KR101601668B1 - 바이메탈 적층 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이메탈 적층 조립체 및 개선된 그 제조 방법을 제공한다. 본 방법은 금속 기판에 접착층을 인가하는 단계; 및 장식용 금속 시트의 외부 표면을 따라 실질적으로 모든 표면 흠집과 모든 리드 스루가 제거되는 방법으로 장식용 금속 시트를 금속 기판에 적층하는 단계를 포함한다. 결과에 따른 바이메탈 적층체는 제1 금속 재료로 이루어진 장식용 금속층과 제1 금속 재료와 상이한 제2 금속 재료로 이루어진 금속 기판을 포함한다. 금속 기판은 장식용 금속층의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 접착층은 장식용 금속층과 금속 기판 사이에 배치되어 장식용 금속층과 금속 기판의 실질적으로 전체에 미쳐서 장식용 금속층과 금속 기판을 단단하게 부착한다.

바이메탈, 적층 구조체, 적층체, 장식용 금속 시트, 금속 기판

Description

바이메탈 적층 구조체 및 그 제조 방법{BIMETAL LAMINATE STRUCTURE AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 적층 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속-폴리머-금속 적층체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

심미적 목적으로 페인트가 도색되거나 마감될 수 있는 장식용 패널이 무수한 제품에 대하여 다양한 산업계에서 사용된다. 예를 들어, 많은 종래의 가정용품은 장식용 패널로 이루어질 수 있는 설치 후에 눈에 보이는 많은 외부 표면을 갖는다. 구체적으로, 식기 세척기, 쓰레기 압축기, 스토브, 및 대부분의 부엌 용품은 장식용 전면을 가질 수 있다.

장식용 표면이 "마감된 금속 외관(finished metallic look)"을 제공하는 것이 종종 바람직하다. 가정용품에 더하여, "마감된 금속 외관"을 갖는 장식용 표면은 장식용 금속 표면의 빌딩 패널, 금속 표면의 구역 물탱크, 및 자동차 업계에 대한 금속 표면 부품에 대하여 사용될 수 있다. 그러나, 장식용 표면에 대한 원하는 "마감된 금속 외관"을 제공하기 위하여 소정의 모놀리식(monolithic) 금속 기판을 사용하는 것은, 예를 들어, 타타늄, 스테인레스 스틸, 니켈, 구리 및 다른 고가의 금속 시트 스톡(sheet stock)과 같은 금속 재료의 높은 비용 때문에 제한될 수 있다.

장식용 표면에 대한 원하는 "마감된 금속 외관"을 제공하는 소정의 모놀리식(monolithic) 금속 기판을 사용하는 비용을 줄이기 위하여 일부 종래 기술이 시도되었다. 하나의 제안은 모놀리식 패널의 두께나 규격을 감소시켜서 사용되는 재료의 전체 양을 감소시키는 것이다. 그러나, 모놀리식 금속 기판의 두께를 감소시키는 것은 결국 그 강도를 감소시킬(예를 들어, 구조적이거나 표면의 완정성을 감소시킬) 수 있으며, 최소 두께 요구 사항 때문에 브러싱(bruching), 폴리싱(polishing), 엠보싱(embossing), 또는 기계적 수단에 의해 부여되는 다른 장식용 마감과 같은 소정의 후처리 조작을 할 수 없을 수 있다.

다른 제안은 전기 도금(electroplating), 전착(electrodeposition) 및 더 비싸고 더 심미적으로 매력적인 금속 재료로 덜 비싼 금속 기판을 코팅하는 다른 유사한 처리를 사용하는 것이다. 불행히도, 전기 도금 표면은 코팅이 되는 기판의 모양을 리드 스루(read through)(또는 텔레그래핑(telegraphing))할 것이다. 더하여, 전기 도금에 의해 생성된 매우 얇은 층은 한정된 수명을 가지며 생성하기에 비용이 많이 들어가며 또한 소정의 후처리 조작에서 손상을 입기 쉽다.

또한, 장식용 패널에 대한 원하는 "마감된 금속 외관"을 생성하기 위하여 폴리머 패널의 표면을 "금속화(metalize)"하는 것이 제안되었다. 그러나, 금속막 폴리머 적층의 박리 강도(peel strength)는 종종 많은 처리 및 후처리 조작에 대하여 불충분하며, 따라서, 금속막 층은 얇은 층으로 갈라지기 쉽다. 즉, 먼저 폴리머 기판에 금속을 형성할 때 그리고 이어서 처리 단계에서 생성된 기계적 스트레스는 금속막이 뒤틀어지거나 휘어지게 하며, 이는 금속이 기판에 거품이 생기게 하거나 그리고/또는 기판으로부터 벗겨지게 할 수 있다. 또한, 막 적층(film laminate)은 동일한 내화학성 또는 내스크래치성을 가지지 않으며 스크래치, 녹 등이 발생할 때와 동일한 고체 금속과 같이 수선될 수 없다.

