KR20180094844A - 복합 스트립 또는 복합 시트를 연속 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

복합 스트립 또는 복합 시트를 연속 제조하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 금속 제1 하부 커버층(1), 금속 제2 상부 커버층(2) 및 커버층(1, 2)들 사이에 배치되고 이들 커버층에 일체로 접합되는 플라스틱 코어층(3)으로 이루어진 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법으로서, 하부 커버층(1)을 위한 제1 금속 스트립(4), 상부 커버층(2)을 위한 제2 금속 스트립(5) 및 커버층(3)을 위한 플라스틱 웹(6)이 합쳐치고, 압력 및/또는 열의 인가 하에 서로 일체로 접합되는 것인 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 제1 금속 스트립(4)과 제2 금속 스트립(5)이 각각 예처리 라인(V)에서 접착 촉진제에 의해 연속적으로 코팅된 다음 권취되고, 이어서 제1 금속 스트립(4), 제2 금속 스트립(5) 및 플라스틱 웹(6)이 예처리 라인(L)과 별개인 적층 라인에서 합쳐지고, 압력 및 열의 인가에 의해 서로 연속적으로 접합되어 복합 웹을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 스트립 또는 복합 시트를 연속 제조하는 방법 및 장치
본 발명은 적어도 하나의 금속 제1(예컨대, 하부) 외층, 금속 제2(예컨대, 상부) 외층 및 이들 외층 사이에 삽입되고 이들과 일체로 결합되는 적어도 하나의 플라스틱 코어층으로 이루어지고, 금속 제1 외층을 위한 제1 금속 스트립, 금속 제2 외층을 위한 제2 금속 스트립 및 코어층을 위한 적어도 하나의 플라스틱 웹(예컨대, 플라스틱 필름)이 합쳐져 압력 및/또는 열의 인가 하에 서로 일체로 결합되는 복합 스트립 또는 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
그러한 금속/플라스틱 복합 시트 또는 샌드위치 시트는, 예컨대 자동차 공학에서 사용된다. 종래의 강 시트 및 알루미늄 시트를 교체하는 것이 의도되는데, 그 이유는 복합 시트가 한편으로는 강 시트보다 경량이고, 다른 한편으로는 알루미늄 시트보다 비용 효율적이기 때문이다. 커버링 시트는, 예컨대 0.1 mm 내지 1 mm 범위의 두께를 갖고, 플라스틱 코어층은, 예컨대 0.05 mm 내지 3 mm의 두께를 갖는다. 그러한 복합 시트는, 외표면을 위한 자체 패널을 위해서나 구조 부품 및 보강 부품을 위해서 등과 같은 자동차 공학의 광범위한 어플리케이션에서 사용된다. 샌드위치 시트는 높은 수준의 굴곡 및 좌굴 강도를 특징으로 하며, 양호한 성형성을 갖기 때문에, 부품으로 가공하기 위한 우수한 가공성을 갖는다. 중량 및 비용에서의 절감뿐만 아니라, 상기한 샌드위치 시트는 또한 방음 및 단열 특징을 향상시키는 것도 또한 가능하게 한다.
제조 중에, 우선 커버 시트를 위한 냉간 압연 강 시트가 마련되고, 예컨대 이러한 강 시트는 일반적으로 어닐링되고, 컨디셔닝되며, (전기분해에 의해) 아연 도금된다. 이러한 방식으로 제조된 커버 시트들은 플라스틱 웹의 삽입을 통해 제1 상부 외층 및 제2 하부 외층으로서 합쳐지고, 플라스틱 코어층이 상부 외층 및 하부 외층 모두와 일체로 결합될 때에 압력 및/또는 열을 받아 함께 결합된다.
복합 스트립 또는 시트의 제조 방법은, 예컨대 DE 10 2013 110 282로부터 알려져 있다. 여기에서, 2개의 커버 시트는, 그 표면이 상이한 인성을 갖는 금속 시트에 의해 형성된다. 플라스틱층은 폴리아미드, 폴리에틸렌 또는 폴리아미드와 폴리에틸렌의 혼합물로 형성된다. 플라스틱층의 일면 적용 이전에, 컨디셔닝된 금속 스트립은 우선 하나 이상의 프로세싱 스테이션에서 예처리된다. 예컨대, 스트립은 하나의 프로세싱 스테이션에서 알칼리 감소 및/또는 클리닝을 겪는다. 후속하는 프로세싱 스테이션에서, 스트립 표면은 하나 이상의 화학적 예처리 배스에서 패시베이팅(passivating)되고, 이에 따라 코팅할 준비가 된다. 더욱이, 일측면 상에 접착 촉진제 또는 접착제를 도포하기 위한 프로세싱 스테이션이 마련될 수 있다. 이 예처리에서, 접착 촉진제 또는 접착제가 선택적으로 마련된 스트립의 측면에 플라스틱층이 도포된다. 플라스틱층은 예제조된 플라스틱 필름 형태로, 예컨대 프레스 롤을 구비하는 라미네이터 등에 의해 스트립 상에 적층될 수 있으며, 이때 예컨대 라미테이터(laminator)의 적어도 하나의 프레스 롤이 가열될 수 있다. 플라스틱층의 도포 후, 일측면에서 코팅된 스트립은 냉각기 및/또는 건조기를 통과한다. 그 후, 스트립은 코일로 권취되고 인터림(interim)을 위해 저장되거나, 커버 시트나 플라스틱층으로 일측면에서 코팅된 커버 시트를 도포하기 위한 디바이스로 직접 전달된다. 이러한 하류 디바이스에서, 2개의 리본 형상 반제품이 이어서 합쳐지고, 각각의 반제품은 커버 시트와 플라스틱 코팅으로 이루어지며, 이 경우에 2개의 반제품은 각각의 디코일링 릴로부터 풀리고, 반제품들의 2개의 플라스틱층이 서로를 향하고 서로 맞닿게 놓이도록 하는 방식으로 롤러 쌍에 공급된다. 반제품이 롤러들에 의해 형성된 롤러 갭으로 도입되기 직전에, 2개의 반제품의 플라스틱층들은 플라스틱 표면측으로부터 작용하는 작용물에 의해 활성화된다(DE 10 2013 110 282 참조).
