KR101954562B1 - 국소적으로 보강된 코팅된 강 시트를 포함하는 차량용 패널 - Google Patents

국소적으로 보강된 코팅된 강 시트를 포함하는 차량용 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 국소적으로 보강된 코팅된 강 시트를 포함하는 차량용 패널, 패널을 제조하는 방법 및 패널의 사용에 관한 것이다.

Description

국소적으로 보강된 코팅된 강 시트를 포함하는 차량용 패널{PANEL FOR VEHICLE COMPRISING A COATED STEEL SHEET LOCALLY REINFORCED}
본 발명은 코팅된 강 시트를 포함하는 차량용 패널에 관한 것이고, 상기 강 시트는 패치에 의해 국소적으로 보강된다. 본 발명은 특히 자동차들의 부품들의 제조에 대해 매우 적합하다.
차량들의 중량의 절감의 관점에서, 패치를 부가함으로써 강 시트들을 국소적으로 보강하는 것이 공지되어 있다. 따라서, 강 시트의 중량, 즉 두께는 감소되고 패치의 국소적 부가는 고강도를 허용한다. 강 시트들은 일반적으로 금속 코팅으로 코팅된다. 그후, 코팅된 강 시트를 포함하는 패널들은 페인팅된다. 그러나, 실제로 공지된 금속성 코팅들은 패치 주위로 페인트 층들의 층간 박리 문제들을 발생시킬 수 있는 경향을 갖는 것이 관찰되었다
실제로, 물은 패치의 페인트 층들, 예를 들면 e-코팅 층과 에지들 사이에 침투한다. 따라서, 부식 제품들은 페인트 층 밑에 형성되어 패치 주위로 페인트 층들의 층간 박리를 발생시킨다.
본 발명의 목적은 패치 주위로 층간 박리 문제들을 갖지 않는 적어도 하나의 패치로 국소적으로 보강된 차량용 패널을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1 에 따라 국소적으로 보강된 차량용 패널을 제공함으로써 달성된다. 패널은 또한 청구항 2 내지 청구항 12 의 특징을 포함할 수 있다.
제 2 목적은 청구항 13 에 따른 차량용 패널을 제조하기 위한 프로세스를 제공함으로써 달성된다. 프로세스는 또한 청구항 14 내지 청구항 17 의 특징들을 포함할 수 있다.
제 3 목적은 청구항 18 에 따른 자동차 부품의 제조를 위한 패널의 사용을 제공함으로써 달성된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명을 예시하도록, 비제한적인 예들의 다양한 실시형태들 및 실시들이 특히 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1 은 본 발명에 따른 하나의 실시형태의 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 또 다른 실시형태의 개략도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 차량의 도어의 개략도이다.
모든 도면들에서, 도시된 층 두께는 예시로써 주어진 것이며 층들의 축척도로서 고려되어서는 안될 것이다.
다음의 용어들이 규정될 것이다:
- E-코팅은 전기 영동 코팅 및 전기 영동 페인팅 디포지션을 포함한다.
본 발명은 하나의 외부 면 (1a) 및 하나의 내부 면 (1b) 을 갖는 강 시트 (1) 를 포함하는 차량용 패널에 관한 것이다. 도 1 은 하나의 실시형태를 도시하고, 여기에서 내부 면은 1.0 내지 6.0 중량% 의 알루미늄, 0.5 내지 5.0 중량% 의 마그네슘, 바람직하게 1.0 내지 5.0 중량% 의 마그네슘, 아연 및 선택적으로 불순물들인 잔부 및 선택적으로 Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소들을 포함하고, 각각의 부가적인 원소의 함량이 중량으로 0.3 중량% 미만인 코팅 (2) 으로 코팅되고, 상기 시트는 상기 내부 면 (1b) 에 바인딩된 적어도 하나의 패치 (3) 에 의해 국소적으로 보강된다. 바람직하게, 본 발명에 따른 코팅은 강 시트의 내부 면 및 외부 면에 디포짓팅된다.
유리하게, 코팅은 1.0 내지 1.4 중량% 의 알루미늄, 1.0 내지 1.4 중량% 의 마그네슘을 포함하고, 잔부는 아연이다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, 코팅은 3.5 내지 3.9 중량% 의 알루미늄, 2.3 내지 3.3 중량% 의 마그네슘을 포함하고, 잔부는 아연이다.
