JP7076514B2 - 局所的に補強された被覆鋼板を含む車両用パネル - Google Patents
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Description
本発明は、被覆鋼板を含む車両用パネルに関し、鋼板はパッチによって局所的に補強されている。本発明は自動車の部品の製造に特によく適している。
車両の重量を削減する観点から、パッチを加えて鋼板を補強することが知られている。従って、鋼板の重量、即ち、鋼板の厚さは減少し、パッチの局所的付加により高強度が可能になる。鋼板は、一般に、金属コーティングで被覆されている。次いで、被覆鋼板を含むパネルが塗装される。しかし、実際には、既知の金属コーティングは、パッチの周りの塗料層の層間剥離の問題を起こしやすいことが観察された。
実際、水は、例えばｅ－コーティング層のような塗料層とパッチの縁との間に浸透する。従って、腐食生成物が塗料プレーヤーの下に形成され、その結果パッチの周りの塗料層が層間剥離する。
本発明の目的は、パッチの周りで層間剥離の問題を有さない、少なくとも１つのパッチで局所的に補強された車両用パネルを提供することである。
この目的は、請求項１に記載の局所的に補強された車両用パネルを提供することによって達成される。パネルは、請求項２から１２の特徴も含むことができる。
第２の目的は、請求項１３に記載の車両用パネルの製造方法を提供することによって達成される。この方法は、請求項１４から１７の特徴も含むことができる。
第３の目的は、請求項１８に記載の自動車の部品の製造のための前記パネルの使用を提供することによって達成される。
本発明の他の特徴および利点は、本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
本発明を説明するために、限定しない例の様々な実施形態およびトライアルを、特に以下の図を参照して記載する。
全ての図において、示されている層の厚さは説明のために与えられており、層の縮尺比の説明とみなすことはできない。
以下の用語が定義される。
ｅ－コーティングは、電気泳動コーティングおよび電気泳動塗装の堆積を含む。
ｅ－コーティングは、電気泳動コーティングおよび電気泳動塗装の堆積を含む。
本発明は、１つの外面１ａと１つの内面１ｂとを有する鋼板１を含む車両用パネルに関する。図１は、内面が、１．０から６．０重量％のアルミニウム、０．５から５．０重量％のマグネシウム、好ましくは１．０から５．０重量％のマグネシウムを含み、残りは亜鉛および場合により不純物および場合によりＳｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、ＺｒまたはＢｉから選択される追加の元素であり、各追加の元素の重量含有率は０．３重量％未満であるコーティング２で被覆された一実施形態を示しており、該板は、該内面１ｂに固着された少なくとも１つのパッチ３によって局所的に補強される。好ましくは、本発明によるコーティングは、鋼板の内面および外面上に堆積される。
有利には、コーティングは、１．０から１．４重量％のアルミニウム、１．０から１．４重量％のマグネシウムを含み、残りは亜鉛である。
別の好ましい実施形態では、コーティングは３．５から３．９重量％のアルミニウム、２．３から３．３重量％のマグネシウムを含み、残りは亜鉛である。
コーティングは、当業者に既知の任意の方法、例えば、溶融亜鉛めっき法によって堆積させることができる。この方法では、例えば、熱間および冷間圧延により得られた鋼板を溶融金属浴中に浸漬する。
浴は亜鉛、マグネシウムおよびアルミニウムを含む。浴は、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、ＺｒまたはＢｉから選択される追加の元素を含むことができる。これらの追加の元素は、とりわけ延性、鋼板へのコーティング接着性を改善することができる。浴はまた、最大で０．５重量％、通常は０．１から０．４重量％の間の含有率で、鉄のような、インゴットの供給または溶融浴中を鋼板が通過することからの不純物を含むことができる。
浴温度は、３６０から４８０℃の間、好ましくは４２０から４６０℃の間である。コーティングの厚さは、通常２５μｍ以下である。
