JP6244384B2 - 金属シートまたはストリップのコーティング - Google Patents

Description

本発明は、金属シートまたはストリップのコーティング、金属シートまたはストリップ、およびコーティングされた金属シートまたはストリップを製造するための方法に関する。

当該技術分野では金属シートを使用して成形することがよく知られている。こうした成形作業は、成形工具、たとえば成形ダイおよび成形パンチを用いて行うことができる。こうした成形作業を室温から上昇した温度で、たとえば数百℃で行うことも知られている。特により高い成形温度では、成形される金属シート上に潤滑剤を供給することが必要な場合がある。一般的に言えば、潤滑剤は、成形されるシートと成形工具との間の摩擦を低減する。加えて、潤滑剤は、金属シートの成形工具への固着のリスクも低減する。

たとえば、特許文献１では、約２００℃以上の温度の潤滑剤コーティングに特にビスマスを使用した、高温成形のための潤滑剤が開示される。周囲温度で、またはシート金属の高温成形プロセスにおける加熱時に、蒸発するように選択された懸濁液にビスマスを加える。液体媒体の蒸発時に、ビスマスおよび黒鉛炭素の薄膜状の残渣が残る。薄膜状の残渣は好適な潤滑となる。シート金属の高温成形プロセスが終了し、変形された金属加工物を処理道具から取り出した後、残渣は、石鹸および水を用いて容易に除去することができる。

特許文献２からは、金属、特にチタン、鋼およびアルミニウム、ならびにマグネシウムおよびこれらの合金の加温成形のための潤滑剤が知られており、この加温成形は、高融点の極性ポリマーである潤滑剤を用いて行うことができる。さらに、この潤滑剤は微細な粒子に微粒化し、バインダーを用いて支持体に塗布してもよい。バインダーは好ましくは蒸発しやすい、言い換えれば成形温度で、好ましくは成形温度になる前に蒸発する。

特許文献３からは、放電加工において高分子バインダー中の潤滑用導電材料の層を支持体の表面に塗布することが知られている。潤滑剤は、放電加工プロセス中にシートの保護と潤滑との両方を付与する層に含ませてもよい。

特許文献４には、主として潤滑機能付与剤およびアルカリ可溶性ポリウレタン水性組成物を含むアルカリ可溶性潤滑フィルムを有する表面潤滑金属製品が記載されている。

特許文献５には、保護コーティング、さらに詳しくは速やかに蒸発させることができる溶液重合溶媒を有する一時的な水性保護コーティングの特殊な組み合わせが開示されている。この組み合わせは、中和酸または塩基機能性ポリマーおよび潤滑組成物をさらに含む。

最後に、特許文献６には、亜鉛コーティングされた鋼表面用の多機能保護コーティングが記載されている。このコーティングは、水溶液に分散した固体形態に水溶性コポリマーおよび潤滑添加剤を含む。

米国特許出願公開第２００８／０１８５０７９（Ａ１）号 米国特許出願公開第２００８／０２２９７９６（Ａ１）号 米国特許第４，６２２，２６２号 欧州特許第１ ３７８ ３４５ （Ａ１）号 国際公開第９３／０７２２２（Ａ１）号 米国特許第５，４４２，００５号

当該技術分野では、たとえば液体に懸濁した潤滑剤を、成形作業の直前にシートごとに塗布することがある。潤滑剤の塗布をかなり早く行うと、シートの前処理が妨げられ、複雑になると考えられる。加えて、成形される金属シートへの潤滑剤の塗布が早すぎると、コーティングされた金属シートへの埃および汚れの固着が促進されることもある。

潤滑剤は、たとえば吹き付けによりまたはローラを用いて金属シートに塗布することができる。何れの場合も、金属シートの成形の直前に塗布しなければならない。これは手作業で行われるため、潤滑剤が非常に不均一に分布するという問題がある。潤滑剤の量が、シートによって、あるいはさらには１枚のシートの表面の領域によって異なる場合がある。さらに、潤滑剤を懸濁液の形態で塗布する場合、成形を行い得る前に懸濁液に乾燥プロセスを施す必要がある。

したがって、潤滑剤の塗布は、成形手順のため金属シートの準備において手作業の別の作業ステップになるため、非常に時間がかかるうえ、潤滑剤の分布が不均一になることがある。

当該技術分野では、金属シートを破損することなく成形手順の前に金属シートを処理することは、さらに問題になることがある。損傷があると成形作業が不十分または不満足になる場合があるので、金属シートの表面は、可能な限り初期の状態である必要がある。これは特に、超塑性成形などの特殊な成形作業に当てはまる。

金属シートの表面の引っ掻き傷を防止するため、個々の金属シート間に紙層を設けて金属シートを隔てることが知られている。しかしながら、（再）積層などの処理ではやはり、金属シート表面の引っ掻き傷が生じることがある。さらに金属シートの追加保護のため、保護用プラスチック箔またはフィルムの使用も知られている。しかしながら、箔またはフィルムは主に輸送中の表面を保護するため使用されるものであり、水および汚れからの保護のためシートの外側あるいは両側に使用される。金属シートの成形の前および手作業による潤滑剤の塗布の前には、これらの保護箔、フィルムまたは層は基本的に除去しなければならない。