본 발명은 스테인레스 스틸, 티타늄, 브라스, 니켈 및 구리와 같은 그러나 이에 한정되지 않는 고가의 모놀리식 금속 기판의 비용을 감소시키는 금속-접착제-금속 적층체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 적층 조립체를 제조하는 방법이 제공된다. 본 방법은 지지 금속 기판의 경계면에 제1 접착층을 도포하는 단계 및 장식용 금속 시트의 외부 표면을 따라 실질적으로 모든 표면 흠집 및 리드 스루(표면 텔레그래핑이라고도 한다)가 제거되도록 지지 금속 기판의 경계면에 장식용 금속 시트의 내부 표면을 적층하는 단계를 포함한다.

본 실시예의 양태에 따르면, 제1 접착층은 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키도록 구성된 마감 코팅기를 통해 도포된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "웨트-아웃(wet-out)"이라는 용어는 도포되는 표면에 균일하게 흐르거나 퍼져 그 표면을 친밀하게 덮는 액체 또는 접착제의 본래의 능력을 나타내도록 정의되거나 이해되어야만 한다. 이러한 점에 대하여, 마감 코팅기는 바람직하게는 금속 기판에 인접하게 배치되고 실질적으로 연속적인 방법으로 제1 접착층을 도포하도록 사용가능한 애플리케이터롤을 포함한다. 애플리케이터롤은 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키도록 선택된 접촉 압력(kiss pressure)을 갖는다. 이 대신에 또는 이에 더하여, 마감 코팅기는 애플리케이터롤로부터 제1 거리에 배치되어 접착제를 전달하 도록 동작가능한 픽업롤을 포함한다. 제1 거리는 웨트-필름의 두께를 제어하거나 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키도록 선택적으로 변경된다. 또한, 애플리케이터롤은 제1 속도로 회전하도록 구성되고, 픽업롤은 제2 속도로 회전하도록 구성된다. 또한, 바람직하게는 제1 및 제2 속도는 특정 목표 막 두께를 획득하고 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키도록 선택적으로 변경된다.

본 실시예의 다른 양태에 따르면, 장식용 금속 시트의 내부 표면을 금속 기판의 경계면에 적층하는 단계는, 금속 기판을 제1 온도로 가열하는 단계, 장식용 금속 시트를 제2 온도로 가열하는 단계 및 장식용 시트를 금속 기판과 함께 압축시키는 단계를 포함한다. 장식용 금속 시트를 가열하는 단계는 장식용 금속 시트를 금속 기판와 함께 압축시키는 단계 이전에 제1 및 제2 온도 사이에 미리 정해진 온도 차이를 달성하도록 선택적으로 변경가능하다(예를 들어, 2개의 층은 함께 대충 동일한 양만큼 수축하여 이에 따라 임의의 강제된 형상을 최소화한다). 이상적으로, 제2 접착층은 장식용 금속 시트를 금속 기판와 함께 압축시키는 단계 이전에 장식용 금속 시트에 도포된다.

본 실시예의 다른 양태에 따르면, 장식용 금속 시트를 금속 기판과 함께 압축시키는 단계는 실질적으로 연속적인 방법으로 닙프레스를 통해 장식용 금속 시트와 금속 기판을 통과시키는 단계를 포함한다. 닙프레스는 장식용 금속 시트를 금속 기판과 함께 압축시키는 단계로부터 발생한 장식용 금속 시트의 실질적으로 모든 변형이 제거되도록 선택된 적층 압력을 갖는다. 이상적으로는, 닙프레스의 적층 압력은 80 psi보다 적다.

