(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの金属基材、少なくとも１つのプラスチック層を含む層状複合材料の製造方法に関する。層状複合材料の特性の使用目的に合わせた調整を単純で信頼性の高い方法で達成するという問題は、以下の点で解決される。当該方法は、金属基材及びプラスチック層を提供するステップと、プラズマコーティングシステムを用いたプラズマコーティングによって金属基材及び／又はポリマー層の表面に沿って接着促進剤層を塗布し、接着促進剤層を製造するためのプラズマコーティングの間に、プラズマコーティングシステムが、少なくとも幾つかの領域において、接着促進剤層の目標とされるプロファイルが、金属基材及び／又はプラスチック層の表面に沿って設定されるように制御されるステップと、接着促進剤層を含む金属基材の前記表面にプラスチック層を接着するステップと、及び／又は、複合材料を製造するために、接着促進剤層を含むプラスチック層の前記表面に金属基材を接着するステップと、を含む。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの金属基材及び少なくとも１つのポリマー層を含む複合材料を製造するプロセスであって、
前記金属基材及び前記ポリマー層を提供するステップと、
プラズマコーティングシステムによるプラズマコーティングによって前記金属基材及び／又は前記ポリマー層の表面の全体に接着促進剤層を塗布するステップであって、前記金属基材及び／又は前記ポリマー層の前記表面の全体にわたる前記接着促進剤層の特定のプロファイルが少なくとも幾つかの領域に確立されるように、前記接着促進剤層が前記プラズマコーティングの間に前記プラズマコーティングシステムを駆動することによって生成されるステップと、
前記複合材料を製造するために、前記接着促進剤層を有する前記金属基材の前記表面に前記ポリマー層を接着させ、及び／又は、前記接着促進剤層を有する前記ポリマー層の前記表面に前記金属基材を接着させるステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記金属基材及び／又は前記ポリマー層の前記表面の全体にわたる前記接着促進剤層の特定のプロファイルが、制御された態様で均質である、又は、前記表面の全体にわたって制御された態様で変化するプロファイルである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマコーティングシステムが複数のプラズマモジュールを含み、
前記プラズマコーティングシステムの駆動が前記複数のプラズマモジュールのうちの少なくとも部分的に別個の駆動を含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のプラズマモジュールが、前記金属基材及び／又は前記ポリマー層の前記表面の全体にわたって特にマトリクスという手法により相互に隣接して配置される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記プラズマコーティングシステムの駆動が、前記プラズマコーティングシステムの少なくとも一部の、特に１又はそれ以上のプラズマモジュールの、前記金属基材及び／又は前記ポリマー層に対する相対位置における変化を引き起こす、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記プラズマコーティングが、
プロセスガスを提供するステップ、
プラズマを発生させるステップ、
前記プラズマ又はプラズマのアフターグローに前記接着促進剤層を生成するための前駆体を供給するステップ、及び、
プラズマ重合接着促進剤層を前記金属基材及び／又は前記ポリマー層の上に少なくとも部分的に堆積させるステップ、
のうちの１又はそれ以上のステップを含む、請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記プラズマコーティングシステムを駆動することにより、前記プラズマコーティングシステム、特に１又はそれ以上のプラズマモジュールの１又はそれ以上のプロセスパラメータ、特に、プラズマ出力、前駆体供給及び／又はプロセスガスに関連するプロセスパラメータにおける変化がもたらされる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記プラズマコーティングシステム、特に該プラズマコーティングシステムの１又はそれ以上のプラズマモジュールが、複数の供給点を有し、