유사한 복합 시트 제조 방법이 DE 10 2013 013 495[US 2014/0178633]에 설명되어 있다. 상기 특허에서, 반제품의 플라스틱층의 활성화는 플라스틱으로 코팅된 반제품의 측면으로부터 직접 발생한다.
DE 10 2011 015 071[US 2016/0193776] 및 DE 10 2012 106 206[US 2015/0202844]에는, 플라스틱층이 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 샌드위치 시트가 설명되어 있다.
대안으로서, EP 2 193 021[US 2010/0233505]에는, 코어층이 폴리아미드-폴리에틸렌 블렌드를 함유하는 플라스틱 발포층으로 형성된 샌드위치 시트가 설명되어 있다.
더욱이, EP 2 896 502[US 2016/0318294]에도 또한 시트 제조 방법이 설명되어 있다. 금속 스트립에는 접착 촉진제층이 또한 플라즈마 코팅에 의해 도포될 수 있다.
DE 10 2013 201 388[US 2015/0375478]은, 금속과 플라스틱을 포함하는 금속-플라스틱 하이브리드 부품의 제조에 관한 것으로, 이 경우에 금속 표면은 적어도 하나의 변환층의 도포에 의해 예처리된다. 이후, 접착 촉진제 성분으로 이루어진 적어도 하나의 층이 도포된 다음, 금속이 플라스틱과 결합된다. 접착 촉진제 성분은 적어도 하나의 코폴리아미드계 핫멜트 접착제를 함유한다.
마지막으로, DE 10 2009 013 712는 복합 요소, 예컨대 그 사이에 발포층이 있는 제1 외층과 제2 외층을 구비하는 샌드위치 플레이트의 제조를 개시한다. 발포층과 적어도 하나의 외층 사이의 경계 표면은 접착 촉진제층을 갖는다. 적어도 접착 촉진제층의 도포와 발포층의 도포는 불연속 공정 모드로 실시될 수 있다.
모든 것을 고려하면, 경제적으로 제조될 수 있는 전술한 유형의 고품질 복합 시트에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 고품질 복합 스트립 또는 시트를 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 이것을 달성하기 위해, 고품질 복합 스트립을 경제적으로 제조할 수 있고, 특히 아무런 문제 없이 작동하며, 스트립 스크랩 길이를 최소화하는 장치가 또한 제공된다.
전술한 타입의 방법으로 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은
제1 금속 스트립과 제2 금속 스트립이 각각, (연속적인) 예처리 라인에서 접착 촉진제에 의해 (일측면 상에서) 연속적으로 코팅되고, 후속하여 권취되며,
제1 금속 스트립 및 제2 금속 스트립과 플라스틱 웹이 후속하여 (연속적인) 적층 라인 - 예처리 라인과 별개임 - 에서 합쳐지고, 압력 및/또는 열의 인가 하에 연속적으로 함께 결합되어 복합 시트를 형성하는 것을 교시한다.
본 발명은 이와 관련하여, 고품질 복합 웹 또는 시트가 2개의 별도의 처리 라인에서 경제적으로 제조될 수 있다는 직관으로부터 출발한다. 제1 제조 프로세스에서, 마련되는 금속 스트립의 전체 예처리가 수행되며, 특히 접착 촉진제가 도포되어, 차후 방법 단계에서 금속 스트립과 샌드위치형 플라스틱 웹의 완전한 상호 결합을 가능하게 한다. 더욱이, 아래에서 설명할 추가의 예처리 단계가 이 예처리 라인에서 시행될 수 있다. 그러나, 플라스틱 웹의 도포는 이 예처리 과정에서는 명확히 생략된다. 예처리 라인에서의 예처리로 인해, 접착 촉진제가 코팅된 완벽하게 준비된 금속 스트립 - 코일로 권취됨 - 이 이에 따라 제공된다. 이러한 예처리된 권취 금속 스트립은 그 후, 선택적으로 중간 보관 이후에, 제2 라인, 즉 적층 라인으로 이송될 수 있다. 이 적층 라인에서, 준비된 금속 스트립은 이어서 플라스틱 웹이 삽입된 상태로, 압력 열의 인가를 받아 연속적인 공정으로 함께 결합되고, 이에 따라 복합 시트로 가공된다. 플라스틱 웹이 이에 따라, 처음으로 복합 스트립 및/또는 복합 시트가 2개의 금속 스트립으로부터 제조되는 적층 라인에 공급된다.
본 발명에 따른 구성으로 인해, 특히 제품 교체나 또한 오작동의 경우에 스트립 스크랩이 최소화된다. 결국, 별개의 예처리 라인에서 준비된 스트립은 적층 라인 상에서의 복합 웹 제조를 위해 제공된다. 예컨대, 적층 프로세스가 오작동이나 제조 결함으로 인해 중단되어야만 하는 경우, 이것은 이미 적층 라인에 있는 예치러된 스트립에는 아무런 영향을 주지 않으며, 이에 따라 스크랩으로서 폐기할 필요가 없고, 오히려 사실상 스타트업 후에 더욱 처리될 수 있는데, 그 이유는 특히 스트립 속도가 변하거나 스트립이 정지되는 경우에 스트랩 생성을 초래하는 스트립 코터(coater)가 적층 라인에 있는 것이 아니라, 오히려 별도의 예처리 라인에 통합되기 때문이다.
