成形されてもよく、エンボス加工力は、具体的には、複合材料内のプラスチック層の流出またはこれの厚さの低減がないように適合される。金属層（８，８’）の材料厚さは、少なくとも０．０５ｍｍ、より詳細には少なくとも０．１ｍｍ、好ましくは少なくとも０．１５ｍｍである。プラスチック層（１０，１０’）の材料厚さは、３．０ｍｍ以下、より詳細には２．５ｍｍ以下、好ましくは２．０ｍｍ以下である。

本発明は、図面に示した例示的な実施形態に限定されるものではなく、それどころか、本発明の半製品は、あらゆる分野で使用することができ、軽量化が重要な部分を演じる場所で（例えばドア、工業用ゲート、ガレージドアなどの領域で）既存の解決策（コイルコーティングが施された金属パネル）に取って代わり得る。この使用は、乗り物の構造または白物家電に限定されない。

１ 金属サンドイッチパネル
２，２’ 鋼パネル
３，３’ 金属コーティング
４ コイルコーティング
５ 食品耐性のある有機コーティング
６ プラスチックコア
７ 金属／プラスチック複合材料、半製品
７’ 金属／プラスチック／金属複合材料、半製品
８，８’ 金属層
９，９’ 金属コーティング
１０，１０’ プラスチック層
１１ コイルコーティング
１２ 帯状のコイルの用意
１３ 洗浄
１４ 活性化／不活性化
１５ 接着促進剤の塗布
１６ 接着促進剤の焼成
１７ コイルコーティングの塗布
１８ コイルコーティングの焼成
１９ 巻き取り／長さへの切断

Claims (12)

1. 少なくとも１つの第１の金属層（８，８’）および少なくとも１つのプラスチック層（１０，１０’）を備え、前記少なくとも１つの第１の金属層（８，８’）および前記少なくとも１つのプラスチック層（１０，１０’）が、金属／プラスチック複合材料（７）を形成するためにそれらの全領域にわたって互いに接合され、前記金属層（８，８’）の材料厚さが、１．５ｍｍ以下であり、前記プラスチック層（１０，１０’）の材料厚さが、少なくとも０．２ｍｍであるブランク形状または帯状の半製品（７，７’）において、前記金属／プラスチック複合材料（７）の前記金属層（８）の可視表面が、コイルコーティング（４）を有することを特徴とする半製品（７，７’）。
2. 前記金属層（８，８’）が、鋼材料から、より詳細には、両面金属コーティング（９，９’）が施された鋼材料から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の半製品。
3. 前記半製品が、第２の金属層（８’）を備え、該第２の金属層（８’）が、金属／プラスチック／金属複合材料（７’）を形成するためにその全領域にわたって前記プラスチック層（１０’）の自由表面に接合され、前記第２の金属層（８’）の材料厚さが、１．５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の半製品。
4. 前記金属／プラスチック／金属複合材料（７’）の前記第２の金属層（８’）の可視表面が、コイルコーティングを有することを特徴とする、請求項３に記載の半製品。
5. 前記第１の金属層（８）および／または前記第２の金属層（８’）の前記可視表面に、テクスチャ加工が施されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の半製品。
6. 前記プラスチック層（１０，１０’）が、少なくとも２００℃、より詳細には少なくとも２２０℃まで温度安定性である温度安定性プラスチックから形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の半製品。
7. 前記プラスチックが繊維強化され、使用される繊維が、少なくとも２００℃、より詳細には少なくとも２２０℃まで温度安定性であることを特徴とする、請求項６に記載の半製品。
8. 少なくとも片面コーティングが施されたブランク形状または帯状の半製品を製造するための方法において、前記金属／プラスチック複合材料の前記金属層の前記可視表面にコイルコーティング工程でコーティングが施される、請求項１の前文に記載の半製品の使用を特徴とする方法。
9. 第２の金属層が配置され、該第２の金属層が、金属／プラスチック／金属複合材料を形成するためにその全領域にわたって前記プラスチック層の自由表面に接続され、前記金属／プラスチック／金属複合材料の前記第２の金属層の可視表面にコーティング工程でコーティングが施されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 焼成温度が、前記プラスチックの温度安定性が確保されるように前記プラスチックに合わせられ、具体的には２２０℃以下、好ましくは２００℃以下の温度が達成されることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記第１の金属層および／または前記第２の金属層の前記可視表面に、テクスチャ加工が施されることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 商用車、トレーラ、または白物家電のための構成要素としての、請求項１〜７のいずれかに記載の半製品の使用。

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