또 다른 양태에 따르면, 본 발명의 방법은, 장식용 금속 시트를 금속 기판에 적층하는 단계 이전에 장식용 금속 시트의 내부 표면에 제1 금속 전처리 코팅을 도포하는 단계, 및 제1 접착층을 도포하는 단계 이전에 금속 기판의 경계면에 제2 금속 전처리 코팅을 도포하는 단계를 더 포함한다. 제1 및 제2 금속 전처리 코팅은 경계면에 장식용 금속 시트의 내부 표면을 적층하는 단계를 용이하게 하도록 한다(예를 들어, 적층에 도움을 주는 보조 표면을 생성한다).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 금속 적층 구조체가 제공된다. 금속 적층 구조체는 제1 금속 재료로 이루진 장식용 금속층을 포함한다. 또한, 금속 적층 구조체는 제1 금속 재료와 상이한 제2 금속 재료로 이루어진 금속 기판층을 포함한다. 금속 기판층은 장식용 금속층의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 접착층은 장식용 금속층과 금속 기판층 사이에 배치되고, 장식용 금속층과 금속 기판층의 실질적으로 전체에 미쳐 장식용 금속층과 금속 기판층을 단단하게 부착한다. 장식용 금속층은 서로 반대측의 내부 및 외부 표면을 가진다. 내부 표면은 금속 기판의 실질적으로 모든 표면 흠집과 리드 스루 외관이 없는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 액체 접착제는 매끄러운 표면 형성을 용이하게 하기 위한 롤 도포 전에 1440 cps보다 적은 점도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는, 장식용 금속층은 대략 0.102 내지 0.305 mm(4 내지 12 mil)의 두께를 갖는다. 장식용 금속층에 비하여, 금속 기판층은 0.203 내지 1.524 mm(8 내지 80 mil)의 두께를 갖는다.

본 실시예의 다른 양태에 따르면, 장식용 금속층은 외관 마감을 이용한 표면 을 특징으로 하며, 금속 기판층은 외관 마감이 없는 것을 특징으로 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 반짝임(shine), 광택(glaze), 결(texturing), 바니시(vanish), 연마(polish), 브러싱(brushing), 착색(staining) 또는 국부 처리(topical treatment)와 같은 그러나 이에 한정되지 않는 표면 정련(surface refinement)을 나타내도록 정의되거나 이해되어야 한다.

본 발명에 따르면, 금송의 얇은 시트 아래에 접착제를 사용할 때 예측될 수 있는 장식용 금속 적층 표면의 실질적으로 모든 표면 흠집 및 리드 스루를 제거한다. 이와 같이, 결과에 따른 본 발명의 금속-접착제-금속 적층체는 모노리식 금속 에 상응하는 것과 동일하게 보이지만 실질적으로 덜 비싸다. 또한, 에지가 박리되지 않으면서 롤을 형성할 수 있는 개선된 내구성을 갖는 바이메탈 적층체를 제공하고, 그리고, 예를 들어, 용접되거나, 성형되거나, 스탬핑되거나, 도색되거나, 브러싱되거나, 투명 코팅되는 등과 같이 후처리될 수 있는 능력을 갖는다.

본 발명의 상술한 특징 및 이점과 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면 및 특허청구범위와 관련된 바람직한 실시예 및 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대한 다음의 설명으로부터 명백할 것이다.

유사한 도면 부호가 여러 도면에서 유사한 구성 요소를 나타내는 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 방법에 따라 제조되고 도면 부호 10으로 일반적으로 표시되며 이하 "적층 구조체(laminate structre)"라 하는 장식용 바이메탈 적층 구조 체를 개략적으로 도시한다. 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 도 1에 도시된 구조와 도 2 및 3에 표시된 설비를 이용하여 설명될 것이다. 본 발명은 도 1 내지 3에서 제공된 예시적인 애플리케이션에 결코 한정되지 않는다는 것이 쉽게 이해되어야만 한다. 또한, 본 명세서에서 제공된 도면은 배율을 따르지 않으며, 도면에 도시된 상대적 치수는 한정 사항으로 고려되지 않아야만 한다.

도 1의 적층 구조체(10)는 외부의 장식용 금속층(12)과 여기에 대향하는 관계에 있는 내부의 금속 기판층(14)을 포함한다. 접착층(16)은 장식용 금속층(12)과 금속 기판층(14) 사이에 배치되며 장식용 금속층(12)과 금속 기판층(14)을 함께 접착(단단하게 부착)하며 장식용 금속층(12)과 금속 기판층(14)의 실질적으로 전체에 미친다(즉, 장식용 금속층(12)과 금속 기판층(14)의 동일한 공간에 퍼진다). 명백하게, 적층 구조체(10)는 본 발명의 의도된 범위를 벗어나지 않으면서 추가 기판층, 추가 접착층, 하나 또는 그 이상의 견고한 댐핑 점탄성 재료층, 및 다양한 다른 추가층(예를 들어, 전기 아연 도금 코팅, 중크롬산 페인트, 아연 도금)을 포함할 수 있다.