これらの表面保護措置は別の作業ステップとなり、したがって成形のため金属シートの準備に必要とされる時間量をさらに増加させる一方、処理中の金属シート表面の保護は依然として満足のいくものではない。

前述に鑑み、本発明は、当該技術分野の問題を回避し、金属シートまたはストリップの処理および準備の改善をもたらし、特に金属シートまたはストリップの成形前に金属シートまたはストリップのより確実な処理を可能にしながら、同時により手間のかからない、より正確な潤滑を達成することを目的とする。

本発明の第１の教示内容によれば、上記の目的は、潤滑剤および保護基材を含み、潤滑剤は保護基材中に含まれ、保護基材は少なくとも部分的に選択的に除去できる金属シートまたはストリップのコーティングにより達成される。

金属シートは特に、実質的に平面のシート、ブランクまたはプレートであってもよい。成形することができる典型的な金属は鋼および鋼合金、または好ましくは、たとえばアルミニウムおよびアルミニウム合金である。金属ストリップはまた、たとえばコイルの形態で用意してもよい。

潤滑剤は基本的に、成形中に金属シートまたはストリップの潤滑をもたらすのに好適などのような種類の物質でもよい。潤滑剤は特に、コーティングの潤滑特性をもたらす主因である。コーティングのマトリックスは、必ずしも潤滑特性を有するものではない。

保護基材は一般に、金属シートまたはストリップの機械的保護に好適などのような種類の材料からなっていてもよい。保護基材は特に、天然ポリマーまたは合成ポリマーを含んでもよいが、合成ポリマーが好ましい。保護基材（たとえばマトリックス）は特に、コーティングの機械的保護特性をもたらす主因である。

潤滑剤を保護基材中に含ませることにより、必ずしも金属シートの表面上に潤滑挙動を直接示すことなく、コーティング中に潤滑剤を加えることができる。

保護基材を選択的に除去できる下では、潤滑剤を実質的に除去することなく保護基材を除去できることが特に理解される。これは好ましくは、外部からの影響により行われる。こうした除去は、たとえば熱的除去、化学的除去および／または物理的除去であってもよい。これは、たとえば温度、化学物質、たとえば酸素もしくは溶媒、または放射線あるいはこれらの組み合わせにより除去を行う、促進する、および／または、引き起こすことができることを意味する。

選択的除去は、保護基材の少なくとも部分的分解、特に解重合を含むことが特に好ましい。ポリプロピレンの場合、たとえば、解重合の形態の分解は、酸素により開始および／または促進される。

解重合は、たとえばラジカルおよび／またはＵＶ光により引き起こすことができ、特にラジカル連鎖反応である。解重合はまた、酸化分解などの副反応により達成することもできる。

熱的除去は特に、特定の温度の分解生成物の揮発性、保護基材および潤滑剤の異なる蒸発温度および／または異なる沸点および／または昇華温度などの様々な特性により実現することができる。このため、潤滑剤は好ましくは、たとえば、保護基材より高い沸点、すなわちより低い揮発性を有する。特に保護基材の分解または解重合を行う場合、分解生成物の揮発性が重要である。

化学的除去および／もしくは物理的除去またはこれらの組み合わせは、実質的に保護基材のみを選択的にエッチングおよび／または溶解する化学物質により実現することができる。一例としてポリエステルの加水分解がある。

しかしながら、その代わりに、またはそれに加えて、照射による物理的除去、たとえば以下に限定されるものではないが、ＵＶ照射またはＩＲ照射を同様に行ってもよい。物理的除去はまた、たとえば基材の選択的な物理的溶解を用いて実現することもできる。

保護基材が少なくとも部分的に選択的に除去できる場合、コーティングが潤滑特性を付与し得る少なくともそうした量の保護基材が、選択的に除去できることが理解されよう。

保護基材の特に少なくとも２０重量％、好ましくは少なくとも５０重量％、最も好ましくは少なくとも９０重量％が選択的に除去できる。基材の少なくとも９９重量％を意味するほぼすべてが、除去されることが好ましい。これは、特に最大１００％の保護基材の完全な除去が可能であることを意味する。

したがって第１の状態において、コーティングは実質的に潤滑特性を示すことなく機械的保護特性を備えることができる一方、コーティングは第２の状態になると、選択的除去により機械的保護特性が減少または消失し、コーティングは潤滑特性を示し得る。

その結果、機械的保護特性および潤滑特性の両方を備えるコーティングが得られる。機械的保護特性により、本発明のコーティングで被覆された金属シートまたはストリップは、処理と引っ掻き傷などの表面損傷からの保護とが可能になる。金属シートの処理後、金属シートまたはストリップの表面に潤滑剤を与えるため、保護基材は、たとえば加熱により少なくとも部分的に選択的に除去できる。保護用のフィルム、箔またはシートの任意の手作業による除去、および任意の手作業による潤滑剤の塗布をしないで済ますことができる。塗布される潤滑剤の量は、コーティング中の潤滑剤の量および／またはコーティング厚さの調整により正確に決定することができるので、より正確な潤滑剤の塗布が同時に行われる。したがって、金属シートまたはストリップのより確実な処理を可能にしながら、同時に金属シートの成形前により手間のかからない、より正確な準備を可能にすることで、本発明のコーティングにより金属シートまたはストリップの処理および潤滑を改善することができる。