前記プラズマコーティングシステムの駆動が、前記複数の供給点での供給の少なくとも部分的に別個の駆動を含む、請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記プラズマコーティングシステムが、少なくとも部分的に規定された接着強度プロファイルの関数として駆動される、請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記複合材料が、第１の金属基材と第２の金属基材とを含み、
前記ポリマー層が前記第１の金属基材と前記第２の金属基材との間に配置され、前記接着促進剤層が、前記第１及び／又は第２の金属基材に、及び／又は、前記ポリマー層に塗布される、請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の金属基材が第１のプラズマコーティングシステムによってコーティングされ、前記第２の金属基材が第２のプラズマコーティングシステムによってコーティングされる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの金属基材（１，２）及び少なくとも１つのポリマー層（３）を含む複合材料（５，７）を製造するための、特に請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法を実行するための装置であって、
前記金属基材（１，２）及び前記ポリマー層（３）を提供するためのユニットと、
プラズマコーティングによって前記金属基材（１，２）及び／又は前記ポリマー層（３）の表面の全体にわたって接着促進剤層（２ａ）を塗布するためのプラズマコーティングシステム（４，４'，１４）と、
前記金属基材（１，２）及び／又は前記ポリマー層（３）の前記表面の全体にわたる前記接着促進剤層（２ａ）の特定のプロファイルが少なくとも幾つかの領域において確立されることが可能なように、前記接着促進剤層（２ａ）の生成のための前記プラズマコーティングの間に前記プラズマコーティングシステム（４，４'，１４）を駆動するための制御ユニットと、
前記複合材料（５，７）を製造するために、前記促進剤層接着促進剤層（２ａ）を有する前記金属基材（１，２）の前記表面に前記ポリマー層（３）を接着するための、及び／又は、前記接着促進剤層を有する前記ポリマー層（３）の前記表面に前記金属基材（１，２）を接着するためのユニット（６）と、を具備する装置。
【請求項１３】
金属基材（１，２）と、ポリマー層（３）と、該金属機材と該ポリマー層との間に配置された接着促進剤層（２ａ）と、を具備し、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法によって製造される複合材料。
【請求項１４】
前記金属基材（１，２）及び／又は前記ポリマー層（３）の前記表面の全体にわたる前記接着促進剤層（２ａ）の特定のプロファイルが、前記複合材料（５，７）が異なる接着強度を有する複数の領域（Ｉａ，ＩＩａ，ＩＩＩａ，ＩＶａ，Ｉｂ，ＩＩｂ，ＩＩＩｂ，ＩＶｂ）を有するように制御された態様で変化するプロファイルである、請求項１３に記載の複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの金属基材と少なくとも１つのポリマー層とを含む複合材料を製造するプロセス、及び、少なくとも１つの金属基材と少なくとも１つのポリマー層とを含む複合材料を製造する装置に関する。本発明は、さらに、少なくとも１つの金属基材、少なくとも１つのポリマー層、及び、それらの間に配置された少なくとも１つの接着促進剤層を含む複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なタイプの複合材料、例えば２つの薄い金属外層間に熱可塑性ポリマー層を有するサンドイッチシートを使用することは、自動車分野における軽量構造の概念の実施において有利である。これらの複合材料を用いることにより、自動車の構造における軽量化の可能性をさらに高めることができる。さらに、複合材料は、しばしば互いに排他的である様々な有利な特性を提供することができる。例えば一般的なタイプの複合材料は、ポリマー層に起因して、固体シートよりもはるかに軽量であり、同時により高い強度値を提供する。さらに、複合材料は吸音性であり、高い剛性を提供することができる。
【０００３】
ポリマー層の金属基材への接着のために、金属基材とポリマー層との間に接着促進剤層を設け得る。接着促進剤層は、例えばロールコーティング、噴霧又は浸漬コーティングなどの湿式化学方法を用いて、金属ストリップに塗布される。
【０００４】
しかし、複合材料は、顧客固有の要件に応じて、異なる特性を有する領域を有することが必要な場合がある。これは、異なる領域が異なる要求を受け得るので必要であり得る。例えば特定の領域は他の領域よりも高い変形度を受け得る。車体要素として層状複合材料を使用する場合には、同様に、事故の際に特定の特徴を有するか又は特定の特性を示す領域があることが望ましい場合がある。原則的には、これを、例えば相応して調整された外層又はポリマー層によって達成することが考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これは複雑な製造プロセスをもたらす。