장식용 금속층(12)은 제1 금속 재료로 이루어지며, 금속 기판층(14)은 제1 금속 재료와 상이한 제2 금속 재료로 이루어진다. 구체적으로, 장식용 금속층(12)은 304(L) 스테인레스 스틸 합금, 430 스테인레스 스틸 합금, 구리 포일 합금 C11000, 브라스 합금 C260, 티타늄 합금, 니켈 함금 등을 포함하지만 이에 배타적이지 않는 다양한 장식용 금속 종류 중 어느 하나일 수 있다. 이에 비해, 금속 기판층(14)은 장식용 금속층(12)과 적층 구조체(10)의 의도된 애플리케이션의 야금학 적 특성에 대하여 필요한 강도와 구조적 내구성을 갖는 금속으로부터 형성될 수 있다. 예로써, 바람직하게는 금속 기판층(14)은 냉연 강재, 전기 아연 도금 강재, 아연 도금 강재, 무주석(tin free) 강재, 및 주석 밀 흑판(tin mill black plate) 강재를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는 고강도 저가 금속 시트 스톡으로부터 제조될 수 있다.

장식용 금속층(12)은 도 1에서 각각 도면 부호 13 및 15로 표시된 반대로 향하는 내부 및 외부 표면을 갖는다. 장식용 금속층(12)은 보이는 표면으로 고려되며, 따라서 외관 마감을 갖는 외부 표면(13)을 특징으로 할 수 있다. 반대로, 금속 기판층(14)은 "b-측(b-side)" 표면으로 고려되며, 이에 따라 외관 마감을 갖는 표면이 없는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "외관 마감(appearance finish)"은 도 1에서는 모두가 브러싱(18)로 총체적으로 표현된 반짝임(shine), 광택(glaze), 결(texturing), 바니시(vanish), 연마(polish), 착색(staining), 투명 코팅(clear coating), 또는 국부 처리(topical treatment)와 같은 그러나 이에 한정되지 않는 표면 정련(surface refinement)을 나타내도록 정의되거나 이해되어야 한다.

접착층(16)은 장식용 금속층(12)에 대한 충분한 접합 강도와 적층 구조체(10)를 제조하는 제조 환경 및 후처리 조작을 견디기에 충분한 회복성을 제공하는 천연 또는 합성 접착제로 이루어진다. 순수히 예로써, 접착층(16)은 폴리에스테르 우레탄 등과 같은 냉간 성형 PSA 아크릴 접착제, 건조 접합(dry-bond) 접착제일 수 있다. 그러나, 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 접착층(16)의 점 도는 적층 구조체(10)의 제조 동안에 "웨트-아웃(wet out)"을 촉진할 수 있도록 최소화된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "웨트-아웃"이라는 용어는 도포되는 표면에 균일하게 흐르거나 퍼져 그 표면을 친밀하게 덮는 액체 또는 점탄성 접착제의 본래의 능력을 나타내도록 정의되거나 이해되어야만 한다(액체 비딩(liquid beading)이 웨트-아웃에 대한 반대의 예이다). 바람직한 실시에 따르면, 접착층(16)은 1440 cps(centipoise) 이하, 바람직하게는 200 내지 500 cps의 점도를 가진다. 명백하게, 접착층(16)의 두께 및 조성은 정밀한 접합 강도, 전체 강도, 및 적층 구조체(10)의 특정 애플리케이션에 의해 기술되는 추가 특성에 맞추기 위하여 변경될 수 있다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 금속 기판층(14)는 장식용 금속층(12)의 두께(T1)보다 더 두꺼운 두께(T3)를 갖는다. 예로써, 장식용 금속층(12)은 대략 0.102 내지 0.305 mm(4 내지 12 mil)의 두께(T1)을 갖는다. 대조적으로, 금속 기판층(14)은 대략 0.203 내지 1.524 mm(8 내지 60 mil)의 두께(T3)를 갖는다. 접착층(16)은 대략 0.076 내지 0.152 mm(3 내지 6 mil)의 바람직한 두께(도 1의 T2)를 갖는다. 적층 구조체(10)의 전체 적층 두께, 즉, T1, T2 및 T3의 수학적 합계는 이상적으로는 0.305 내지 1.829 mm(12 내지 72 mil) 사이이다.