이와는 별개로, 예처리 후, 스트립이 이어서 복합 시트로 더 가공되기 전에 예처리된 스트립의 완벽한 검사가 가능한 것이 유리하다. 특히, 이것은 금속 스트립의 외측부에 결함이 있는지를 확인하는 것을 가능하게 한다. 결함이 있는 스트립은 이에 따라 복합 시트로 가공되기 전에 거부될 수 있다. 추가로, 2개의 커버 시트 중 단지 하나만이 후속 제품(예컨대, 차체 패널)에서 외측부 또는 외피를 형성하기 때문에, “내부” 커버 시트에 있어서 미소한 결함을 지닌 예처리된 스트립을 사용하는 것이 가능하며, 이에 따라 비용 효율성이 더욱 향상될 수 있다.
2개 라인으로의 분리는, 상부 외층을 위한 금속 스트립과 하부 외층을 위한 금속 스트립 모두가 (연속적으로) 한 번에 동일한 예처리 라인에서 예처리될 수 있다는 점에서 특히 유리하다. 이것은, 특히 예처리 라인이 매우 바람직하게는 적층 라인보다 높은 속도로 작동할 수 있기 때문에 유리하다. 결국, 예처리, 특히 접착 촉진제의 도포는 (후속) 적층과 그리고 이에 따라 금속 스트립과 플라스틱 웹의 결합보다 실질적으로 높은 속도로 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 스트립을 접착 촉진제로 코팅하는 것은, 예컨대 롤러 또는 롤 코터이고 적어도 하나의 도포 롤러 및 선택적으로 지지 롤러를 구비하는 스트립-코터를 사용하여 실시될 수 있다. 그러한 롤러 스트립-코터는 현장으로부터 알려져 있고, 예컨대 EP 1 808 237[US 7,647,882]에도 또한 설명되어 있다. 롤러 코터를 사용한 스트립의 고품질 코팅은 특히 연속적인 코팅이 비교적 높은 최소 속도로 실시되는 경우에 경제적으로 수행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이제 접착 촉진제를 사용하여 스트립을 코팅하는 것이 실제 적층과 상이한 속도 실시될 수 있는 것이 유리한데, 그 이유는 이들 프로세스가 2개의 상이한 라인에서 행해지기 때문이다. 그러나, 본 발명은 또한, 사출 또는 디핑에 의해 작동하는 코터와 같은 다른 코터가 사용되는 실시예를 포함한다. 그럼에도 불구하고, 롤러 코터는 일반적으로, 원료의 속도가 변하는 경우에도 완벽하게 작동하고, 낮은 공차를 가지며, 또한 매우 친환경적이라는 장점을 갖고 있다.
매우 바람직한 양태에서, 예처리 라인은 적층 라인 속도의 2배 이상의 속도로 작동된다. 이것은, 제1 (예컨대, 상부) 커버 시트를 위한 금속 스트립과 제2 (예컨대, 하부) 커버 시트를 위한 금속 스트립 모두가 예처리 라인에서 예처리되고, 2배의 프로세싱 속도에 의해 금속 스트립들이 여전히 인접한 적층 라인에 있어서 상부 커버 시트와 하부 커버 시트를 위해 이용 가능하다고 하는 장점을 제공한다. 바람직한 양태에서, 예처리 라인에 대해 훨씬 높은 속도가 이용될 수 있다. 이것은 하나의 예처리 라인과 함께 선택적으로 다수의 적층 라인을 공급하는 것을 가능하게 한다. 이것은, 특히 설명한 예처리 라인이 적층 라인보다 실질적으로 높은 속도로 작동할 수 있기 때문에 흥미롭다. 대체로, 한편에서는 적층 라인이 그리고 다른 한편에서는 예처리 라인이 매우 상이한 프로세스 속도로 작동 가능한 것이 유리하다.
상부 커버 시트와 하부 커버 시트 모두가 하나의 동일한 예처리 라인에서 사전 코팅될 수 있다는 사실은 또한 전체 장치가 매우 경제적으로 구현될 수 있다는 실제적인 장점을 제공하는데, 그 이유는 예처리 장치 전부를 상부 커버 시트와 하부 커버 시트 모두에 이용 가능하게 형성할 필요가 없기 때문이다. 예처리 그리고 특히 접착 촉진제에 의한 사전 코팅이 적층 라인에 통합되고, 상응하는 예처리 장비가 상부 커버 시트와 하부 커버 시트 모두를 위해 마련되어야만 하는 장치와 달리, 장비 비용이 상당히 절감될 수 있다. 더욱이, 평탄하고 검사된 스트립이 별도의 적층 라인에서 사용 가능하기 때문에, 하류에 있는 별개의 적층 라인에서의 문제가 감소된다는 점이 유리하다.
특히 스트립을 접착 촉진제 도포에 최적화되도록 하기 위해, 추가의 예처리 단계가 예처리 라인에서의 이러한 연속적인 예처리 프로세스에 포함되는 것이 본 발명의 범위 내에 포함된다. 예컨대, (예컨대, 사전 클리너에서의) 사전 클리닝과 (사후 클리너에서의) 사후 클리닝이 특히 사전 코팅 이전에 실시된다. 더욱이, 사전 코팅 및/또는 적층을 위한 평탄한 스트립을 마련하기 위해, 스트립은 예처리 중에 정렬, 즉 연신-절곡 교정 및/또는 연장될 수 있다.