本コーティングは、一般により高い温度で行われる超塑性成形が可能な金属シートまたはストリップのコーティングに特に有利である。その場合、コーティングには、超塑性成形に好適な潤滑剤を使用してもよい、すなわち潤滑剤は、超塑性成形プロセスの典型的な温度および持続時間において十分な潤滑特性を付与するのに好適である。

超塑性成形は、熱成形の特殊な事例と考えられる。アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属の超塑性状態では、ネッキングなしに１０００％を超える、あるいはさらに２０００％を超える引張伸びが可能である。特に、いくつかのアルミニウム合金、たとえばＡＡ７４７５；ＡｌＳｉ１．２；ＡｌＣｕ３．３；ＡｌＣｕ６Ｚｒ０．５；ＡｌＣｕ６Ｚｒ０．４（ＡＡ２００４ ＳＰＦ）；ＡｌＣｕ；ＡｌＺｎ６Ｍｇ２，３Ｃｕ１，６Ｃｒ；ＡｌＺｎＣａ；ＡｌＭｇ４．５Ｍｎ ＡｌＬｉＣｕＭｇＺｒ（ＡＡ８０９０、８０９１、２０９０）またはＡｌＭｇＭｎ（ＡＡ５０８３）では超塑性が立証されている。

ただし、超塑性アルミニウム合金ＡＡ５０８３、２００４および７４７５が特に好ましい。

金属シートまたはストリップは、好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍ、特に１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの厚さである。こうした厚さの金属シートの処理は特に、本発明によるコーティングの使用により容易になる。

本発明によるコーティングは、好ましくは２０μｍ〜２００μｍ、一層好ましくは４０μｍ〜１００μｍの厚さである。こうした厚さは、金属シートの保護に十分であり、十分な量の潤滑剤を含み得ることが明らかになった。

保護基材と潤滑剤の比率は、使用する材料に応じて異なってもよいが、保護基材と潤滑剤の比率は特に２〜６、特に３〜５が有利であることが明らかになった。たとえば４という比率は、８０重量％の保護基材および２０重量％の潤滑剤が存在することを意味する。

本発明のコーティングの実施形態によれば、潤滑剤は、グラファイト、窒化ホウ素、ブルーサイト、モンモリロナイト、雲母、白雲母、硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標））および／または滑石を含む。しかしながら、同様に別の層状鉱物を使用してもよい。

これらの潤滑剤は特に、熱成形および超塑性成形条件に好適である。

グラファイトは、実質的に望ましくない化学反応のリスクなしに高温および低温の両方で満足のいく潤滑特性を有する。

窒化ホウ素も同様に低温および特に最高１２００℃の高温での潤滑に使用することができる。さらに窒化ホウ素は、間に、グラファイトの潤滑特性に必要な流体またはガス状分子の存在なしに酸化雰囲気で使用してもよい。さらに、窒化ホウ素は、電気伝導性を最小限に抑える必要があるときに有利である場合がある。

乾燥および／または無機固体潤滑剤を使用することは、特に高温塗布に好適であるので特に好ましい。

潤滑剤の粒度は、実際の潤滑剤に依存するが、好ましくは１５μｍ未満、一層好ましくは１０μｍ未満である。潤滑剤の粒子は、特に板状またはフレーク状の形状を有してもよい。潤滑剤の粒子は、約５〜１００のアスペクト比を有してもよい。粒子の大きさは、その最大寸法に沿った粒子の直径を意味すると理解される。

本発明のコーティングのさらなる実施形態によれば、保護基材は、好ましくは蒸発により、特に熱分解付着物をあまり付着させることなく、少なくとも部分的に熱的、化学的および／または物理的に除去できる。

特に熱的に除去できる保護基材を選択することにより、機械的保護を除去するための労力が最小限に抑えられる。加えて、金属シートまたはストリップの表面上の過剰な保護基材の残りおよび／または熱分解付着物を減らすことができる。成形プロセス中にかなりの熱分解付着物が存在すると、成形作業を妨げることがある。

熱的除去は、保護基材の少なくとも部分的な解重合および／または蒸発を含んでもよい。熱的除去は特に、金属シートまたはストリップの典型的な処理温度超で行ってもよい。

一方、保護基材の残渣が金属シートの表面上に残ってもよい。保護基材の残渣は、成形において金属シートまたはストリップへの潤滑剤の固着を改善するため、成形工具に残る潤滑剤が少なくなり得ることが実際に明らかになっている。

好ましくは、保護基材は、発泡なしにまたはわずかな発泡で少なくとも部分的に熱的、化学的および／または物理的に除去できる。これは、保護基材と潤滑剤との好適な組み合わせ、および好適な除去機構を選択することにより達成することができる。これは、熱的に除去できる保護コーティングにより特に実現することができる。