본 발명의 방법을 실시하기 위한 예시적인 코일 코팅 및 적층 어셈블리는 2개의 주요 세그먼트 - 도 2에서의 패스 1(P1) 및 도 3에서의 패스 2(P2) - 로 나누어진 도 2 및 3에서 개략적으로 도시된다. 본 발명은 본 명세서에서 본 발명의 방법이 실시될 수 있는 예시적인 애플리케이션으로서 도 2 및 3에 도시된 설비에 대 하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 다른 코팅 및 적층 어셈블리에서도 채용될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 바람직하게는 아래에서 식별되는 적어도 다음 단계들을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 단계를 생략하거나 추가 단계를 포함하거나 그리고/또는 본 명세서에서 제공된 순서를 변경하는 것은 청구된 본 발명의 범위 및 기술적 사상 내에 있다.

먼저, 도 2를 참조하면, 제1 시트 금속 스트립(22)("장식용 금속 시트"라고 할 수도 있다)이 예를 들어 430 스테인레스 스틸 합금의 권취된 코일과 같은 제1 금속 시트 스톡 코일(20)로부터 풀려서 각각 시트 금속 스트립(22)을 세정하도록 사용가능한 일련의 클리너(C1 내지 C5)로 공급되거나 통과된다. 도 2의 예시적인 실시예에서, C1은 시트 금속 스트립(22)의 표면으로부터 입자 축적물을 제거하기 위한 고압 고온의 물 스프레이이다. C2는 예를 들어 시트 금속 스트립(22)으로부터 그리스(grease), 기름, 지문 및 유기물 부스러기를 제거하기 위한 다양한 알카리성 처리제를 분배하는 클리너이다. 마지막으로, 클리너(C3 - C5)는 C2로부터의 알카리성 처리제와 임의의 부스러기를 제거하는 일련의 고온의 물 린스제를 포함한다. 클리너(C1 - C5)는 바람직하게는 시트 금속 스트립(22)을 세척하기 위하여 브러싱 장치를 사용하지 않는다.

장식용 금속 시트(22)는 적절하게 세척된 후에, 상부 코팅기(24)와 같은 제1 코팅 장치로 공급되거나 통과된다. 상부 코팅기(24)는 실질적으로 연속적이고 균일한 방법으로 장식용 금속 시트(22)의 내부 표면(즉, 도 1의 내부 표면(15))에 바람직한 유기형(orgainc type) 금속 전처리제의 층 또는 코팅을 도포하도록 사용가 능하다. 도 2의 상부 코팅기(24)에 의해 도포된 금속 전처리제는 이어지는 금속 기판(22)의 경계면(17)에 장식용 금속층(12)의 내부 표면을 적층(도 1)하는 동안에 접착을 촉진하는 것을 돕는다. 전처리된 장식용 금속 시트는 그 후에 금속 전처리층을 건조시키기 위한 제1 오븐(26)과 같은 가열 장치로 통과된다. 그 다음, 중간층(36)아 막 페이오프(film payoff)(34)로부터 풀려서 유기물 전처리된 층을 보호하기 위하여 장식용 금속 시트(22)의 내부 표면(즉, 도 1의 15) 위로 도포된다. 장식용 시트(22)는 권취되는 코일(38)로 다시 권취된다.

접착층(도 1에 도시된 16)은 단일 코팅 공정에서 또는 분할 코팅 적층 공정의 일부서 도포될 수 있다. 후자에 관하여, 접착층(16)의 일부는 장식용 금속층(12)의 내부 표면(15)에 도포되며, 일부가 또한 금속 기판(22)의 경계면(17)에 도포된다. 이렇게 함으로써, 분할 코팅 적층 공정은 "접착 품질(quality of adhesion)" - 즉, 장식용 금속층(12) 및 금속 기판층(14) 사이의 분자 결합 강도 - 를 개선한다. 접착층(16)(도 1에 도시된)이 분할 코팅 적층 공정에서 도포된다면, 장식용 금속 시트(22)는 권취되는 코일(38)로 장식용 금속 시트(22)를 다시 권취하기 전에 도 2에서는 점선으로 도시된 마감 코팅기(28)와 같은 제2 코팅 장치로 통과되거나 공급된다. 마감 코팅기(28)는 내부 표면 위로 접착제의 코팅, 즉, 도 1의 접착층(16)의 일부을 도포하고 이에 따라 연속적이고 균일한 방법으로의 장식용 금속 시트(22) 상에 유기물 전처리 코팅을 도포하도록 사용가능하다. 접착제가 코팅된 장식용 금속 시트는 그 후 접착층을 건조시키고 적층 구조체(10)의 일부를 형성하기 위하여 도 2에서 점선으로 도시된 제2 오븐(30)과 같은 가열 장치로 통과된 다. 이 경우에, 접착제가 코팅된 장식용 금속 시트의 온도는 그 후 신속하게 냉각되며, 이는 도 2에서 점선으로 도시된 제1 물 냉각 장치(32)를 이용하여 도 2의 설비에서 달성될 수 있다.