【０００６】
この先行技術から進んで、本発明の目的は、複合材料の特性がそれぞれの最終用途に合わせて調整されるように、簡単な方法で、そして信頼性の高いプロセスで、複合材料の特性の一致を達成することができるプロセス、装置及び複合材料を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明の第１の教示によれば、一般的なタイプのプロセスにおいて、以下の点で達成され、プロセスは、
金属基材及びポリマー層を提供するステップと、
プラズマコーティングシステムによるプラズマコーティングによって金属基材及び／又はポリマー層の表面全体に接着促進剤層を塗布し、金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたる接着促進剤層の特定のプロファイルが少なくとも幾つかの領域に確立されるように、接着促進剤層は、プラズマコーティング中にプラズマコーティングシステムを駆動することによって生成されるステップと、
複合材料を製造するために、接着促進剤層を有する金属基材の表面にポリマー層を接着させ、及び／又は接着促進剤層を有するポリマー層の表面に金属基材を接着させるステップとを含む。
【０００８】
第１に、金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたってプラズマコーティングによって接着促進剤層を塗布することによって達成されるのは、複合材料の個々の層間の非常に強い接着特性を達成することが可能であることである。この種の接着特性は、例えば湿式化学方法、例えばロールコーティング、噴霧又は浸漬コーティングを適用した従来の接着促進剤層で今まで達成することができていない。
【０００９】
同時に、プラズマコーティング中のプラズマコーティングシステムの駆動によって達成されることは、コーティング中の接着促進剤層の生成の正確な影響を達成することが可能であることである。この効果は、既存のプロセスでは不可能であった、金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたる接着促進剤層の制御されたプロファイルが達成されることである。例えばコーティング中にのみ生じる偏向（金属ストリップの場合、例えばストリップ走行速度の変化）を考慮することも可能である。
【００１０】
接着促進剤層の制御されたプロファイルの確立は、金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたる接着促進剤層の特性（例えば接着促進剤層の厚さ、接着促進剤層の密度、接着促進剤層の組成、接着促進剤層の表面構造等）が制御されていることを意味することが特に理解される。これにより、結果として生じる接着強度を、局所的に正確で資源効率の良い態様で調整することができる。
【００１１】
接着促進剤層の制御されたプロファイルの確立は、例えば接着促進剤層についての特定の特性に関する仕様に基づき得る。同様に、プラズマコーティングシステムが駆動されたことに基づいて使用される接着強度に関して詳述されることが考えられる。
【００１２】
表面全体にわたるコーティングは、例えば金属基材及び／又はポリマー層及びプラズマコーティングシステムの相対的な移動によって達成することができる。
【００１３】
複合材料は、また、２又はそれ以上の金属基材及び／又は２又はそれ以上のポリマー層を有し得る。この点において、金属基材は、少なくとも１つの金属基材を意味すると理解される。複合材料は、例えば金属基材としての２つの金属外層と、例えば、それら間に配置された熱可塑性ポリマー層とを有するサンドイッチシートである。
【００１４】
同様に、２又はそれ以上のプラズマコーティングシステムを設けることが可能である。これに関して、プラズマコーティングシステムは、少なくとも１つのプラズマコーティングシステムを意味すると理解される。例えば各金属基材及び／又はポリマー層に対して１つのプラズマコーティングシステムが設けられる。
【００１５】
金属基材は、例えばシートであるか、又はストリップ状であり、例えば金属ストリップである。ストリップは、例えばそれが巻き戻されるコイルによって提供され得る。例えばストリップのコーティングは、例えばラミネートシステムにおける個々の層の接着ステップと一致して達成される。
【００１６】