접착 촉진제를 사용한 사전 코팅은 매우 중요하다. 이러한 사전 코팅은 인산염 처리에 의해 또는 다른 방식으로 수행될 수 있다. 이것은, 전체 표면 일체형 결합이 이루어지도록 하기 위해, 한편의 금속 스트립과 다른 한편의 플라스틱 웹 간의 후속 적층 프로세스에 의해 완전한 접합이 달성되는 것을 보장한다. 예컨대, 인산염 처리 동안에 인산염 수용액의 도움으로 금속 인산염을 확실하게 접착시키는 것으로부터 층이 형성될 수 있다. 그러나, 대안으로서 다른 접착 촉진제층도 또한 고려될 수 있다.
금속 커버 시트는 바람직하게는 0.1 mm 내지 1 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 0.6 mm의 두께를 갖는다.
플라스틱 중간층은 0.05 mm 내지 3 mm, 예컨대 0.3 mm 내지 2 mm의 두께를 갖는다. 여기에서, 중간층의 두께는 완제품에서의 그리고 이에 따라 복합 시트 내에서의 중간층의 두께를 일컫는다.
플라스틱 웹은 바람직하게는 플라스틱 필름이다. 플라스틱 웹은, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및/또는 폴리아미드와 같은 열가소성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 본 발명과 관련하여, “플라스틱” 또는 “플라스틱 웹”은 또한, 추가의 입자 등, 예컨대 섬유가 포함되는 플라스틱 그리고 이에 따라 특히 섬유 강화 플라스틱이나 플라스틱 웹을 일컫는다. 이에 따라, 플라스틱을 성분으로 갖거나 기본적으로 플라스틱으로 이루어진 웹도 또한 포함된다. 더욱이, 복수 개의 플라스틱 웹, 예컨대 2개의 플라스틱 웹이 또한 외층들 사이에 마련될 수 있다.
비교적 융점이 높은 열가소성 플라스틱을 사용하여, 예컨대 도포 과정 및 추가의 프로세싱에 걸쳐, 예컨대 페인팅 동안 등에 복합 스트립 또는 시트가 보다 높은 온도에서 가공 가능한 것이 바람직하다.
예컨대, 용융 온도가 200 ℃를 초과하는, 예컨대 200 ℃ 내지 250 ℃, 예컨대 대략 220 ℃인 폴리에틸렌-폴리아미드 화합물 코어로 형성된 플라스틱 웹이 코어층을 위해 사용될 수 있다.
예처리 라인과 별개인 적층 라인에서, 금속 스트립들은 플라스틱 웹이 삽입된 상태로 합쳐지고, 압력 및 열의 인가 하에 연속적으로 함께 결합되어 복합 시트를 형성한다. 한편의 예처리 라인과 다른 한편의 적층 라인 모두는 이에 따라, 서로 별개로 작동하고 금속 스트립의 처리가 연속적인, 연속적인 라인인 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 또한 전술한 타입의 복합 스트립 또는 시트를 제조하는 장치이다. 그러한 장치는 한편에는 제1 금속 스트립과 제2 금속 스크립을 코팅하는 예처리 라인을 그리고 다른 한편에는 플라스틱 웹이 삽입된 상태로 금속 스트립들을 결합시키는, 예처리 라인과 별개의 적층 라인을 갖는다.
예처리 라인은 (처리 대상 금속 스트립을 풀기 위한) 적어도 하나의 언와인더(unwinder), (금속 스트립을 접착 촉진제로 코팅하기 위한) 코터 및 (코팅된 금속 스트립을 권취하기 위한) 와인더를 갖는다. 코터는, 적어도 하나의 도포 롤러와 선택적으로 지지 롤러를 지닌 롤러 코터인 것이 바람직하다. 더욱이, 예처리 라인은 적어도 하나의 클리너, 예컨대 코터 상류의 사전 클리너와 사후 클리너를 가질 수 있다. 선택적으로, 예처리 라인은 교정기, 예컨대 연신-굴곡 교정기를 가질 수 있으며, 이 교정기도 또한 코터 상류에 있는 것이 바람직하다. 예컨대. 제1 교정기, 이어서 사전 클리너, 이어서 제2 교정기 및 사후 교정기가 언와인더 상류에 마련되는 것이 본 발명의 범위 내에 속한다. 사후 클리너에는, 예컨대 롤러 코터 형태의 코터가 후속하며, 선택적으로 이들 사이에 건조기가 삽입된다. 예컨대, 사전 코팅된 스트립이 통과하는 노(爐)와 같은 히터가 코터에 후속할 수 있다. 히터에는 선택적으로 냉각기가 후속할 수 있다. 이때 예처리 라인은 전술한 와인더로 종결된다. 더욱이, 예처리 라인은 추가의 공동 장치 부품, 특히 인장 롤러, 구동부, 스트립 어큐뮬레이터 세트 등을 가질 수 있다.
적층 라인은 (코팅된 제1 금속 스트립을 풀기 위한) 적어도 하나의 제1 언와인더, (코팅된 제2 금속 스트립을 풀기 위한), 하나의 제2 언와인더 및 플라스틱 웹을 위한 하나의 제3 언와인더를 갖는다. 더욱이, 플라스틱 웹이 삽입된 상태로 금속 스트립들이 합쳐질 수 있는 결합기가 마련된다. 게다가, 결합기 하류에는 히터 및/또는 프레스가 마련되며, 여기에서 금속 스트립들과 샌드위치형 플라스틱 웹 간의 일체형 접합이 형성 및/또는 완료된다. 사실상, 플라스틱 웹을 원하는 대로 2개의 금속 스트립들 사이의 병합 갭 내로 도입하기 위해 금속 스트립들을 결합하는 과정에 걸쳐 직접 플라스틱 웹을 공급하는 것이 본 발명의 범위 내에 속한다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서 금속 스트립과 플라스틱 웹의 결합은 적어도 2 단계로 수행된다. 이러한 목적으로, 결합기는, 플라스틱 웹을 제1 금속 스트립(예컨대, 하부 금속 스트립)과 결합시키는 제1 라미네이터와, 제2 금속 스트립(예컨대, 상부 금속 스트립)을 제1 금속 스트립 상에 또는 제1 금속 스트립과 맞닿은 플라스틱 웹과 합치는 제2 라미네이터를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 금속 스트립(예컨대, 하부 금속 스트립)을 공급하고, 제1 금속 스트립을 플라스틱 웹과 함께 결합시켜, 예컨대 제1 금속 스트립 상에 플라스틱 웹을 적층하는 것이 본 발명의 범위 내에 속한다. 그 후, 제2 금속 스트립이 공급되어, 제2 적층 또는 커버링 프로세스가 이어서 제2 라미네이터에서 실행된다.