도 3에 개략적으로 도시된 코일 코팅 및 적층 공정의 패스 2(P2)에서, 제2 시트 금속 스트립(42)("금속 기판"이라고 할 수도 있다)이 전기 아연 도금 강재의 권취 코일과 같은 제2 금속 시트 스톡 코일(40)로부터 풀린다. 도 2의 제1 시트 금속 스트립(22)과 유사하게, 제2 시트 금속 스트립(42)은 일련의 클리너(C1 내지 C5)로 통과된다. 금속 기판(42)이 적절하게 세정된 후에, 상부 코팅기(44)와 같은 제3 코팅 장치로 통과된다(그러나, 이 대신에, 동일한 조립 라인이 시트 금속 스트립(22, 24) 모두를 전처리하는데 사용되는 경우에는 도 2의 상부 코팅기(24)로 통과될 수 있다). 상부 코팅기(44)는 실질적으로 연속적이고 균일한 방식으로 금속 기판(42)의 경계면(즉, 도 1의 경계면(17))에 활성 금속 전처리층 또는 활성 금속 전처리 코팅을 도포하도록 사용가능하다. 도 2의 상부 코팅기(24)에 의해 도포된 금속 전처리에 유사하게, 도 3의 상부 코팅기(44)에 의해 금속 기판(42)에 도포된 금속 전처리는 금속 기판(22)의 경계면(17)으로의 장식용 금속층(12)의 내부 표면(15)의 이어지는 적층 동안에 접착을 촉진하는 것을 돕는다(즉, 접착 속도와 품질을 향상시킨다). 전처리된 금속 기판은 그 후 활성 유기물 전처리층을 건조시키기 위하여 도 3에서의 제3 오븐(46)과 같은 가열 장치로 통과된다.

도 3을 계속 참조하면, 전처리된 금속 기판(42)은 이어서 예를 들어 도 3에서 일반적으로 도면 부호 48로 표시된 마감 코팅기와 같은 제4 코팅 장치로 통과되 거나 공급된다. 마감 코팅기(48)는 실질적으로 연속적이고 균일한 방법으로 금속 기판(42)의 전처리된 경계면 위로 접착층을 도포하도록 사용가능하다. 전술한 바와 같이, 마감 코팅기(48)는 분할 코팅 조작이 채용되는 경우의 도 1의 접착층(16)의 미리 정해진 부분이나 단일 코팅 조작이 채용되는 경우의 도 1의 접착층(16) 부분 중 하나를 도포할 것이다. 마감 코팅기(48)는 금속 기판(42)에 바로 인접하여 배치되고 실질적으로 연속적인 방법으로 매끄러운 접착층을 도포하도록 사용가능한 애플리케이터롤(applicator roll)(43)를 포함한다. 또한, 마감 코팅층(48)은 애플리케이터롤(43)로부터 제1 거리(D1)에 배치되고 저장기(reservoir)(49)로부터 접착제를 애플리케이터롤(43)에 전달하도록 사용가능한 픽업롤(45)을 포함한다. 또한, 닥터롤(doctor roll)(47)이 픽업롤(45)에 인접하여 축상으로 평행하게 배치된다.

마감 코팅기(48)는 제1 접착층(16)의 웨트-아웃을 증가시키도록 구성된다. 예를 들어, 애플리케이터롤(43)은 제1 접착층(16)의 웨트-아웃을 증가시키기 위하여 선택되거나 최적화된 접촉 압력(kiss pressure)을 갖는다. 구체적으로, 애플리케이터롤(43)은 거의 완벽하게 매끄러운 표면을 갖도록 설계된다. 도포되는 접착제 종류의 점도 및 전단 강도(shear strength)에 따라 매우 매끄러운 애플리케이터롤(43)의 접촉 압력을 선택적으로 증가시킴으로써, 거의 유리 같은 접착층(16)이 획득된다. 이 대신에, 또는 이에 추가하여, 애플리케이터롤(43)과 픽업롤(45) 사이의 제1 거리(D1)는 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키기 위하여 선택적으로 변경될 수도있다. 즉, 거리(D1)는 전달되는 접착제의 가장 양호한 두께를 제공할 뿐만 아니라 픽업롤(45)과 애플리케이터롤(43) 사이의 압력을 최적화하기 위하여 미 리 정해진 최적 거리로 설정될 수 있다. 또한, 애플리케이터롤(43)은 제1 속도(예시를 위하여 도 3에서 회살표 V1로 표시됨)로 회전하도록 구성되고, 픽업롤(45)은 제2 속도(화살표 V2로 표시됨)로 회전하도록 구성된다. 제1 및 제2 속도(V1, V2)는 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키기 위하여 선택적으로 변경될 수도 있다.