金属基材は、例えば未コーティング又はコーティングされた基板である。例えば金属基材は、鋼、特にステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、亜鉛、銅、チタン、又はこれらの組み合わせからなる。コーティングされた金属基材は、亜鉛コーティング、亜鉛／マグネシウムコーティング、又はクロムコーティングされ得、又はアルミニウム系コーティングを有し得る。例えば金属基材は、電解亜鉛めっき又は電解クロムめっきされているか、又は亜鉛系又はアルミニウム系溶融コーティングを受けている。
【００１７】
ポリマー層は、例えばポリマー、好ましくは熱可塑性ポリマーである。
【００１８】
本発明によるプロセスの好ましい構成において、金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたる接着促進剤層の特定のプロファイルは、制御された態様で均質であるか、又は表面全体にわたって制御された様式で変化するプロファイルである。
【００１９】
制御された態様で均一な接着促進剤層のプロファイルが提供されれば、資源効率の上昇を達成することが可能である。例えばプラズマコーティング中のプラズマコーティングシステムの駆動は、前駆体材料などの資源が最適に使用されるように、コーティングのストリップ速度への一致を達成することができる。
【００２０】
特に有利な構成において、表面全体にわたって制御された様式で変化する接着促進剤層のプロファイルが想定される場合、意図的に不均一な接着強度を正確に確立することが可能である。例えば（後の段階で）高められた変形を受ける層状複合材料の領域は、個々の層の剥離を防止するために、高い接着強度を備え得る。例えば衝突時に意図的に剥離する車体要素として使用される複合材料の領域は、接着強度が低下して選択的に提供され得る。この場合のプラズマコーティングシステムの駆動は、また、ストリップ速度の変化など、コーティング中に生じる変化を考慮に入れることが可能である。
【００２１】
本発明のプロセスの１つの有利な構成では、プラズマコーティングシステムは複数のプラズマモジュールを含み、プラズマコーティングシステムの駆動はプラズマモジュールの少なくとも部分的に別個の駆動を含む。これは、特に、制御された態様で変化する接着促進剤層のプロファイルを達成する方法を提供する。接着促進剤層の塗布における所要の局所精度は、例えばプラズマモジュールの配置及び数によって達成することが可能である。要求に応じて、個々のモジュールに基づいて、柔軟に配置を変更、拡張又は縮小することができる。複数のプラズマモジュールは、例えば２つのプラズマモジュール、３つのプラズマモジュール、４つのプラズマモジュールなどであり得る。
【００２２】
本発明のプロセスのさらなる構成では、複数のプラズマモジュールは、金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたって、特にマトリクス状に、互いに隣接して配置される。これはまた、プラズマコーティングシステムの個々のプラズマモジュールの比較的簡単な配置によって、接着促進剤層の複雑なプロファイルを達成することを可能にする。例えば２又はそれ以上のプラズマモジュールを隣接して配置し得る。例えば２又はそれ以上のプラズマモジュールが第１の方向に沿って互いに平行に配置され得、及び／又は２又はそれ以上のプラズマモジュールが第２の方向（例えば第１の方向に対して横方向）に互い平行に配置され得る。例えばプラズマモジュールは、２×１マトリクス、１×２マトリクス、２×２マトリクス等のマトリクス状に配置される。例えば金属基材及び／又はポリマー層が細長い場合、長手方向に見たプラズマモジュールは、例えば互いの裏側に及び／又は互いの横に配置され得る。
【００２３】
本発明のプロセスの１つの構成では、プラズマコーティングシステムの駆動は、金属基材に対して、及び／又はポリマー層に対して、プラズマコーティングシステムの少なくとも一部、特に１又はそれ以上のプラズマモジュールの相対位置の変化をもたらす。これは、特に、プラズマコーティングシステム又は個々のプラズマモジュールのプロセスパラメータを変更する必要がなくても、制御された態様で変化する接着促進剤層のプロファイルを達成する方法を提供する。その代わりに、プラズマコーティングシステム又はその一部、例えば１つのプラズマモジュールをコーティング中に移動することができる。しかし、原理的には、制御されたプロファイルを確立するために、プラズマコーティングシステムの駆動の他の構成と組み合わせて、この構成も可能である。
【００２４】
本発明のプロセスのさらなる構成において、プラズマコーティングは、
プロセスガスを提供するステップと、
プラズマを発生させるステップと、
プラズマ又はプラズマアフタグローに接着促進剤層を生成するための前駆体を供給するステップと、