이러한 방식으로 형성되는 접합은 그 후에 히터 및/또는 프레스에서 완료된다. 이를 달성하기 위해, 히터 및 프레스는 한편에는 히터(예컨대, 연속로)를 그리고 다른 한편에는 히터 하류에 있는, 예컨대 롤러 장치 또는 캘린더인 별개의 프레스를 가질 수 있다. 추가의 히터 및/또는 냉각기가 그 후에 선택적으로 이 프레스에 후속할 수 있다.
바람직한 양태에서는, 결합기에서 그리고 이에 따라 커버링이나 적층 동안에 금속 스트립과 플라스틱 웹에 관한 적절한 온도 제어가 수행된다. 이에 따라, 결합기는 제1 금속 스트립을 위한 예열기, 제2 금속 스트립을 위한 예열기, 플라스틱 웹을 위한 예열기 및/또는 제1 금속 스트립과 그 상부에 배치된 플라스틱 웹을 위한 사후 히터를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명에 관하여 스트립 및/또는 웹을 원하는 상태로 특히 또한 사용되는 열가소성 플라스틱의 온도 특징에 맞게 온도 제어하고 프로세스를 최적화하는 광범위한 가능성이 존재한다.
선택적으로, 프로세스 개시 시에 (추가의) 스트립 결합기를 사용하여 스트립의 선단부 근처에서 적층 라인에 금속 스트립들을 조합한다. 2개의 금속 스트립의 결합은 스타트업 프로세스 개시 시에, 특히 바람직하게는 샌드위치형 플라스틱 웹 없이 수행된다. 결합은, 예컨대 펀칭, 리벳팅, 클린칭 및/또는 용접이나 또한 접착을 통해 달성될 수 있다. 그러합 스트립 결합기는 금속 스트립 제조를 위한 프로세스 라인으로부터 알려져 있다. 전술한 장치에서, 그들은 결합기 근처나 결합기 하류의 웹 이송 방향으로 그리고 히터 및/또는 프레스 전방에 선택적으로 배치된다. 스트립의 선단 근처에서의 및/또는 금속 스트립들 중 어느 하나의 선단 근처에서의 이러한 추가의 국소 스트립 연결에 의해, 적층 라인을 통과하는 동안에 이 영역의 박리가 방지된다. 스타트업 프로세스는 전체적으로 최적화될 수 있으며, 적층 라인과 특히 대응하는 가열 그리고 선택적으로 프레싱 섹션을 통과할 때, 통과하고 있는 금속 스트립 구성의 2개 표면은 선단으로부터 금속 스트립에 의해 형성되며, 플라스틱 스트립에 의해서는 형성되지 않는다.
선택적으로, 금속 스트립의 템퍼 롤링(temper-rolling)을 위한 스킨 패스 밀(skin-pass mill)을 통합시킬 가능성이 존재하며, 그러한 스킨 패스 밀은 바람직하게는 연신-굴곡 교정기 전방에, 예컨대 연신-굴곡 교정기 바로 상류에 배치된다.
추가로, 보호 시트에서 일측면 상에, 구체적으로는 접착 촉진제와 대향하는 각각의 커버 시트의 외면 상에 필름, 예컨대 보호 필름을 마련할 가능성이 존재한다. 그러한 필름은, 특히 예처리 라인 및/또는 적층 라인 상에서 저온 적층을 통해 커버 시트에 도포될 수 있다.
아래에서, 단지 일실시예만을 예시하는 개략도를 참고하여 본 발명이 더 상세히 설명된다.
도 1은 복합 스트립 또는 시트를 관통하는 단순화된 단면도이고,
도 2는, 한편에는 예처리 라인을 그리고 다른 한편에는 별개의 적층 라인을 지닌 복합 스트립 제조용 장치의 매우 단순화된 개략도이며,
도 3은 도 1에 따른 장치의 예처리 라인의 단순화도이고,
도 4는 도 1에 따른 장치의 적층 라인의 단순화된 개략도이다.
도 2 내지 도 4에 도시한 장치에 의해, 적어도 하나의 금속 하부 외층(1), 하나의 금속 상부 외층(2) 및 이들 외층(1, 2) 사이에 있는 하나의 플라스틱 코어층(3)으로 형성된 복합 스트립 또는 시트가 제조될 수 있으며, 외층(1, 2)은 플라스틱 코어(3)와 일체로 결합된다(도 1 참고).