접착제가 코팅된 금속 기판은 그 후 금속 기판(42)을 제1 온도로 증가시키고, 접착층을 건조시키며, 이어지는 금속 기판(42)과 장식용 금속 시트(22)의 적층을 위하여 유리 같은 접착제 표면을 적절히 반응시키는 제4 오븐(50)과 같은 가열 장치로 통과된다. 접착제가 코팅된 금속 기판을 예를 들어 385℉로 가열함으로써, 전처리된 경계면(즉, 도 1의 17)과 접착제 코팅(즉, 도 1의 접착층(16))이 활성화되고, 2개의 층을 반응시켜 이에 의해 2개의 층 사이의 양(물리적 상호 작용)과 질(화학적 상호 작용)을 개선한다.

제1 및 제2 시트 금속 스트립(22, 42)이 세정되고, 전처리되고, 접착제로 코팅되면, 이 둘은 그 후 장식용 금속 시트(12)의 외부 표면(13)을 따라 실질적으로 모든 표면 흠집 및 리드 스루(read through)(표면 텔레그래핑(telegraphing)이라고도 알려짐)를 제거되는 방법으로 적층되거나 밀착된다. 도 3의 배치에 따르면, 전처리된 장식용 금속 시트(22)의 권취되는 코일(38)이 풀리며, 중간층(36)이 내부 표면으로부터 분리되어 그 다음, 예를 들어, 제1 세트의 플레임 바(flame bar)(52)를 통해 제2 온도로 가열 되고, 이에 의해 금속 전처리 코팅(및 존재하는 접착제)을 활성화한다. 장식용 금속 시트(22)를 금속 기판(42)에 적층하기 전에 제1 및 제2 온도 사이의 온도 차이(즉, 온도 변화 ΔT)를 제어하기 위하여 장식용 금속 시 트(42)의 가열이 면밀하게 제어되고 선택적으로 변경되어야만 한다. 예로써, ΔT를 100℉ 내로 유지시키는 것은 냉각 동안에 적층 구조체(10)의 열팽창으로부터 발생될 수 있는 임의의 주름 또는 구부러짐을 최소화하거나 제거할 것이다. 그러나, 전체 적층 닙(nip) 온도는 접착제가 양호한 점성과 소지 강도(green strength)를 갖는 특정 지점에서 유지될 것이다.

그 다음, 열적으로 활성화된 장식용 금속 시트(22)와 금속 기판(42)은 예를 들어 시트(22, 42)를 적층 조립체(10)를 형성하기 위하여 실질적으로 연속적인 방법으로 서로 협력하고 대향하는 램롤(ram rolls)(54)에 의해 정의되는 한 세트의 닙롤(nip roll)(총체적으로 "닙 프레스(nip press)"라 한다)로 통과시켜서 서로 압착된다. 닙 프레스, 즉 램롤(54)은 장식용 금속 시트(22)를 금속 기판(42)과 함께 압축함으로써 발생하는 장식용 금속 시트(22)의 실질적으로 모든 변형이 제거되도록 선택되거나 변형되는 적층 압력을 갖는다. 80-120 psi(pounds per square inch)가 적층하는데 사용될 수 있지만, 도 3의 닙프레스의 적층 압력은 장식용 금속층(12)의 외부 표면(13)에 불필요한 스트레스와 압축력을 제거하기 위하여 80 psi보다 더 적을 수 있다. 명백하게, 바람직하게는 코일(40)은 최종 적층 코일(62)에 잔여 스트레스가 없도록 코일(38)의 반대 방향으로 권취된다(예를 들어 권취되거나 권취가 풀린다).

금속층(즉, 도 1의 12 및 14)가 균일하고 동시에 이동하는 것을 허용하면서 불균일하게 안정화되지 않도록 하기 위하여 후 적층 냉각은 천천히 발생하여야 한다. 즉, 적층 후에는 강제 냉각이 없어야 한다. 이 경우에, 접착제가 코팅된 장 식용 금속 시트는 그 후 점진적으로 냉각되며, 이는 수냉 장치(56)를 갖는 도 3의 설비에서 달성될 수 있다. 그 다음, 중간층(60)은 장식층(12)을 보호하기 위하여 필름 페이오프(58)로부터 풀려서 외부 표면(즉, 도 1의 13) 위로 도포된다. 이어서, 적층 구조체(10)는 최종 적층 코일(62)로 권취된다.