プラズマ重合接着促進剤層を金属基材及び／又はポリマー層上に少なくとも部分的に堆積させるステップとのうちの１つ以上を含む。
【００２５】
このようなプラズマコーティング操作の場合には、接着促進剤層全体にわたる接着強度の効率的で正確な調整が可能であることが分かった。好ましくは、プラズマコーティングは大気圧下で達成される。これにより、真空チャンバ又は圧力チャンバを設ける必要がないので、プラズマコーティングを比較的簡単な方法で実施することができる。プラズマは、例えば第１の電極と第２の電極との間で発生され得る。この場合、金属基材は有利には同様に電極の１つを構成し得る。接着促進剤層の厚さは、例えば２〜５０ｎｍであり得、又はこれらの値の間で変化し得、信頼性の高い接着強度及び接着強度の調整の十分な自由度をもたらす。
【００２６】
前駆体は、例えば粉末状、液体状又は気体状であり得る。例えば液体前駆体を霧化し、キャリアガスと共にエアロゾルとして送り込まれることが可能である。前駆体は、例えば有機酸、特に有機カルボン酸、好ましくはアクリル酸又はメタクリル酸を含む。前駆体は、例えばアリルアミン、アリルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン及び／又は（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシランを含み得る。
【００２７】
プロセスガスは、例えばＮ２、ＣＯ２、Ａｒ及び／又はＨｅを含む。さらに、プロセスガスは、反応性ガスとして水素を含み得る（例えば、最大５％）。
【００２８】
本発明のプロセスのさらなる構成では、プラズマコーティングシステムの駆動は、プラズマコーティングシステム、特に１又はそれ以上のプラズマモジュールの１又はそれ以上のプロセスパラメータ、特にプラズマ出力、前駆体供給及び／又はプロセスガスに関連するプロセスパラメータの変化をもたらす。プラズマコーティング操作中の１又はそれ以上のプロセスパラメータの変化は、特に、制御された態様で変化する接着促進剤層のプロファイルを達成する方法を提供する。単一のプラズマモジュール内の１つのプロセスパラメータが変更される場合、接着促進剤層のプロファイルの空間分解能のさらなる向上が達成されることが可能である。プラズマ出力に関するプロセスパラメータは、例えば、電極電圧の変化であり得る。前駆体供給に関連するプロセスパラメータの変化は、例えば、前駆体の組成又は前駆体の流速の変化であり得る。プロセスガスに関連するプロセスパラメータの変化は、例えば、プロセスガスの組成又はプロセスガスの流量の変化であり得る。
【００２９】
プラズマコーティングシステムの駆動は、同様に、空間分解能をさらに高めるために、プラズマコーティングシステムのプラズマモジュールの一部のみにおける１又はそれ以上のプロセスパラメータの変化であり得る。
【００３０】
本発明のプロセスのさらなる構成では、プラズマコーティングシステム、特にプラズマコーティングシステムの１又はそれ以上のプラズマモジュールは、複数の供給点を有し、プラズマコーティングシステムの駆動は、複数の供給点での供給の少なくとも部分的に別個の駆動を含む。これは、接着促進剤層の制御されたプロファイルの空間分解能をさらに高めることが可能である。供給の駆動は、例えば供給パラメータ、例えば前駆体組成又は体積、又はプロセスガス組成又は体積における変化を達成することが可能である。
【００３１】
本発明のプロセスのさらなる構成では、プラズマコーティングシステムは、少なくとも部分的に規定された接着強度プロファイルの関数として駆動される。したがって、例えば、接着促進剤層の特定のプロファイルが次いで決定される、空間的に分解された接着強度プロファイルを規定することが可能である。この目的のために、例えば、プラズマコーティングシステムの駆動を少なくとも部分的に行う制御ユニットが設けられる。例えば、プラズマコーティングシステムが接着促進剤層の特定のプロファイルの確立のために駆動される方法は、１又はそれ以上の特徴及び／又は１又はそれ以上の計算モジュールに基づいて決定することができる。好都合なことに、ここでは、ストリップ状の金属基材及び／又はポリマー層の場合の進行中のストリップ速度を考慮することが可能である。
【００３２】
本発明のプロセスのさらに有利な構成では、複合材料は第１の金属基材と第２の金属基材とを含み、ポリマー層は第１の金属基材と第２の金属基材との間に配置され、接着促進剤層は第１の金属基材及び／又は第２の金属基材及び／又はポリマー層に塗布される。このようにして、本発明のプロセスの構成を、特にサンドイッチシートの製造に使用することが可能である。上記金属基材に関する実施形態は、第１の金属基材及び第２の金属基材に塗布可能である。これらの第１の金属基材及び第２の金属基材は同じであっても異なっていてもよい。３又はそれ以上の金属基材を設けることも可能である。