本発明のコーティングの別の実施形態によれば、保護基材は、好ましくはプロピレン、エチレン、スチレン、イソブチレン、テトラヒドロフラン、メチルメタクリレートおよび／またはαメチルスチレンのポリマーを含む高分子マトリックスである。しかしながら、別の材料を使用してもよい。高分子マトリックスは、潤滑剤を固体に結合および保持するための媒体となり、機械的保護特性を付与する。上記のようなポリマー基材はさらに主に、多くの化学的溶媒、塩基および酸に対する耐性があり、十分な機械的保護を与え得る。高分子マトリックスは、好ましくは熱可塑性材料であり、保護基材の熱的除去を容易にする。

保護基材はポリプロピレン（ＰＰ）であるか、またはポリプロピレン（ＰＰ）を含む場合、特に好ましい。ＰＰは容易に入手でき、解重合により金属シート表面から蒸発により熱的に除去することが可能であり、解重合プロセスはたとえば酸化分解をさらに含んでもよい。ＰＰの融点は一般に、ＰＰの個々の種類に応じて１３０〜１７１℃である。このため機械的保護特性は、そうした温度まで付与することができる。解重合は一般に約３００℃超で起こる。

本発明のコーティングの別の実施形態によれば、潤滑剤は、保護基材に配合する、および／またはマスターバッチの形態の保護基材に添加される。本発明によるコーティングの用意は、これらのやり方で容易になり得る。潤滑剤は、たとえば、このようにして高分子マトリックスに埋封してもよい。加えて、コーティング中の潤滑剤の濃度は、異なる要求または要件に対応して正確に調整することができる。

本発明のコーティングの別の実施形態によれば、コーティングは、特に摩擦低減、接着、潤滑剤の保護、潤滑剤の分離および分離性のうち１つまたは複数の機能を付与する１つまたは複数の追加の機能層を含む。この場合、分離性は、たとえば積層における異なる金属ストリップまたはシートの分離性を意味すると理解される。その場合コーティングの少なくとも１つの層は、潤滑剤および保護基材を含んでもよい。１つまたは複数の追加の層は、潤滑剤および保護基材を含む層の下に位置しても、あるいは上に位置してもよい。追加層は、たとえば金属シートもしくはストリップまたは下層もしくは上層への支持体の接着を改善することができる。追加層は、たとえばコーティングと金属シートまたはストリップとの間の接着性を付与することができる。この層は、金属シートまたはストリップと、潤滑剤および保護基材を含む層との間に位置すると考えられる。同一または異なる種類の潤滑剤を含む２つ以上の層が存在してもよい。

それに加えてまたはその代わりに、追加層は、コーティングのため特定の表面特性を付与してもよい。こうした層は、潤滑剤および保護基材を含む層の上に位置すると考えられる。特定の表面特性は、たとえば特定の表面トポグラフィにより実現してもよい。こうすると、特に積層における金属シートまたはストリップ間の摩擦を増加または低下させることにより、コーティングされた金属シートまたはストリップの処理を容易にすることができる。これにより、接触している金属シートまたはストリップの分離性を高めることもできる。

一方で、別の機能的な上層、下層または中層を設けてもよい。２つ以上の層の層構造は特に、たとえば共押出により設けることができる。

本発明による別の実施形態によれば、コーティングは第１の温度範囲ＴＲ_１において機械的保護特性を有し、コーティングは、特に金属シートまたはストリップの成形を支援するため、第１の温度範囲ＴＲ_１より高い第２の温度範囲ＴＲ_２において潤滑特性を有する。

第１の温度範囲ＴＲ_１ではコーティングは、機械的保護特性を示し、したがってコーティングされた領域の表面の引っ掻き傷および損傷からの、コーティングを施した金属シートまたはストリップの保護に好適である。これは、第１の温度範囲ＴＲ_１では保護基材の特性がコーティングの挙動または特性を支配することを意味する。一方で温度範囲ＴＲ_１は必ずしも、コーティングが機械的保護特性を示す全温度範囲をカバーする必要はない。温度範囲ＴＲ_１はまた、この温度範囲の部分範囲であってもよい。第１の温度範囲ＴＲ_１ではコーティングは特に、主としてまたは実質的に機械的保護特性のみを示してもよい。

温度範囲は、数度あるいはさらにそれ未満の範囲であってもよいし、あるいは温度範囲は、数十度あるいはさらに数百度にわたる範囲であってもよい。

第１の温度範囲ＴＲ_１は特に、コーティングで被覆した金属シートまたはストリップを処理する、たとえば（再）積層、貯蔵および／または輸送する典型的な温度を含んでもよい。第１の温度範囲は特に、室温、すなわち２０℃および／または２５℃を含むが、室温よりはるかに低い温度から１００℃あるいはさらにそれを上回る温度に達してもよい。

第２の温度範囲ＴＲ_２では、コーティングは特に、金属シートまたはストリップの成形を支援するため潤滑特性を有する。これは、第２の温度範囲ＴＲ_２では潤滑剤の特性がコーティングの挙動または特性を支配することを意味する。ただし温度範囲ＴＲ_２は必ずしも、コーティングが潤滑特性を示す全温度範囲をカバーする必要はない。温度範囲ＴＲ_２はまた、この温度範囲の部分範囲であってもよい。第２の温度範囲ＴＲ_２ではコーティングは特に、金属シートまたはストリップを成形するため、主としてまたは実質的に潤滑特性のみを示してもよい。したがってコーティングまたは潤滑剤は特に熱成形または超塑性成形に好適である。