본 발명을 수행하기 위한 최선의 형태가 상세하게 설명되었지만, 본 발명이 관련된 기술 분야에 알려진 바가 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 본 발명을 실시하기 위하여 다양한 다른 디자인 및 실시예를 인식할 것이다.

도 1은 본 발명의 방법에 따라 형성된 바이메탈 적층 구조체의 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 발명의 방법을 실시하기 위하여 예시적인 코일 코팅과 적층 조립의 한 부분에 대한 개략적인 도면이다.

도 3은 본 발명의 방법을 실시하기 위하여 예시적인 코일 코팅과 적층 조립의 다른 부분에 대한 개략적인 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 적층 구조체

12 장식용 금속층

14 금속 기판층

16 접착층

22, 42 시트 금속 스트립

26, 30, 46, 50 오븐

C1 - C5 클리너

24, 44 상부 코팅기

43 애플리케이터롤

45 픽업롤

47 닥터롤

48 마감 코팅기

Claims (20)

1. 금속 기판의 경계면에 제1 접착층을 도포하는 단계로서, 상기 경계면은 b-측 외관(b-side appearance)으로 형성되며, 상기 제1 접착층은 액체 접착제로서 도포되는, 제1 접착층 도포 단계;

   상기 제1 접착층 도포 단계 후 그리고 상기 금속 기판에 장식용 금속 시트를 적층하기 전에, 상기 금속 기판을 제1 온도로 가열하는 단계;

   상기 금속 기판에 장식용 금속 시트를 적층하기 전에, 상기 장식용 금속 시트를 상기 제1 온도와 상이한 제2 온도로 가열하는 단계; 및

   상기 b-측 외관이 상기 장식용 금속 시트의 외부 표면을 통해 드러나지 않고, 상기 제1 접착층이 상기 금속 기판의 경계면과 상기 장식용 금속 시트의 내부 표면과 접착식으로 접촉하도록, 상기 금속 기판의 상기 경계면에 상기 장식용 금속 시트의 내부 표면을 적층하는 단계

   를 포함하는,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 접착층 도포 단계는,

   상기 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키도록 구성된 마감 코팅기를 통해 상기 액체 접착제를 상기 금속 기판으로 전달하는 단계를 더 포함하고,

   상기 마감 코팅기는 상기 금속 기판에 인접하게 배치되고 연속적인 방법으로 상기 제1 접착층을 도포하도록 사용가능한 애플리케이터롤을 포함하며,

   상기 애플리케이터롤은 상기 제1 접착층의 웨트-아웃을 증가시키도록 선택된 접촉 압력을 갖는,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 적층하는 단계 전에,

   상기 금속 기판은 권취되거나 권취가 풀린 것 중 어느 하나이고; 그리고,

   상기 장식용 금속 기판은 권취되거나 권취가 풀린 것 중 다른 하나인,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 온도는, 상기 적층하는 단계 전에 상기 장식용 금속 시트와 상기 금속 기판이 다른 온도를 가지도록 온도 차이를 정의하고; 그리고,

   상기 온도 차이는, 상기 장식용 금속 시트와 상기 금속 기판의 각각이 상기 적층하는 단계 동안 동일한 양만큼 수축하도록 선택되는,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 적층하는 단계는, 연속적인 방법으로 닙프레스를 통해 상기 장식용 금속 시트와 상기 금속 기판을 통과시켜, 상기 장식용 금속 시트를 상기 금속 기판과 함께 압축시키는 단계를 포함하며,

   상기 닙프레스는 상기 압축시키는 단계로부터 발생한 상기 장식용 금속 시트의 모든 변형을 방지하도록 선택된 적층 압력을 갖는,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 닙프레스의 상기 적층 압력은 80 psi 미만인,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 장식용 금속 시트는 제1 금속 재료로 이루어지고, 상기 금속 기판은 상기 제1 금속 재료와 상이한 제2 금속 재료로 이루어지는,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 장식용 금속 시트는 0.102 내지 0.305 mm의 두께를 갖는,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 금속 기판은 0.203 내지 1.524 mm의 두께를 갖는,

   금속 적층 구조체 제조 방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 장식용 금속층에 외관 마감을 적용하는 단계를 더 포함하는,

    금속 적층 구조체 제조 방법.
11. 제1항에 있어서,

    상기 접착층은 1440 cps 미만의 점도를 갖는,

    금속 적층 구조체 제조 방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

Images