도 2에 도시한 바와 같이, 도 1에서와 같은 복합 스트립을 제조하기 위해, 하부 외층을 위한 제1 금속 스트립(4) 및 상부 외층을 위한 제2 금속 스트립(5)과 코어층을 위한 플라스틱 웹(6)이 장치에 공급된다. 제1 금속 스트립(4) 및 제2 금속 스트립(5)과 플라스틱 웹(6)은 연속적으로 합쳐지고, 압력 및/또는 열의 인가 하에 서로 일체로 결합된다. 금속 스트립(4, 5)은 이에 따라 본 발명에 따른 복합 스트립 제조 프로세스를 위한 시작 물품으로서 마련된다. 이들 스트립은, 예컨대 전기 분해로 아연 도금되고 선택적으로 오일 처리된 강 스트립과 같은 강으로 형성된 금속 스트립이다. 그러나, 대안으로서 알루미늄이나 다른 금속의 스트립도 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복합 스트립은, 2개의 별개의 연속 작동 라인, 즉 한편의 예처리 라인(V)과 다른 한편의 적층 라인(L)으로 구성된 장치에서 그러한 강 스트립(4, 5)으로부터 제조된다(도 2 참고).
제1 금속 스트립(4)과 제2 금속 스트립(5) 모두는 각각, (단일) 연속 작동 예처리 라인(V)에서 일측면에서 접착 촉진제로 코팅된 다음, 권취된다.
(예처리되고 사전 코팅된) 제1 금속 스트립(4) 및 (예처리되고 사전 코팅된) 제2 금속 스트립(5)과 플라스틱 웹(6)이 후속하여 예처리 라인(V)과 별개인 연속 작동 적층 라인(L)에서 합쳐지고, 압력 및 열의 인가 하에 연속적으로 함께 결합되어 복합 시트를 형성한다. 예처리 라인(V)은 도 3에 상세히 도시되어 있고, 예처리 라인과 별개의 적층 라인(L)은 도 4에 상세히 도시되어 있다.
예처리 라인(V)은 제1 금속 스트립(4) 및 제2 금속 스트립(5)을 위한 적어도 하나의 언와인더(unwinder)(7), 금속 스트립(4, 5)을 접착 촉진제로 코팅하기 위한 적어도 하나의 코팅기(8) 및 권취 디바이스(9)를 포함한다.
이러한 방식으로, 예처리 및/또는 사전 코팅된, 코일로 권취된 금속 스트립(4, 5)이 후속 적층 프로세스를 위해 이용 가능하다.
적층 라인(L)은 제1 금속 스트립(4)을 위한 제1 언와인더(10), 제2 금속 스트립(5)을 위한 제2 언와인더(11) 및 플라스틱 웹(6)을 위한 언와인더(12)를 포함한다. 더욱이, 예컨대, 완성된 복합 웹(13)을 위한 와인더가 마련될 수 있다. 게다가, 적층 라인(L)은, 금속 스트립(4, 5)들이, 플라스틱 웹(6)이 삽입된 상태로 합쳐지는 결합기(14)를 포함한다. 이어서, 결합기(14)에는 히터 및/또는 프레스(15) - 커버 시트(4)와 샌드위치형 웹(6) 사이의 접합이 형성 및/또는 완료됨 - 가 후속한다.
본 발명에 따르면, 도 2에 도시한 바와 같이 한편에서는 예처리 그리고 다른 한편에서는 적층 및/또는 커버링이 각각 연속 작동하는 별도의 라인들 상에서 실시된다는 점이 매우 중요하다. 이와 관련하여, 예처리 라인(V)이 적층 라인(L)보다 실질적으로 높은 속도, 바람직하게는 적층 라인의 속도의 (대략) 2배의 속도로 작동하며, 그 2배의 속도의 예처리 라인은 적층 라인의 용량에 맞춰져, 제1 금속 스트립(4)과 제2 금속 스트립(5)이 예처리 라인(V)에 의해 충분한 양으로 마련되게 한다.
예처리 라인(V)의 구성 및 기능은 도 3에 기초하여 명확해질 수 있다.
금속 스트립(4, 5)들은 언와인더(7)에 의해 풀리고, 먼저 제1 교정기(16)에서 정렬된다. 언와인더(7) (바로) 하류에 있는 제1 교정기(16)의 목적은, 특히 스트립을 권취하면서 형성된 곡률을 제거하도록 곡률을 교정하는 것이다. 상세히 도시하지 않은 다양한 프로세싱 기계(가위, 스크랩 처리부, 드라이브, 스테이플러, 사이드 펀치 등)가 후속할 수 있다. 금속 스트립(4, 5)들은 그 후에 제1 클리너 및/또는 사전 클리너(17) 및 선택적으로 스트립 어큐뮬레이터(18)를 통과한다. 제1 클리너(17)에는 제2 클리너(19)가 후속하며, 제2 클리너는 스트립의 평탄도를 향상시키기 위한 연신-절곡 교정기일 수 있다. 이러한 제2 교정기(19)에는 제2 클리너(20) 및/또는 사후 클리너가 후속한다. 스트립은 그 후에, 예컨대 고온 공기 건조기일 수 있는 건조기(21)를 통과한다. 그 후, 스트립 코터(8)를 사용하여 접착 촉진제에 의해 전술한 코팅이 수행되며, 스트립 코터는 여기에서는 롤 코터 또는 롤러 코터이고, 적어도 하나의 도포 롤러(8a) 및 하나의 지지 롤러(8b)를 갖는다. 스트립 코터(8)에는 히터(22)(예컨대, 노)와 선택적으로 쿨러(23)(예컨대, 공기 냉각기)가 후속한다.
이러한 방식으로 예처리된 금속 스트립(4, 5)은 그 후에 와인더(9)에 의해 권취된다. 예처리된 금속 스트립(4, 5)은 이에 따라 코일 - 이후, 적층 라인(L)에서의 복합 스트립 제조에 이용 가능함 - 상에 접착 촉진제가 사전 코팅된 클리닝된 교정 스트립으로서 제공된다.
적층 라인(V)의 구성 및 기능은 도 4를 참고하여 명확해질 수 있다.