第２の温度範囲ＴＲ_２が第１の温度範囲ＴＲ_１より高いということは、第２の温度範囲が少なくとも部分的に第１の温度範囲ＴＲ_１より高い温度に及ぶことを意味すると理解される。温度範囲ＴＲ_１およびＴＲ_２は相互に分離して、移行範囲があってもよいし、あるいは重複部分が存在してもよい。温度範囲はまた、互いに隣接していてもよい。

本発明のコーティングのさらなる実施形態によれば、温度範囲ＴＲ_２は少なくとも温度≧４００℃、特に≧４５０℃を含む。好ましくは、温度範囲ＴＲ_２は少なくとも温度≧４００℃かつ≦６００℃、好ましくは≧４００℃≦５２０℃を含む。本方法では、こうした温度で確実に潤滑特性を得ることができる。こうした温度範囲における潤滑特性は特にアルミニウムの超塑性成形に有利である。しかしながら、潤滑特性はまた、他の温度で得てもよい。

本発明の別の教示内容によれば、目的はまた、成形、特に超塑性成形することができ、かつ金属シートまたはストリップの片面もしくは両面に少なくとも部分的に本発明によるコーティングを有する金属シートまたはストリップにより達成される。

正確に調整された潤滑、および未損傷の金属シートまたはストリップ表面は特に、本発明によるコーティングを有する金属シートにより達成することができる満足のいく成形または超塑性成形の結果に関係する。

金属ストリップは、たとえば複数の金属シートにする長さに切断してもよい。次いで金属シートの表面を破損することなく、複数の金属シートを互いに積層してもよい。金属シートが金属シートの両面にコーティングを有するとき、最大の保護が得られる。

本発明による金属シートの実施形態によれば、金属シートはアルミニウムまたはアルミニウム合金で作られている。アルミニウム合金は特に、その柔らかさゆえ、たとえば鋼と比較して損傷しやすい。したがってアルミニウムまたはアルミニウム合金シートは、処理中の保護を高める必要がある。

特に超塑性成形が可能なアルミニウム合金として、たとえばアルミニウム合金ＡＡ５０８３、２００４および７４７５がある。

しかしながら、超塑性は厳格な合金特性ではなく、構造に基づく特性であるため、たとえば好適な機械的または熱的手段により広範囲に及ぶ別の合金を超塑性状態にできる可能性がある。それでも、以下の基準が超塑性を促進することが明らかになっている。

超塑性成形プロセスでは、≧０．５の対応する温度で（すなわち金属のケルビン単位の融点温度の半分より高い温度で）成形を行うべきである。加えて、特有の成形速度を比較的低く維持する必要がある。アルミニウム合金の典型的な超塑性成形温度は、≧４００℃、好ましくは≧４５０℃、好ましくは５５０℃以下の範囲である。したがって、こうした高い温度で潤滑特性を付与すると特に有利である。

使用する金属に関しては、金属内に微粒子構造、すなわち≦１５μｍ、好ましくは≦１０μｍの粒度を備えているべきである。さらに、等方性の金属シート表面、および好ましくは一定のシート厚さが、有利であると分かるに違いない。したがって、未損傷の表面は、特に超塑性成形を行う予定の金属シートまたはストリップに適している。

本発明の別の教示内容によれば、本目的は、成形すること、特に超塑性成形することができる金属シートまたはストリップを用意するステップ、および本発明によるコーティングを塗布するステップを含む、本発明によりコーティングされた金属シートまたはストリップを製造するための方法によっても達成することができる。

金属シートまたはストリップは特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金で作られている。

成形することができる金属シートまたはストリップに本発明によるコーティングを塗布することにより、保護基材をまだ選択的に除去していない場合、金属シートまたはストリップの安全な処理ができるので、金属シートの処理および準備の改善を達成することができる。同時に金属シートまたはストリップの成形の前に手間のかからない、より正確な潤滑が、保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去することにより達成される。潤滑剤の任意の手作業による不均一な塗布の必要がない。

本発明による方法の実施形態によれば、コーティングは、コイルコーティング、フォーマットコーティング、ホットラミネート、圧延クラッドまたは（共）押出コーティングにより塗布する。フォーマットコーティングは特にホットラミネートを使用してもよい。あるいは、回転成形などにおける粉末コーティングを使用してもよい。こうしてコーティングの厚さの調整により、または潤滑剤と保護基材の比率の調整により、コーティングの正確な量、したがって潤滑剤の正確な量を金属シートに塗布することができる。コーティングの塗布は、たとえばローリングトレイン（rolling train）において金属シートまたはストリップの生産後すぐに行ってもよい。たとえばローリングトレイン（rolling train）においてコイルコーティング、ホットラミネート、圧延クラッドまたは押出コーティングの装置を実行してもよい。このため、シートは、その生産後すぐに損傷から保護される。しかしながらシートはまた、別個の装置で被覆してもよい。たとえば、金属ストリップは、コーティングされた金属シートを得る長さに切断する前に被覆しても、あるいは切断した後に被覆してもよい。このためコイル・ツー・コイルもしくはリール・ツー・リールプロセスまたはフォーマットコーティングを使用してもよい。