코팅은 본 기술 분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법들, 예를 들면 용융 아연 도금 (hot-dip galvanization) 프로세스에 의해 디포짓팅될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 예를 들면 열간 및 냉간 압연에 의해 얻어진 강 시트는 용융된 금속 욕 (bath) 에 딥핑된다.
욕은 아연, 마그네슘 및 알루미늄을 포함한다. 그것은 Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소들을 포함할 수 있다. 이들 부가적인 원소들은 무엇보다도 강 시트에서 연성, 코팅 접착성을 개선할 수 있다. 욕은 또한 최대 0.5 중량%, 및 일반적으로 0.1 내지 0.4 중량% 의 함량을 갖는 철과 같은, 용융된 욕에서 강시트의 통로로부터 또는 공급 잉곳들로부터 불순물을 포함할 수 있다.
욕 온도는 360 내지 480℃, 바람직하게 420 내지 460℃ 이다. 코팅의 두께는 일반적으로 25㎛ 이하이다.
코팅의 디포지션 후에, 강 시트는 예를 들면 코팅된 강 시트의 양쪽 측들에서 가스를 분사하는 노즐들로 와이핑된다. 코팅된 강 시트는 그후 냉각된다. 단지 내부 면만이 코팅될 때에, 브러싱은 외부 면에 디포짓팅된 코팅을 벗겨내도록 실현된다.
바람직하게, 냉각률은 고화의 시작과 고화의 마지막 사이에서 15℃.s-1 이상이다. 유리하게, 고화의 시작과 마지막 사이의 냉각률은 20℃.s-1 이상이다.
그후, 스킨 패스 (skin-pass) 가 실현될 수 있고 코팅된 강 시트를 경화하고 그것에 차후의 성형을 용이하게 하는 거칠기를 부여하는 작업을 허용한다. 탈지 및 표면 처리가 예를 들면 접착제 본딩 또는 내부식성을 개선시키도록 적용될 수 있다.
코팅된 강 시트는 그후 커팅된다. 다른 실시형태들에서, 코팅된 강 시트는 패치의 적용 후에 또는 스탬핑 전에, 중에 또는 후에 커팅된다.
본 발명에 따르면, 코팅된 강 시트를 포함하는 패널은 강 시트가 강 시트의 내부 면에 바인딩된 적어도 하나의 패치에 의해 국소적으로 보강되게 한다. 예를 들면, 패치는 수지 층 (3a) 및 무기질 재료 층 (3b) 을 포함할 수 있고, 상기 수지 층은 내부 면과 접촉한다.
바람직하게, 무기질 재료는 유리 섬유로 제조된다. 수지 층은 바람직하게 발포 재료, 예를 들면 에폭시-고무 기반의 재료이다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 에폭시-고무 기반의 재료는 글루의 역할을 한다. 또 다른 바람직한 재료에서, 수지 층은 글루를 포함한다. 예를 들면 글루는 에폭시 글루, 엘라스토머 접착제, 부틸 고무 글루 또는 아크릴 수지이다. 따라서, 패치는 바람직하게 시트를 국소적으로 보강하도록 강 시트의 내부 면에 고착된다. 예를 들면, 패치는 Nitohard® 이다.
바람직한 실시형태에서, 수지 층은 1 내지 200 MPa 의 영률을 갖고 무기질 층은 1 내지 15 GPa 의 영률을 갖는다. 임의의 이론에 구속되기를 원하지 않는다면, 영률이 이들 값들을 초과할 때에, 패치가 표면 결함을 생성할 위험성이 더 커진다는 것이 발견되었다. 영률이 이들 값들 미만일 때에, 패치의 보강 강도가 감소될 위험성이 존재한다.
또 다른 실시형태에서, 패치는 수지 층, 바람직하게 발포 재료를 포함하고, 상기 수지 층은 무기질 재료에 의해 보강된다. 예를 들면, 무기질 재료는 유리 섬유 또는 탄소 섬유로 제조된다.