적층 라인(L)은 제1 금속 스트립(4)을 위한 제1 언와인더(10), 제2 금속 스트립(5)을 위한 제2 언와인더(11)를 포함한다. 언와인더(10, 11)에는 각각 개별 교정 장치(25, 26)와 선택적으로 개별 스트립 어큐뮬레이터(27, 28)가 후속할 수 있다. 하부 커버 시트를 위한 제1 금속 스트립(4)은 예열기(29), 예컨대 노에서 예열된다. 이러한 예열된 하부 금속 스트립(4)은 후속하여 플라스틱 웹(6)과 합쳐진다. 이를 달성하기 위해, 플라스틱 웹(6)이 언와인더(12)에 의해 풀리고 또한 예열기(30)에서 예열된 다음,특히 롤러 구성 또는 캘리더일 수 있는 제1 라미네이터(31)에서 제1 금속 스트립(4)과 합쳐진다. 제1 라미네이터(31)에는 사후 히터(32), 예컨대 노가 후속하며, 이 노에 의해 제1 금속 스트립과 그 상부의 플라스틱 웹(6)의 온도가 더욱 제어된다.
제2 금속 스트립(5)도 또한 예열기(33)에서 예열된 다음, 제2 라미네이터(34)에서 제1 금속 스트립(4) 및 그 상부의 플라스틱 웹(6)과 합쳐진다. 이러한 제2 라미네이터(34)도 역시 롤러 구성이나 캘린더일 수 있다. 제2 라미네이터(34)에는 히터 및 프레스(15)가 후속하고, 히터 및 프레스는 적어도 하나의 히터(35), 예컨대 노 및 프레스(36)와 선택적으로 추가의 히터(37) 및 추가의 프레스(38)를 포함한다. 더욱이, 냉각기(39, 40)가 마련되는 것이 바람직하며, 완성된 복합 스트립은 후속하여 권취 디바이스(13)에 의해 권취되거나 선택적으로 적절한 장치에서 복수 시트로 분할되기 전에 냉각기에 의해 냉각된다.
더욱이, 도 4는 스트립 결합기(41)가 장착된 적층 라인을 보여주며, 스트립 결합기는 (추가로) 적층 라인(L)의 스타트업 동안에 국부적으로 그리고 플라스틱 웹을 통한 일체형 결합과 독립적으로 2개의 금속 스트립(4, 5)을 함께 결합시킨다. 이러한 목적으로, 스트립 결합기(41)는, 예컨대 펀칭식 또는 스테이플식 결합을 형성하거나, 클린처(clincher)나 용접기 등이다. 바람직하게는, 2개의 금속 스트립(4, 5)은 스타트업 프로세스 동안에 플라스틱 웹(6)이 없는 상태로 서로 국부적으로 결합된다. 스트립 선단 근처에서의 이러한 국부적인 스트립 결합은, 스트립이 후속하는 장치 부품, 특히 히터 및 프레스를 통과할 때에 스트립의 선단에서의 박리를 방지한다.
적층 라인(L)의 스타트업 중에, 제1 (하부) 금속 스트립(4)은 바람직하게는 적층 라인으로 완전히 인출되고, 권취 디바이스(13)에 의히 적층 라인(L)을 통과하도록 당겨진다. 플라스틱 웹(6)은 제1 라미네이터(31)에서 하부 금속 스트립(4)에 적층된다. 제1 금속 스트립이 그 상부의 플라스틱 웹(6)과 함께 제2 라미네이터(34)에 도달하기 전에, 하부 금속 스트립(4)은 정지된다. 이제 상부 금속 스트립(5)이 구동부(42)를 통해 공급되어, 상부 금속 스트립(42)이 플라스틱 웹이 없는 상태로 하부 금속 스트립(4) 상에 배치된다. 상부 금속 스트립(5)은 스트립 결합기(41) 근처로 안내되고, 스트립 결합기에서 금속 스트립(4, 5)들이, 예컨대 스테이플링, 클린칭, 용접, 접착 등에 의해 함께 결합될 수 있다. 스트립 결합은 이에 따라 스트립들 중 어느 하나, 본 실시예에서는 상부 스트립(5)의 선단 근처에서 형성된다. 그 후, 구동부(42)가 개방될 수 있고, 하부 금속 스트립(4)이 이어서 상부 금속 스트립(5)이 고착된 상태로 장치를 통과하도록 당겨지고, 이에 따라 플라스틱 웹(6)도 또한 제2 라미네이터(34)에 도달하고, 연속적인 제조 프로세스가 시작될 수 있다.
설명한 적층 라인(L)에 마련되는 히터에 의해, 제조 프로세스는 사용되는 플라스틱 웹의 특징, 특히 그 융점에 대해 변경, 그리고 구체적으로는 조정될 수 있다. 이에 따라, 융점이 200 ℃보다 큰, 예컨대 약 220 ℃이고, 재결정 온도가 약 190 ℃ 내지 200 ℃인 플라스틱 웹 또는 플라스틱 필름이 사용되는 것이 바람직하다.
히터(29)는 제1 금속 스트립(4)의 온도를 플라스틱 웹의 융점까지, 예컨대 200 ℃가 넘는 온도, 예컨대 약 250 ℃까지 상승시킨다. 플라스틱 웹(6)은 또한 히터(30)에서 예열되는데, 실질적으로 플라스틱 웹의 융점 미만의 온도로, 예컨대 25 ℃ 내지 100 ℃의 온도로 예열된다. 제1 금속 스트립(4)과 플라스틱 웹(6)의 복합체는 후속하여 노(32)에서, 구체적으로 플라스틱 웹의 융점 부근의 온도로, 예컨대 200 ℃ 내지 250 ℃의 온도, 예컨대 약 220 ℃ 내지 230 ℃의 온도로 함께 가열된다.