本発明による方法の実施形態によれば、本方法は、コーティングされた金属シートまたはストリップを処理するステップ、特に（再）積層する、貯蔵するおよび／または輸送するステップをさらに含む。

保護基材が少なくとも部分的に選択的に除去される前に金属シートまたはストリップを処理する場合、主に保護基材に起因する機械的保護特性を有するコーティングにより、損傷および引っ掻き傷からの保護が可能になる。ただし言うまでもなく、金属シートまたはストリップはまた、機械的に保護することなく部分的に処理してもよい。好ましくは、処理は、少なくとも部分的に温度範囲ＴＲ_１において行う。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、本方法は、特に処理後に保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去するステップ、および金属シートまたはストリップの成形、特に超塑性成形のステップをさらに含む。

（再）積層または輸送などの処理後、金属シートのそれ以上の機械的保護は、必要ない。保護基材を解重合および／または蒸発させるため、たとえばコーティングされた金属シートを加熱することで、保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去することにより、コーティングの保護機能は、任意の保護箔、フィルムまたは層を除去しなくても自動的に低下または消失する。同時にコーティングは、コーティング内に含まれる潤滑剤により、金属シートまたはストリップの成形を支援するための潤滑特性を有する。さらに、保護基材が存在し過ぎることにより、潤滑特性を妨げるリスクも低下する。保護基材は少なくとも部分的に選択的に除去されるので、潤滑剤は主に金属シートの表面上に残る。成形は、好ましくは温度範囲ＴＲ_２において行う。

成形は、好ましくは熱成形または超塑性成形である。超塑性成形は高温で行われる一方、明確に定められた潤滑および未損傷の表面が要求される。したがって、本発明による方法を超塑性成形と組み合わせると特に有利である。

成形、および特に超塑性成形は、好ましくは吹込成形、真空成形または熱成形により実現される。超塑性成形では温度は、好ましくは少なくとも４００℃、特に少なくとも４５０℃である。

本発明による方法の別の実施形態によれば、コーティングされた金属シートまたはストリップから保護基材の少なくともかなりの部分が熱的に除去される。保護基材の少なくともかなりの部分が熱的に除去される場合、保護基材の少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、一層好ましくは少なくとも９９重量％が除去される。これは同様に、特に最大１００％の保護基材の完全な除去が可能であることも意味する。熱的除去は、特にコーティングされた金属シートまたはストリップの処理後および成形の前に、特に温度範囲ＴＲ_２未満および／または温度範囲ＴＲ_２において行う。

たとえば解重合および／または蒸発により、保護基材のかなりの部分が熱的に除去されると、保護基材の選択的除去が促進される。金属シートまたはストリップは何れにしても加熱を行う必要があるので、こうした選択的除去は、金属シートまたはストリップの超塑性成形ステップとの組み合わせに特に有利である。

一方、本発明による方法の別の実施形態によれば、保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去した後、保護基材の残渣が金属シートまたはストリップ上に残ると、残渣は、金属シートまたはストリップ表面への潤滑剤の固着を改善するため、成形工具に残る潤滑剤が少なくなる。残渣は、当初の保護基材の５０重量％未満、好ましくは１０重量％未満、一層好ましくは１重量％未満を意味すると理解される。残渣は、しかしながら、不完全な蒸発のため基材と化学的に異なる場合がある。

本発明の様々な教示のさらに好ましい実施形態およびその利点については、従属クレームに言及され、本発明の他の教示の記載にも言及されている。

本発明によるコーティング、金属シートまたはストリップ、および方法をさらに開発および設計する多くの可能性がある。それは、一方では独立特許クレームに従属する特許クレームに言及され、他方では図面における本発明の例示的な実施形態の記載に言及されている。

本発明によるコーティングの例示的実施形態を有する、本発明による金属シートの例示的実施形態の模式的な断面の一部である。 図１に示すような金属シートを複数積層した模式的な側面図である。 例示的な温度範囲ＴＲ_１およびＴＲ_２の図である。 本発明による方法の例示的実施形態の様々な方法ステップの図である。

図１は、本発明によるコーティング２の例示的実施形態を有する、本発明による金属シート１の例示的実施形態の模式的な部分断面図を示す。金属シート１は、この場合、超塑性成形が可能なアルミニウム合金シートである。金属シート１は、保護基材４としてのポリプロピレン（ＰＰ）マトリックス、および超塑性成形プロセスにおいて潤滑に好適な潤滑剤６を含むコーティング２で被覆される。潤滑剤６は、グラファイト、窒化ホウ素、ブルーサイトおよび／または滑石であってもよい。本例では潤滑剤６はＰＰマトリックスに含まれる。コーティング２は、マスターバッチの形態のＰＰマトリックス４に潤滑剤６を配合することにより製造してもよい。コーティング２は、金属シート１の両面に塗布され、実質的に金属シート１の表面全体を被覆する。

たとえば温度範囲ＴＲ_１における保護基材４の選択的除去前の、コーティング２を有する金属シート１を示す。したがって、コーティング２は機械的保護特性を有するが、実質的に潤滑特性を有さない。こうして金属シート１は、処理による引っ掻き傷および表面損傷から保護される。たとえば金属シートを温度範囲ＴＲ_２に加熱することにより、または保護基材の少なくとも一部を化学的に除去することにより、少なくとも部分的に保護基材を選択的に除去する場合、コーティング２の潤滑特性は、コーティング２の厚さの調整により、および／またはコーティング２中の潤滑剤６の量の調整により、調整することができる。