【００３３】
本発明のプロセスのさらなる有利な構成では、第１の金属基材は第１のプラズマコーティングシステムによってコーティングされ、第２の金属基材は第２のプラズマコーティングシステムによってコーティングされる。ここでは、第１のプラズマコーティングシステム及び／又は第２のプラズマコーティングシステムが上記プラズマコーティングシステムとすることが可能である。上記のようなさらなるプラズマコーティングシステムを提供することも可能である。ここでのプラズマコーティングシステムはまた、上記のもののうちの個々の特徴を独立して有し得る。例えば、プラズマコーティングシステムは同じでも異なっていてもよい。
【００３４】
このようにして、２つの金属基材の、それらの間に配置されたポリマー層に対する接着強度の制御された調整が可能である。したがって、複合材料の２つの層間の領域全体（すなわち、２次元的に）だけでなく制御された態様で接着強度を調整することが可能であるが、積層複合材料の異なる層に関して、すなわち、さらなる次元（すなわち、３次元的に）接着強度を調整することも可能である。例えば、制御された態様で層が剥離する点だけでなく、どの層が応力下で制御された態様で剥離するかを調整することが可能である。
【００３５】
本発明の第２の教示によれば、特に、本発明のプロセスを実行するための一般的なタイプの装置において、冒頭で述べた目的は、以下の点で達成される。当該装置は、
金属基材及びポリマー層を提供するユニット、
プラズマコーティングによって金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたって接着促進剤層を塗布するためのプラズマコーティングシステム、
金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたる接着促進剤層の特定のプロファイルが少なくとも幾つかの領域で確立されることが可能なように、接着促進剤層の生成のためのプラズマコーティング中にプラズマコーティングシステムを駆動するための制御ユニット、
複合材料を製造するために、接着促進剤層を有する金属基材の表面にポリマー層を接着する、及び／又は金属基材を、接着促進剤層を有するポリマー層の表面に接着するためのユニットを具備する。
【００３６】
上述したように、プラズマコーティングによって金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたって接着促進剤層を塗布することにより、複合材料の個々の層間で非常に高い接着特性が達成される。さらに、制御ユニットを提供することによって、コーティング中の接着促進剤層の生成の正確な影響を達成することが可能であるように、プラズマコーティング中にプラズマコーティングシステムの駆動が達成される。このようにして、結果得られた接着強度を局所的に正確で資源効率の良い態様で調節することが可能である。
【００３７】
本発明の装置の有利な構成に関しては、本発明のプロセス、及び装置に対応して適用されるその構成に関連する詳細が参照される。
【００３８】
より詳細には、プロセスの好ましい実施形態のプロセスステップの前後の記載は、また、装置の好ましい実施形態によるプロセスステップの実行のための対応する手段又はユニットの開示を構成する。プロセスステップを実行する手段の開示はまた、対応するプロセスステップの開示を構成する。
【００３９】
本発明の方法の第３の教示では、冒頭に述べた目的は、複合材料が本発明のプロセスによって製造されたという点で一般的なタイプの複合材料において達成される。
【００４０】
本発明の複合材料の１つの構成では、金属基材及び／又はポリマー層の表面全体にわたる接着促進剤層の特定のプロファイルは、制御された態様で変化するプロファイルを有し、その結果、複合材料は、異なる接着強度を備えた領域を有する。
【００４１】
公知の複合材料とは対照的に、本発明の複合材料の構成は、改善された接着強度を有する。さらに、本発明の複合材料の構成は、正確に調整された変化する接着強度を有し、接着促進剤層内で局所的に接着強度を制御することが可能であるだけでなく、異なる接着促進剤層を制御された態様で互いに合わせることも可能である。
【００４２】
本発明は、図面との関連で実施例を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明のプロセスの実施例を実施するための本発明の装置の実施例の概略図である。
【図２】図２は、本発明の複合材料の実施例の概略断面図である。
【図３】図３は、プラズマコーティング工程の実施例である。
【図４】図４は、プラズマコーティング工程の異なる実施例を示す。
【図５】図５は、プラズマコーティング工程の異なる実施例を示す。