コーティングの堆積後、鋼板は、例えば、被覆鋼板の両面にガスを噴出するノズルで拭き取られる。次いで、被覆鋼板は冷却される。内面のみが被覆される場合には、ブラッシングを行って、外面上に堆積されたコーティングを剥がす。
好ましくは、冷却速度は、固化の開始から固化の終了までの間に１５℃．ｓ－１以上である。有利には、固化の開始と終了との間の冷却速度は、２０℃．ｓ－１以上である。
その後、スキンパスを行って、被覆鋼板を加工硬化させ、被覆鋼板にその後の成形を容易にする粗さを付与することができる。例えば、脱脂および表面処理を施し、接着または耐腐食性を改善することができる。
次に、被覆鋼板は切断される。別の実施形態では、被覆鋼板は、パッチの適用後、またはスタンピング前、スタンピング中もしくはスタンピング後に切断される。
本発明によれば、被覆鋼板を含むパネルは、鋼板が該鋼板の内面に固着した少なくとも１つのパッチによって局所的に補強されている。例えば、該パッチは、樹脂層３ａおよび無機材料層３ｂを含むことができ、該樹脂層は内面のコーティングと接触している。
好ましくは、無機材料はガラス繊維で作られる。樹脂層は、好ましくは発泡材料、例えば、エポキシ－ゴム系材料である。好ましい一実施形態では、エポキシ－ゴム系材料は接着剤の役割を果たす。別の好ましい材料では、樹脂層は接着剤を含む。例えば、接着剤は，エポキシ接着剤、エラストマー接着剤、ブチルゴム接着剤またはアクリル樹脂である。このため、シートを局所的に補強するためには、鋼板の内面にパッチを貼付することが好ましい。例えば、パッチはＮｉｔｏｈａｒｄ（Ｒ）である。
好ましい実施形態では、樹脂層は１から２００ＭＰａの間のヤング率を有し、無機層は１から１５ＧＰａの間のヤング率を有する。いずれの理論にも縛られることなく、ヤング率がこれらの値よりも大きい場合には、パッチが表面欠陥を生成する虞がより高いことが分かっている。ヤング率がこれらの値よりも小さい場合には、パッチの補強強度が低下する虞がある。
別の実施形態では、パッチは樹脂層、好ましくは発泡材料を含み、該樹脂層は無機材料で補強される。例えば、無機材料はガラス繊維または炭素繊維で作られる。
パッチの接着の前または後に、パネルのスタンピングが行われる。好ましくは、スタンピングは、当業者に既知の任意の方法で、例えば、外側のパネルに対し先に行われる。
図２は、パッチの周りにリン酸塩層４およびｅ－コーティング層５を有する本発明によるパネルを示し、該パネルは、本発明によるコーティングで両面を被覆された鋼板を含む。この目的のために、リン酸処理工程およびｅ－コーティング工程が連続的に行われる。好ましくは、パッチはリン酸塩層およびｅ－コーティング層を含まず、即ち、その上にリン酸塩層およびｅ－コーティング層がない。
塗料の接着性を改善するリン酸塩処理は、当業者に既知の任意の方法によって行われる。通常、リン酸塩層の厚さは、１から２μｍの間である。
ｅ－コーティング工程は、例えば、ＰＰＧ ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓからのＰｉｇｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ（Ｒ） Ｗ９７１２－Ｎ６およびＲｅｓｉｎ ｂｌｅｎｄ（Ｒ） Ｗ７９１１－Ｎ６を含む水溶液を含む浴中に１２０から１８０秒の間、２８から３５℃の温度でパネルを浸漬することによって行われる。溶液のｐＨは好ましくは５．５から５．８の間である。２００から３２０Ｖの間の電圧が印加される。次いで、パネルは拭き取られ、オーブン中で１６０から１８０℃の温度で２０から３５分間硬化される。硬化の間、パッチの樹脂層は発泡し、硬化する。通常、ｅ－コーティング層の厚さは１５から２５μｍの間、好ましくは２０μｍ以下である。
ｅ－コーティング工程の後、他の塗料層、例えば、塗料の下塗りコート、ベースコート層およびトップコート層を堆積させることができる。
このようにして、本発明による被覆鋼板を含む局所的に補強されたパネルが得られる。重量の削減は大規模である。何故ならば、鋼板が例えば０．４から１．０ｍｍの間、好ましくは０．５から０．７ｍｍの厚さを有するパネルが可能になるからである。