図２は、既に図１に示した金属シート１を複数積層して積層８となったものの模式図を示す。金属シート１は、金属シート１がコーティング２で挟まれるように互いに積み重ねられる。この場合、金属シート１の両面にコーティング２が設けられ、金属シート１の間に２つのコーティング２が隣接する。積層８の上部側および下部側も、コーティング２により保護される。図に示すように、積層などの金属シート１の処理中に、金属シート１の表面はコーティング２により保護される。したがって金属シート１は、そのプロセスにおいて金属シート１の表面の未損傷および一定の厚さが要求される超塑性成形に特に適している。

図３は、保護基材の少なくとも部分的な選択的除去が、コーティングおよび金属シート１をそれぞれ加熱することにより実現される場合の、例示的な温度範囲ＴＲ_１およびＴＲ_２の図を示す。図３は、℃単位の温度を図示するための軸１０を示す。温度範囲ＴＲ_２および温度範囲ＴＲ_１の上限が軸１０上に描かれている。約１３０℃の温度まで、コーティング２は機械的保護特性を有することができ、金属シートの表面１を保護し得る。約１３０℃超ではＰＰマトリックス４が溶融し始め、コーティング２はもはや十分な機械的保護特性を与えることができない。第１の温度範囲ＴＲ_１を超えた移行温度範囲１２では、ＰＰマトリックス４は引き続き溶融し、解重合および／または蒸発し始める。温度範囲１２ではコーティングはまだ潤滑特性を付与できない。しかしながら、ＰＰマトリックス４のかなりの部分が溶解および／または蒸発した場合、コーティング２は、約３００℃の第２の温度範囲ＴＲ_２に入ると潤滑特性を付与することができる。この例では、温度範囲ＴＲ_１およびＴＲ_２が離れている。コーティング２の潤滑特性は例示的には約１２００℃まで及ぶ。より高い温度では潤滑剤は適切に作用することができない。

上記の温度は単なる例示であり、使用する保護基材および潤滑剤に応じて大きく変化することがある点に注意されたい。

温度範囲ＴＲ_２は、約４５０℃以上の温度をさらに含む。こうした温度は、アルミニウム合金の超塑性成形に特に好適である。

温度範囲ＴＲ_２の少なくとも一部ではコーティング２のＰＰマトリックス４がまだ完全に蒸発していない。むしろ、金属シートの表面１上にポリマー残渣が残っており、成形中の潤滑剤６の金属シート１への付着によい影響を及ぼす。

図４は、本発明による方法の例示的実施形態の異なる方法ステップの図を示す。この例では、コーティングされた金属シートまたはストリップを製造するための方法は、方法ステップ１４〜２２を含む。しかしながら、本方法はまた、方法ステップ１４〜２２の単一の方法ステップまたは様々な組み合わせからなる。

最初に、ステップ１４では成形可能な金属シートまたはストリップ、たとえば金属シート１を用意する。金属ストリップは、たとえばコイル上に用意してもよい。あるいは、金属シートを用意してもよい。

次いでステップ１６では、金属シートまたはストリップの表面に本発明によるコーティング、たとえばコーティング２を塗布する。コーティング２の正確な量、したがって潤滑剤６の正確な量を金属シートまたはストリップに塗布するため、コーティングは、たとえばコイルコーティング、圧延クラッド、ホットラミネートまたは押出コーティングにより塗布してもよい。

コーティング２を金属ストリップに塗布する場合、コーティングプロセスの前または後に、金属ストリップを、コーティングされた金属シート１を得る長さに切断してもよい。

本発明によるコーティングを金属シートに塗布することにより、保護基材の少なくとも部分的な選択的除去が行われるまで金属シートの安全な処理ができるので、金属シートの処理の改善を達成することができる。

その後のステップ１８では、コーティングされた金属シートを処理する、たとえば（再）積層、貯蔵および／または輸送する。積層を例示的に図２に示す。保護基材が少なくとも部分的に選択的に除去される前に金属シートを処理すると、主に保護基材、たとえばＰＰマトリックス４による機械的保護特性を有するコーティングにより、損傷および引っ掻き傷からの保護が得られる。

ステップ２０では、保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去するため、コーティングされた金属シートを温度範囲ＴＲ_２に加熱する。単に保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去することで、保護用のフィルム、箔もしくは層の任意の除去、または任意の手作業を必要とせず、したがって潤滑剤が不均一に塗布されることがないので、金属シートの成形前により手間のかからない、より正確な潤滑が達成される。この場合には、選択的除去は、コーティングされた金属シートを温度範囲ＴＲ_２に加熱することにより達成される。ＰＰマトリックス４などの保護基材のかなりの部分が解重合および／または蒸発し、したがって金属シートから除去されてもよい。このためコーティングは、コーティング中に含まれる潤滑剤により、金属シートまたはストリップの成形を温度範囲ＴＲ_２で支援するための潤滑特性を付与する。しかしながら、保護基材の化学的除去など他の除去方法を適用してもよい。コーティング中の潤滑剤の量により、および／または、コーティング厚さを正確に調整することにより、塗布される潤滑剤の量が正確に決定されているので、正確な量の潤滑剤が金属シートに塗布される。