패널의 스탬핑은 패치의 본딩 전에 또는 후에 실현된다. 바람직하게, 스탬핑은 예를 들면 외부 패널에 대해 본 기술 분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법들에 의해 이전에 실현된다.
도 2 는 패치 주위에 인산염 층 (4) 및 e-코팅 층 (5) 을 갖는 본 발명에 따른 패널을 예시하고, 상기 패널은 양쪽 면들에서 본 발명에 따른 코팅으로 코팅된 강 시트를 포함한다. 이를 위해, 인산염 처리 단계 및 e-코팅 단계가 연속적으로 실현된다. 바람직하게, 패치에는 인산염 및 e-코팅 층들이 없고, 즉 패치 위에 인산염 및 e-코팅 층들이 존재하지 않는다.
페인트 접착성을 개선하는 인산염 처리는 본 기술 분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 실현된다. 일반적으로, 인산염 층의 두께는 1 내지 2 ㎛ 이다.
e-코팅 단계는 예를 들면 28 내지 35℃ 의 온도에서 120 내지 180 초 동안 PPG Industries 로부터 입수한 Pigment paste® W9712-N6 및 Resin blend® W7911-N6 을 포함하는 수용액을 포함하는 욕 내에 패널을 딥핑함으로써 실현된다. 용액의 pH 는 바람직하게 5.5 내지 5.8 이다. 200 내지 320V 의 전압이 적용된다. 그후, 패널은 와이핑되고 20 내지 35 분동안 160 내지 180℃ 의 온도로 오븐에서 경화된다. 경화 중에, 패치의 수지 층은 발포되고 경화된다. 일반적으로, e-코팅 층의 두께는 15 내지 25㎛, 바람직하게 20㎛ 이하이다.
e-코팅 단계 후에, 다른 페인트 층들, 예를 들면, 페인트의 프라이머 코팅, 베이스 코팅 층 및 상단 코팅 층이 디포짓팅될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 코팅된 강 시트를 포함하는 국소적으로 보강된 패널이 얻어진다. 시트가 예를 들면 0.4 내지 1.0 mm, 바람직하게 0.5 내지 0.7mm 의 두께를 갖는 패널을 허용하기 때문에 중량 절감은 크다.
본 발명에 따른 패널은 대쉬 패널, 인테리어 도어 패널, 익스테리어 도어 패널, 루프 패널, 휠 아치, 차량 플로어, 인테리어 후드 패널, 익스테리어 후드 패널, 펜더 또는 차량의 본체 측일 수 있다.
도 3 은 익스테리어 도어 패널 (A) 및 인테리어 도어 패널 (B) 을 포함하는 차량의 도어를 예시한다. 코팅된 강 시트를 포함하는 익스테리어 도어 패널은 본 발명에 따른 패치 (3) 로 국소적으로 보강된다. 인테리어 도어 패널은 본 발명에 따른 코팅 또는 아연 코팅으로 코팅될 수 있다. 아연 코팅은 예를 들면 용융 아연 도금 프로세스 또는 전기 아연 도금 (electro galvanization) 에 의해 본 기술 분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 디포짓팅될 수 있다.
도어 패널은 패치 주위에 페인트 층들의 층간 박리 문제들에 대해 매우 많이 거론되는 차량의 부품이다. 실제로, 차량 유리에 존재하는 물이 도어의 내측에, 즉 인테리어 도어 패널과 익스테리어 도어 패널 사이에 침투한다. 공지된 금속성 코팅들과 반대로, 본 발명에 따른 패널은 패치 주위에 층간 박리에 대한 높은 저항성을 허용한다.
부가적으로, 패치가 패널의 빈약한 두께로 인해 코팅된 패널에서 표면 결함을 생성할 심각한 위험성이 존재한다. 구체적으로 외부 패널의 경우에, 유저들은 표면 양상의 품질을 확인하도록 네온 룸에서 패널을 검사하는 것으로 이루어지는 테스트를 실현할 수 있다. 이를 위해, 패널은 그 반사성을 증가시키도록 오일 필름으로 덮여질 수 있고, 평행 네온 라이트들의 램프 하에 위치된다. 표면 결함들은 라이트 스트립들의 반사의 불규칙성에 의해 매우 두드러진다.