本発明によるパネルは、車両のダッシュパネル、内部ドアパネル、外部ドアパネル、屋根パネル、ホイールアーチ、車両フロア、内部フードパネル、外部フードパネル、フェンダーまたはボディサイドであることができる。
図３は、外部ドアパネルＡおよび内部ドアパネルＢを含む車両のドアを示す。被覆鋼板を含む外部ドアパネルは、本発明に従ってパッチ３によって局所的に補強されている。内部ドアパネルは、本発明によるコーティングまたは亜鉛コーティングで被覆することができる。亜鉛コーティングは、当業者に知られている任意の方法、例えば、溶融亜鉛めっき法または電気亜鉛めっき法によって堆積させることができる。
ドアパネルは、パッチの周りで塗料層の層間剥離の問題を非常に受けやすい車両の部品である。実際、車両ガラス上に存在する水は、ドアの内部、即ち、内外のドアパネルの間に浸透する。既知の金属被膜とは対照的に、本発明によるパネルは、パッチの周りの層間剥離に対する高い抵抗性を可能にする。
さらに、パネルの厚さが薄いために、パッチが被覆パネル上に表面欠陥を生成するという重要な危険性がある。具体的には、外側のパネルの場合、ユーザーは、表面形状の品質を検証するためにネオンルーム内のパネルを見ることにある試験を行うことができる。この目的のために、パネルは、その反射率を高めるために油膜で覆われることができ、平行なネオン光のランプ（ｒａｍｐ）の下に置かれる。表面欠陥は、光ストリップの反射の不規則性によって十分に強調される。
本発明によるパネルを用いると、ネオン光の下であっても表面欠陥がない良好な表面形状（これはユーザーにとって重要な基準である）がある。
ここで本発明を、情報のみのために実施されたトライアルで説明する。それらは限定的ではない。
全てのトライアルにおいて、使用された鋼板は１８０ＢＨ（Ｒ）およびＩＦ２２０（Ｒ）である。鋼１８０ＢＨ（Ｒ）の組成は以下のとおりである。即ち、Ｃ＝０．００１６％、Ｓ＝０．０１１％、Ｎ＝０．００２５％、Ｍｎ＝０．２％、Ｐ＝０．０１４％、Ｓｉ＝０．０４４％、Ｃｕ＝０．０３３％、Ｎｉ＝０．０１５％、Ｃｒ＝０．０２６％、Ａｌ＝０．０３２％、Ａｓ＝０．００２％、Ｍｏ＝０．００４％、Ｖ＝０．００２％、Ｓｎ＝０．００２５％、Ｎｂ＝０．００７％、Ｔｉ＝０．００１％、Ｂ＝０．００２８％、Ｚｒ＜０．００３％である。
本発明によるパネルおよび各種パネルを作製し、層間剥離試験を行った。
トライアル１、２および３は、本発明によるパネルである。これらのパネルは、３．７重量％のアルミニウムおよび３重量％のマグネシウムを含み、残りが亜鉛であるコーティングで被覆された鋼板を含む。トライアル１、２および３では、コーティングの厚さはそれぞれ６μｍ、７．５μｍおよび１０μｍである。コーティングを、溶融亜鉛めっき法によって堆積させた。
トライアル４は、亜鉛コーティングで被覆された鋼板を含む比較パネルである。７．５μｍの厚さを有する亜鉛コーティングを、溶融亜鉛めっき法によって堆積させた。
トライアル５は、亜鉛コーティングで被覆された鋼板を含む別の比較パネルである。７．５μｍの厚さを有する亜鉛コーティングを、電気亜鉛めっき法によって堆積させた。
全てのトライアルについて、被覆鋼板を切断し、次いでスタンピングした。その後、パッチＮｉｔｏｈａｒｄ（Ｒ） ＲＥ－２０００を被覆鋼板に貼り付けた。Ｇａｒｄｏｂｏｎｄ（Ｒ） ２４ＴＡ、Ｇａｒｄｏｂｏｎｄ（Ｒ） Ａｄｄ Ｈ７１４１、Ｇａｒｄｏｂｏｎｄ（Ｒ） Ｈ７１０２、Ｇａｒｄｏｂｏｎｄ（Ｒ） Ａｄｄ Ｈ７２５７、Ｇａｒｄｏｂｏｎｄ（Ｒ） Ａｄｄ Ｈ７１０１、Ｇａｒｄｏｂｏｎｄ（Ｒ） Ａｄｄ Ｈ７１５５の溶液を含む浴中に５０℃で３分間浸漬することによって行われたリン酸塩処理工程が続いた。次いで、パネルを水ですすぎ、熱風で乾燥させた。
２０μｍのｅ－コーティング層をリン酸塩層に堆積させた。この目的のために、全てのトライアルを、３０℃で１８０秒間、ＰＰＧ ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＰｉｇｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ（Ｒ） Ｗ９７１２－Ｎ６およびＲｅｓｉｎ ｂｌｅｎｄ（Ｒ） Ｗ７９１１－Ｎ６を含む水溶液を含む浴中に浸漬した。２００Ｖの電流を印加した。次に、パネルを拭き取り、オーブン中で１８０℃で３５分間硬化させた。