方法ステップ２２では、金属シートの成形を行う。成形は、たとえば吹込成形、真空成形または熱成形により温度範囲ＴＲ_２で行う。成形、たとえば超塑性成形は、４５０℃〜５２０℃で行ってもよい。この温度範囲では、潤滑剤の金属シート表面への固着を改善するため、ポリマー残渣が金属シート上に残存することができ、成形工具内に残る潤滑剤が少なくなる。

Claims (9)

1. 金属シートまたはストリップであって、
   アルミニウムまたはアルミニウム合金で作られ、超塑性成形することができ、かつ
   前記金属シートまたはストリップ（１）の片面もしくは両面の少なくとも一部に、前記成形の前の（再）積層、貯蔵および／または輸送処理において前記金属シートまたはストリップ（１）を表面損傷から保護する機械的保護特性と、前記成形の間において前記金属シートまたはストリップ（１）に潤滑をもたらす潤滑特性を備えるコーティング（２）を有し、
   前記コーティング（２）は、
   − 前記機械的保護特性をもたらす保護基材（４）、および
   − 前記潤滑特性をもたらすと共に、前記保護基材より低い揮発性を有する潤滑剤（６）、
   を含み、
   前記潤滑剤（６）は前記保護基材（４）中に含まれ、
   前記保護基材は、前記潤滑剤を実質的に除去することなく、少なくとも部分的に選択的に、熱的に除去でき、
   前記潤滑剤（６）は、グラファイト、窒化ホウ素、ブルーサイト、モンモリロナイト、雲母、白雲母、硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）および滑石の少なくとも１つを含み、
   前記保護基材（４）はプロピレンまたはエチレンのポリマーを含む高分子マトリックスであり、
   前記コーティング（２）は、第１の温度範囲ＴＲ_１において、前記保護基材によってもたらされる前記機械的保護特性を有し、且つ、第２の温度範囲ＴＲ_２において_、前記潤滑剤によってもたらされる前記潤滑特性を有し、前記第２の温度範囲ＴＲ_２は_、前記第１の温度範囲ＴＲ_１より高く、前記温度範囲ＴＲ_２は温度≧４００℃および最大６００℃であることを特徴とする、金属シートまたはストリップ。
2. 前記保護基材（４）は、蒸発により熱分解付着物をあまり付着させることなく、少なくとも部分的に、熱的に除去できることを特徴とする、請求項１に記載の金属シートまたはストリップ。
3. 前記潤滑剤（６）は前記保護基材（４）に配合され、またはマスターバッチの形態で前記保護基材（４）に導入されることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属シートまたはストリップ。
4. 前記コーティング（２）は、摩擦低減、接着、前記潤滑剤（６）の保護、前記潤滑剤（６）の分離および分離性のうち１つまたは複数の機能を付与する１つまたは複数の追加の機能層を含むことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の金属シートまたはストリップ。
5. 前記コーティングは４０μｍ〜１００μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の金属シートまたはストリップ。
6. − 超塑性成形することができるアルミニウム合金で作られた金属シートまたはストリップを用意するステップ、および
   − 前記金属シートまたはストリップ（１）に、前記成形の前の（再）積層、貯蔵および／または輸送処理において前記金属シートまたはストリップ（１）を表面損傷から保護する機械的保護特性と、前記成形の間において前記金属シートまたはストリップ（１）に潤滑をもたらす潤滑特性を備えるコーティングを、コイルコーティング、フォーマットコーティング、ホットラミネート、圧延クラッドまたは（共）押出コーティングにより塗布するステップであって、
   前記コーティング（２）は、
   − 前記機械的保護特性をもたらす保護基材、および
   − 前記潤滑特性をもたらすと共に、前記保護基材より低い揮発性を有する潤滑剤、
   を含み、
   前記潤滑剤は前記保護基材中に含まれ、
   前記保護基材は、前記潤滑剤を実質的に除去することなく、少なくとも部分的に選択的に、熱的に除去でき、
   前記潤滑剤は、グラファイト、窒化ホウ素、ブルーサイト、モンモリロナイト、雲母、白雲母、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）および／または滑石を含み、
   前記保護基材はプロピレンのポリマーを含む高分子マトリックスである、
   ステップと、
   − 前記保護基材を解重合及び蒸発させるために、前記コーティングされた金属シートまたはストリップを加熱することによって、前記保護基材を少なくとも部分的に選択的に、熱的に除去するステップと、
   − ４５０℃〜５２０℃の温度において、前記アルミニウム合金シートまたはストリップの超塑性成形を行うステップ、
   を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の金属シートまたはストリップを製造するための方法。
7. − 前記コーティングされた金属シートまたはストリップを（再）積層、貯蔵および／または輸送によって処理するステップ
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去するステップは処理後に行われる、請求項７に記載の方法。
9. 前記保護基材を少なくとも部分的に選択的に除去した後、前記保護基材の残渣は前記金属シートまたはストリップ上に残ることを特徴とする、請求項７に記載の方法。

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