본 발명에 따른 패널에서는, 양호한 표면 양상이 존재하고, 즉 네온 라이트들 하에서조차 어떠한 표면 결함도 존재하지 않고, 이는 유저들에게 있어서 중요한 기준이다.
본 발명은 지금부터 단지 정보를 위해 실행되는 실시들에 대해 설명될 것이다. 그것들은 제한되지 않는다.
예들
모든 실시들에 대해, 사용된 강 시트들은 180BH® 및 IF220® 이다. 강 180BH® 의 조성은 다음과 같다 : 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%.
본 발명에 따른 패널 및 다양한 패널들이 준비되었고 층간 박리 테스트를 거쳤다.
실시들 1, 2 및 3 은 본 발명에 따른 패널들이다. 이들 패널들은 3.7 중량% 의 알루미늄 및 3 중량% 의 마그네슘을 포함하는 코팅으로 코팅된 강 시트들을 포함하고, 잔부는 아연이다. 실시들 1, 2 및 3 에서, 코팅의 두께는 각각 6㎛, 7.5㎛ 및 10㎛ 이다. 코팅은 용융 아연 도금 프로세스에 의해 디포짓팅되었다.
실시 4 는 아연 코팅으로 코팅된 강 시트를 포함하는 비교 패널이다. 7.5㎛ 의 두께를 갖는 아연 코팅은 용융 아연 도금 프로세스에 의해 디포짓팅되었다.
실시 5 는 아연 코팅으로 코팅된 강 시트를 포함하는 또 다른 비교 패널이다. 7.5㎛ 의 두께를 갖는 아연 코팅은 전기 아연 도금 프로세스에 의해 디포짓팅되었다.
모든 실시들에 대해, 코팅된 강 시트는 커팅되고 그후 스탬핑되었다. 그후, 패치 Nitohard® RE-2000 가 코팅된 강 시트에 고착되었다. 그 후에 50℃ 에서 3분 동안 Gardobond® 24 TA, Gardobond® Add H7141, Gardobond® H7102, Gardobond® Add H7257, Gardobond® Add H7101, Gardobond® Add H7155 를 포함하는 욕 내에 딥핑함으로써 실현되는 인산염 처리 단계가 이어졌다. 패널은 그후 물로 와이핑되고 뜨거운 공기로 건조되었다.
20㎛ 의 e-코팅 층은 인산염 층으로 디포짓팅되었다. 이를 위해, 모든 실시들은 30℃ 에서 180 초 동안 PPG Industries 의 Pigment paste® W9712-N6 및 Resin blend® W7911-N6 를 포함하는 수용액을 포함하는 욕 내에 딥핑되었다. 200V 전압이 적용되었다. 그후, 패널은 와이핑되고 35 분 동안 180℃ 로 오븐에서 경화되었다.
패널들을 표준 VDA 233-102 에 따라 부식 사이클을 거치게 하는 것으로 이루어지는 테스트가 그후 실현되었다. 실시들은 챔버 내에 놓여지고 1 중량% 의 나트륨의 수용액은 3mL.h-1 의 유속으로 실시들에서 증발되었다. 온도는 50 로부터 -15℃ 로 변화되었고 습도는 50 로부터 100% 로 변화되었다. 도 4 는 168 시간, 즉 일주일에 상응하는 1 사이클을 예시한다.
패치 주위에 층간 박리의 존재는 육안으로 관찰되었다: 0 은 우수한 것을 의미하고, 환언하면 패치 주위에 층간 박리가 거의 없거나 존재하지 않고 5 는 매우 나쁨을 의미하고, 환언하면 패치 주위에 많은 층간 박리가 존재한다.
표
Figure 112017084949826-pct00001

본 발명에 따른 패널은 아연 코팅된 강 시트를 포함하는 패널과 대조적으로 심지어 25주의 부식 사이클의 후에도 패치 주위로 층간 박리가 존재하지 않거나 거의 존재하지 않게 만든다.