【図６】図６は、プラズマモジュールの別の配置の概略上面図である。
【図７】図７は、制御されたプロセスパラメータの順序の概略図である。
【図８】図８は、プロファイルが制御された態様で変化する接着促進剤層を有する金属基材の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、本発明のプロセスの実施例を実施するための本発明の装置の実施例の概略図を示す。提供される金属基材は、巻き戻し装置（図示せず）によってコイル１'，２'から巻き戻される第１及び第２の金属ストリップ１，２である。第３のコイル３'上には、熱可塑性中間層３が設けられている。このようにして、金属基材及びポリマー層の提供のためのユニットが満たされる。各金属ストリップ１，２は、プラズマコーティングシステム４，４'によってプラズマコーティングされ、プラズマコーティングシステムは、プラズマコーティングによって金属ストリップ１，２のそれぞれの表面全体にわたって接着促進剤層を塗布することに役立つ。考えられる代替手段では、一方又は両方のプラズマコーティングシステム４，４'が、一方の側又は両側でポリマー層３をコーティングする。この場合、各プラズマコーティングシステム４，４'は、２つのプラズマモジュール４ａ，４ｂ又は４ａ'，４ｂ'を有する。これらのプラズマモジュール４ａ，４ｂ又は４ａ'，４ｂ'は、ストリップ走行方向（矢印で示す）に連続に配置されている。プラズマモジュールのさらなる詳細は、さらに以下に説明される。ポリマー層３に面する２つの金属ストリップ１，２のそれぞれの内面をコーティングした後、金属ストリップ１，２及びポリマー層３を積層接着させて、複合材料５をストリップ状に形成する。これは、積層ユニット６によって達成され、積層ユニットは、層状複合材料５を製造するために、接着促進剤層を有するそれぞれの金属ストリップ１，２の表面にポリマー層３を接着するためのユニットとして機能を果たし、同様に概略的な形態で示される。プラズマ重合接着促進剤層での金属ストリップ１，２のプラズマコーティングは、積層ユニット６による積層後の複合材料５の有利な接着強度を達成することができる。
【００４５】
図１に示される装置は、また、接着促進剤層を生成するためのプラズマコーティング中に、プラズマコーティングシステム４，４'のプラズマモジュールを別個に駆動するための制御ユニット（図示せず）を有する。したがって、特定のプロファイル、例えば、少なくとも幾つかの領域において金属ストリップ１，２の表面全体にわたって制御された態様で変化する接着促進剤層のプロファイルを確立することが可能である。
【００４６】
プラズマコーティングは、好ましくは大気圧で開始する。これは、プロセスガスを供給すること、プラズマを発生させること、接着促進剤層の生成のための前駆体をプラズマ又はプラズマアフターグローに供給すること、プラズマ重合接着促進剤層をそれぞれの金属ストリップ１，２上に堆積させることを含む。
【００４７】
図２は、複合材料５からストリップ状に製造された複合シート７の形態で本発明の複合材料の実施例の概略断面図を示す。複合シート７は、２つの金属外側シート１，２、例えば鋼板を含む。各金属外側シート１，２は、熱可塑性ポリマー層３に面するプラズマ重合接着促進剤層１ａ，１ｂを備えた表面を有し、これらは局所的に特定の態様で使用領域に適合するプロファイルを有する。
【００４８】
図３は、例として、ここでは金属ストリップ２についてのプラズマコーティング工程の実施例を示す。したがって、プラズマコーティングは、例えば、プラズマモジュール４'，４ｂ，４ａ'，４ｂ'において開始することが可能である。プロセスガス８は、第１の電極９と第２の電極１０との間を流れる。プラズマ１２は、第１の電極９と第２の電極１０との間に形成される。プラズマアフターグロー（plasma afterglow）は、金属ストリップ２の表面まで延在し得る。エアロゾル１１はプラズマアフターグロー１３に供給される。エアロゾルは、キャリアガス及び液体前駆体によって形成され、プロセスガス８及びプラズマとともに、金属ストリップ２の内側に案内される。これは、金属ストリップ２上の接着促進剤層２ａとしてのプラズマ重合前駆体の堆積をもたらす。プラズマ１２又はプラズマアフターグロー１３は、金属ストリップ２の表面及びエアロゾル中に存在する前駆体を活性化させる。金属ストリップ２とプラズマコーティングシステム４，４'との相対移動によって、金属ストリップ２上のプラズマ重合接着促進剤層２ａによって非常に薄いコーティングが増加し、その厚みは、例えば、２〜５０ｎｍ、好ましくは５〜３０ｎｍである。
【００４９】