次いで、規格ＶＤＡ ２３３－１０２に従ってパネルを腐食サイクルに付することにある試験を行った。トライアルは、１重量％の塩化ナトリウム水溶液を３ｍＬ．ｈ－１の流量でトライアル上に気化させたチャンバーに入れた。温度は５０から－１５℃まで変化し、湿度は５０から１００％まで変化した。図４は、１６８時間、即ち、１週間に対応する１サイクルを示す。
パッチの周りの層間剥離の存在を肉眼で観察し、０は優れていること、換言すれば、パッチの周りに層間剥離がほとんどまたは全くないことを意味し、５は非常に悪いこと、換言すれば、パッチの周りにたくさんの層間剥離があることを意味する。
本発明によるパネルは、亜鉛被覆鋼板を含むパネルとは対照的に、２５週間の腐食サイクルの後でさえも、パッチの周りに層間剥離がないか、またはほとんど生じない。
Claims (12)
- １つの外面（１ａ）および１つの内面（１ｂ）を有する鋼板（１）を含む車両用パネルであって、少なくとも内面が、３．５から３．９重量％のアルミニウム、２．３から３．３重量％のマグネシウムを含み、残りは亜鉛および不可避的不純物および場合によりＳｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、ＺｒまたはＢｉから選択される１種以上の追加の元素であり、各追加の元素の重量含有率は０．３重量％未満であるコーティング（２）で被覆され、該板は該内面（１ｂ）に固着された少なくとも１つのパッチ（３）によって局所的に補強され、
該パッチ（３）が、樹脂層（３ａ）および無機材料層（３ｂ）を含み、該樹脂層が内面のコーティング（２）と接触しており、
該樹脂層（３ａ）がエポキシゴム系材料であり、該外面（１ａ）および内面（１ｂ）は、パッチの周りにリン酸塩層（４）および電気泳動コーティング層（５）をさらに含む、パネル。 - 樹脂層（３ａ）は１から２００ＭＰａの間のヤング率を有し、無機層（３ｂ）は１から１５ＧＰａの間のヤング率を有する請求項１に記載のパネル。
- 無機材料層（３ｂ）はガラス繊維で作られ、樹脂層（３ａ）は発泡材料である請求項１または２に記載のパネル。
- 樹脂層（３ａ）は接着剤を含む請求項１から３のいずれか一項に記載のパネル。
- 車両のダッシュパネル、内部ドアパネル、外部ドアパネル、屋根パネル、ホイールアーチ、車両フロア、内部フードパネル、外部フードパネル、フェンダーまたはボディサイドである請求項１から４のいずれか一項に記載のパネル。
- 鋼板が０．４から１．０ｍｍの間の厚さを有する請求項１から５のいずれか一項に記載のパネル。
- 鋼板が０．５から０．７ｍｍの間の厚さを有する請求項１から６のいずれか一項に記載のパネル。
- Ａ） ３．５から３．９重量％のアルミニウム、２．３から３．３重量％のマグネシウムを含み、残りは亜鉛および不可避的不純物および場合によりＳｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、ＺｒまたはＢｉから選択される１種以上の追加の元素であり、各追加の元素の重量含有率は０．３重量％未満であるコーティングで被覆された内面を、少なくとも有する鋼板の提供工程、
Ｂ） 工程Ａ）から得られた被覆鋼板上への少なくとも１つのパッチの適用工程、該パッチ（３）が、樹脂層（３ａ）および無機材料層（３ｂ）を含み、該樹脂層が内面のコーティング（２）と接触しており、該樹脂層（３ａ）がエポキシゴム系材料であり、
Ｃ） 工程Ｂ）の前または後のスタンピング工程、
Ｄ） リン酸塩処理工程、ならびに
Ｅ） 電気泳動コーティング工程、
を含む、車両用パネルの製造方法。 - 被覆鋼板を、工程Ｂ）の前もしくは後、または工程Ｃ）の前、間、もしくは後に切断する請求項８に記載の方法。
- 工程Ｂ）の間に、パッチが被覆鋼板に貼り付けられる請求項８または９に記載の方法。
- 工程Ｅ）が、オーブン中で、１６０から１８０℃の温度で２０から３５分間行われる請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
- 自動車の部品の製造のための、請求項１から７のいずれか一項に記載のパネルの使用。
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