제2 금속 스트립(5)은 또한 히터(33)에서 플라스틱 웹의 융점보다 높은 온도, 예컨대 200 ℃보다 높은 온도, 예컨대 약 250 ℃의 온도로 예열된다.
제2 라미네이터(34)에서, 금속 스트립(4, 5)과 플라스틱 웹(6)은 이에 따라 플라스틱 웹의 융점 부근의 온도를 갖는다. 후속하여, 히터(35)에서는 특히 바람직하게는 융점보다 높은 온도, 예컨대 220 ℃보다 높은 온도, 예컨대 약 250 ℃로의 추가의 가열이 일어난다. 이 온도에서, 스트립들은 프레스(36)에서 액화된 플라스틱 웹이 삽입된 상태로 함께 결합된다. 온도의 추가 조정은 히터(37)에서 실시되고, 추가의 결합은 플라스틱 웹의 융점 미만의 온도인 프레스(38)에서 일어난다. 냉각 및 응고는 다음에 전술한 냉각기에서의 단계에서 수행된다.
전술한 온도 제어는 단지 예로써 인용된 것이며 사용되는 플라스틱 웹의 특징에 대해 조정된다는 것이 쉽게 이해될 것이다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 금속 제1 외층(1), 하나의 금속 제2 외층(2) 및 외층(1, 2)들 사이에 위치하고 이들과 일체로 결합되는, 적어도 하나의 플라스틱 코어층(3)으로 이루어진 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법으로서, 제1 외층(1)을 위한 제1 금속 스트립(4), 제2 외층(2)을 위한 제2 금속 스트립(5) 및 코어층(3)을 위한 적어도 하나의 플라스틱 웹(6)이 합쳐지고, 압력 및/또는 열의 인가 하에 서로 일체로 결합되는 것인 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법에 있어서,
    제1 금속 스트립(4)과 제2 금속 스트립(5)이 각각 예처리 라인(V)에서 접착 촉진제로 연속적으로 코팅되고, 이어서 권취되며,
    제1 금속 스트립(4) 및 제2 금속 스트립(5)과 플라스틱 웹(6)이 후속하여, 예처리 라인과 별개인 적층 라인(L)에서 합쳐지고, 압력 및 열의 인가 하에 연속적으로 함께 결합되어 복합 웹을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 예처리 라인(V)은 적층 라인(L)보다 높은 속도, 바람직하게는 적층 라인 속도의 적어도 2배의 속도로 작동되는 것을 특징으로 하는 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속 스트립(4, 5)은 각각 예처리 라인(V)에서, 예컨대 사전 클리너 및 사후 클리너에서 클리닝되는 것을 특징으로 하는 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 스트립(4, 5)은 각각 예처리 라인(V)에서, 예컨대 연신-절곡 교정 및/또는 연장을 통해 교정되는 것을 특징으로 하는 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 스트립은 접착 촉진제로 코팅된 후, 예처리 라인(V)에서 가열 및/또는 건조되는 것을 특징으로 하는 복합 웹 또는 복합 시트의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 적어도 하나의 금속 제1 외층(1), 하나의 금속 제2 외층 및 외층(1, 2)들 사이에 위치하고 이들과 일체로 결합되는, 하나의 플라스틱 코어층(3)으로 이루어진 복합 스트립 또는 시트를 제조하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치로서,
    예처리 라인(V)이 제1 금속 스트립(4)과 제2 금속 스트립(5)을 코팅하고, 예처리 라인(V)과 별개인 적층 라인(L)이 플라스틱 웹이 삽입된 상태로 금속 스트립들을 결합시키며,
    예처리 라인(V)은 적어도 하나의 언와인더(unwinder)(7), 하나의 코터(coater)(8) 및 하나의 와인더(9)를 갖고,
    적층 라인(L)은 코팅된 제1 금속 스트립을 위한 적어도 하나의 제1 언와인더(10), 코팅된 제2 금속 스트립을 위한 하나의 제2 와인더(11), 플라스틱 웹을 위한 하나의 제3 와인더(12), 플라스틱 웹이 삽입된 상태로 금속 스트립들을 합치는 하나의 결합기(14) 및 선택적으로 결합기 하류에 있는 하나의 히터 및/또는 프레스(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서, 결합기(14)는, 플라스틱 웹(6)을 제1 금속 스트립(4)과 합칠 수 있는 제1 라미네이터(31) 및 제2 금속 스트립(5)을 제1 금속 스트립(4) 상에 있는 플라스틱 웹(6)과 합칠 수 있는 제2 라미네이터(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 결합기는 제1 금속 스트립을 위한 예열기, 제2 금속 스트립을 위한 예열기, 플라스틱 웹을 위한 예열기 및/또는 제1 금속 스트립과 그 상부에 배치된 플라스틱 웹을 위한 사후 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 히터 및/또는 프레스는 적어도 하나의 히터와, 히터 하류의 하나의 별개의 프레스를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 코터는 적어도 하나의 도포 롤러와 선택적으로 하나의 지지 롤러를 지닌 롤러 코터인 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 예처리 라인(V)은 적어도 하나의 클리너, 예컨대 사전 클리너와 사후 클리너를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 예처리 라인(V)은 적어도 하나의 교정기, 예컨대 연신-절곡 교정기를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
  13. 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 템퍼 롤링(temper-rolling)을 위한 스킨 패스 밀(skin-pass mill)이 예처리 라인(V)에, 예컨대 연신-절곡 교정기 (바로) 상류에 통합되는 것을 특징으로 하는 복합 스트립 또는 시트의 제조 장치.
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