図４は、ここでは金属ストリップ２の一例としてのプラズマコーティング工程の別の実施例を示す。この場合のプラズマ１２は、金属ストリップ２の両側に配置された電極９'，１０'によって発生される。矢印で示すように、エアロゾル１１はプラズマ１２に供給され、それによってプラズマ重合接着促進剤層２ａが金属ストリップ上に堆積する。エアロゾルではなく、ガス前駆体を送り込むことも可能である。
【００５０】
図５は、金属ストリップ２についてのさらなる例として、プラズマコーティングステップのさらなる別の実施例を示す。プラズマ１２は、第１の電極９''と第２の電極として機能する金属基材２との間で発生される。
【００５１】
図６は、プラズマモジュールの別の配置の概略平面図を示す。この場合、２つのプラズマモジュール１４ａ，１４ｂを含むプラズマコーティングシステム１４が、ここでは金属ストリップ２である金属基材上に設けられるが、金属ストリップ１であってもよい。プラズマモジュールは、例えば、図３〜図５に示すように構成され、図１に示すように使用され得る。図１に示すプラズマモジュール４ａ，４ｂ，４ａ'，４ｂ'とは対照的に、プラズマモジュール１４ａ，１４ｂは、互いの裏側にではなく、互いに平行に、言い換えれば、矢印によって示すストリップ走行方向とは直角に配置されている。プラズマコーティングシステム１４は、プラズマコーティングによって金属基材２の表面全体にわたって接着促進剤層を塗布する。接着促進剤層２ａの生成のために、プラズマコーティングシステム１４は、金属ストリップ２の表面全体にわたって制御された態様で変化する接着促進剤層のプロファイルが、少なくとも一部の領域で確立されるようにプラズマコーティング中にここで駆動される。
【００５２】
このために、図７は、制御されるプロセスパラメータの順序の概略図を示す。この図は、ｘ軸１６に沿った時間、及びｙ軸１７に沿ったプラズマモジュール１４ａのプロセスパラメータ１８ａと、プラズマモジュール１４ｂのプロセスパラメータ１８ｂの大きさを示す。プラズマコーティングシステム１４は、時間の経過とともにプラズマコーティングシステム１４のプラズマモジュール１４ａ，１４ｂのプロセスパラメータの変化が達成されるように駆動される。プロセスパラメータは、接着促進剤層によって達成される接着強度に影響し得る。この場合、プロセスパラメータの高い値は高い接着強度を達成し、プロセスパラメータの低い値は低い接着強度を達成する。プロセスパラメータは、例えば、プラズマ出力、前駆体供給又はプロセスガスに関連し得る。
【００５３】
この例では、セクションＩのプラズマモジュール１４ａのプロセスパラメータ１８ａは低レベルであり、セクションＩＩ及びＩＩＩでは中レベル、セクションＩＶでは高レベルである。セクションＩのプラズマモジュール１４ｂのプロセスパラメータ１８ｂは中レベル、セクションＩＩが高レベル、セクションＩＩＩが中レベル、セクションＩＶが高レベルである。もちろん、対応する態様で他のプロファイルを提供することも可能である。プラズマパラメータ１８ａ，１８ｂの制御は、例えば、所望の接着強度プロファイルから接着促進剤層の特定のプロファイルを導出し、これを使用してプロセスパラメータの制御を生成することに基づき得、そのために、例えば、１又はそれ以上の特徴及び／又は１又はそれ以上の計算モデルを使用することができる。接着促進剤層２ａが特定のプロファイルで塗布される場合、これにより所望の接着強度プロファイルが得られる。有利には、ここでは、金属ストリップ２の進行中のストリップ速度を考慮することが可能である。
【００５４】
図８は、プラズマ重合接着促進剤層２ａでのコーティング後の金属ストリップ２を示す。プラズマモジュール１４ａによってコーティングされた領域では、セクションＩａの金属ストリップ２は低い接着強度を有し、セクションＩＩａ及びＩＩＩａは適度な接着強度を有し、セクションＩＶａでは高い接着強度を有する。プラズマモジュール１４ｂによってコーティングされた領域では、セクションＩｂの金属ストリップ２は適度な接着強度を有し、セクションＩＩｂでは高い接着強度、セクションＩＩＩｂでは中程度の接着強度、セクションＩＶｂでは高い接着強度を有する。
【００５５】
例えば、金属ストリップ１の表面上に、接着促進剤層の同一又は異なるプロファイルを確立することができる。上述したように、金属ストリップ１，２及びポリマー層３は、複合材料５又は複合シート７を製造することができる。プラズマコーティングによって金属ストリップの表面全体にわたり制御されたプロファイルに従って接着促進剤層を塗布することによって、結果得られた接着強度を局所的に正確で資源効率の良い態様で調整することが可能になる。最終的に、接着強度は、３次元（重なって配置された金属基材の表面上）の信頼できるプロセスによって調整することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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