Claims (19)

  1. 하나의 외부 면 (1a) 및 하나의 내부 면 (1b) 을 갖는 강 시트 (1) 를 포함하는 차량용 패널로서,
    적어도 상기 내부 면은,
    1.0 내지 6.0 중량% 의 알루미늄,
    0.5 내지 5.0 중량% 의 마그네슘,
    아연 및 선택적으로 불순물들인 잔부 및
    선택적으로 Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소들
    을 포함하고 각각의 부가적인 원소의 함량이 중량으로 0.3 중량% 미만인 코팅 (2) 으로 코팅되고,
    상기 강 시트는 상기 내부 면 (1b) 에 바인딩된 적어도 하나의 패치 (3) 에 의해 국소적으로 보강되고,
    상기 외부 면 (1a) 에 인산염 층 (4) 및 e-코팅 층 (5) 을 추가로 포함하고, 상기 내부 면 (1b) 은 상기 패치 주위로 인산염 층 (4) 및 e-코팅 층 (5) 을 추가로 포함하는, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 (2) 은 1.0 내지 1.4 중량% 의 알루미늄, 1.0 내지 1.4 중량% 의 마그네슘을 포함하고,
    잔부는 아연 및 선택적으로 불순물들 및 선택적으로 Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소들이고,
    각각의 부가적인 원소의 함량은 중량으로 0.3 중량% 미만인, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 (2) 은 3.5 내지 3.9 중량% 의 알루미늄, 2.3 내지 3.3 중량% 의 마그네슘을 포함하고,
    잔부는 아연 및 선택적으로 불순물들 및 선택적으로 Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소들이고,
    각각의 부가적인 원소의 함량은 중량으로 0.3 중량% 미만인, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패치는 수지 층 (3a) 및 무기질 재료 층 (3b) 을 포함하고,
    상기 수지 층은 상기 내부 면의 상기 코팅 (2) 과 접촉하는, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수지 층 (3a) 은 1 내지 200 MPa 의 영률을 갖고 상기 무기질 재료 층 (3b) 은 1 내지 15 GPa 의 영률을 갖는, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 무기질 재료 층 (3b) 은 유리 섬유로 제조되고 상기 수지 층 (3a) 은 발포 재료인, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수지 층 (3a) 은 에폭시-고무 기반의 재료인, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 수지 층 (3a) 은 글루를 포함하는, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    대쉬 패널, 인테리어 도어 패널, 익스테리어 도어 패널, 루프 패널, 휠 아치, 차량 플로어, 인테리어 후드 패널, 익스테리어 후드 패널, 펜더 또는 차량의 본체 측인, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 시트는 0.4 내지 1.0 mm 의 두께를 갖는, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 시트는 0.5 내지 0.7 mm 의 두께를 갖는, 강 시트를 포함하는 차량용 패널.
  13. 차량용 패널을 제조하는 방법으로서:
    A) 적어도 1.0 내지 6.0 중량% 의 알루미늄,
    0.5 내지 5.0 중량% 의 마그네슘,
    아연 및 선택적으로 불순물들인 잔부 및 선택적으로 Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소들을 포함하고, 각각의 부가적인 원소의 함량이 중량으로 0.3 중량% 미만인 코팅으로 코팅된 내부면을 갖는 강 시트를 제공하는 단계,
    B) 단계 A) 로부터 얻어진 코팅된 상기 강 시트에 적어도 하나의 패치를 적용하는 단계 및
    C) 스탬핑하는 단계로서, 상기 스탬핑은 단계 B) 전에 또는 후에 존재하는, 상기 스탬핑하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은, 외부면에, 및, 상기 내부면의 패치 주위에,
    D) 인산염 처리 단계 및
    E) e-코팅 단계를 추가로 포함하는, 차량용 패널을 제조하는 방법.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    코팅된 상기 강 시트는 단계 B) 전에 또는 후에 또는 단계 C) 전에, 중에 또는 후에 커팅되는, 차량용 패널을 제조하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    단계 B) 중에, 상기 패치는 코팅된 상기 강 시트에 고착되는, 차량용 패널을 제조하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 단계 E) 는 20 내지 35 분 동안 160 내지 180℃ 의 온도로 오븐에서 수행되는, 차량용 패널을 제조하는 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 8 항 및 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패널은 자동차의 부품의 제조를 위해 사용되는, 패널.
  19. 제 13 항 및 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 얻을 수 있는 패널로서,
    상기 패널은 자동차의 부품의 제조를 위해 사용되는, 패널.
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