JPH08507984A - 被覆金属を製造するための方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 焼入れ装置を有する被覆金属を製造するための方法と装置であって、この装置においては、冷却液の噴流は、水槽内の冷却液の液面下に沈められたノズルによって被覆金属に向けられ、そして冷却液は、正確に被覆金属の冷却を制御するために、水槽内に再循環されかつ再冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】 被覆金属を製造するための方法とその装置 本発明は、金属基板に１枚以上の高分子化合物の薄膜を接着したものからなる 被覆物を製造するための方法と装置に関するものである。特に、本発明は、この ような被覆金属を焼入れするための方法と装置に関する。 英国特許ＧＢ−１３２４９５３号には、ポリオレフィンの薄膜を金属薄板の両 側面に同時に貼り合わせることが記載されている。金属にポリオレフィンがうま く接着するように、こうして得られたラミネートは次に、ポリオレフィンの融点 を越える温度になるまで加熱され、その後冷却される。英国特許ＧＢ−１３２４ ９５３号のラミネートは、ポリオレフィンの軟化点を下回るまでこのラミネート の温度を低下させるために押込み空気によって冷却され、次に散水による最後の 急冷がなされる。 しかし、英国特許ＧＢ−１３２４９５３号の方法にによる焼入れは、部分的に 結晶質の被覆、すなわちこの場合ではα型の結晶性を有するポリプロピレンの被 覆になることが判明している。この場合、部分的に結晶質の被覆では不連続部分 が形成されるので、このラ ミネートが製品に造形されるものであれば、この方法は特に避けるべきである。 欧州特許ＥＰ−Ｂ−０３１２３０９号は、ほぼ１８０°Ｃを下回る空気によっ てまたは噴水焼入れによって、より高い温度から冷却するときに生じる諸問題を 扱っている。欧州特許ＥＰ−Ｂ−０３１２３０９号の方法は、部分的にα型の結 晶性を有するようになるポリプロピレン被覆の傾向を、ラミネートの被覆面に接 するようにラミネートを冷却液に浸けることによって、減少または除去する。こ の焼入れ方法は、実質的にスメクチックな結晶性ではなく部分的にα型の結晶性 を有するポリプロピレン被覆のラミネートが造形されるときに生じる不連続部分 を形成するこのラミネートの傾向を減少または除去する。 欧州特許ＥＰ−Ｂ−０３１２３０９号いおいては、浸水は、冷却液が均質で間 断のない連続的な流れとして被覆に接触することによってなされる。この冷却液 は、例えば水槽が使用されている場合に生じるように、ラミネートによって温め られないように連続的に再循環され、かつ再冷却される。周囲温度まで熱交換を 行うために水がラミネート面を流れるように、冷却液は、堰（せき）としても作 用するディストリビュータバーからこのラミネートを浸すことが望ましい。 欧州特許ＥＰ−Ｂ−０３１２３０９号に記載されて いる様々なラミネートの浸水方法は、はね返りやラミネートの不均等な冷却を防 止するため、流量を注意深く制御する必要がある。冷却液の不均等な逆流は、不 均等な冷却を引き起こし、そして焼入れのきずができる。このような見苦しい焼 き入れのきずができるだけではなく、不均等な冷却は結晶構造を有する被覆を生 じさせることがある。 本発明の目的は、被覆金属の不均等な冷却とこれによって発生する諸問題を解 消する装置と方法とを提供することである。 本発明によれば、高分子化合物で被覆された金属薄板を製造するための装置で あって、この装置には、冷却液を収める水槽を含む被覆金属を焼入れする手段と 、冷却液面下において被覆金属に対し温度Ｔ_qの液体噴流を少なくとも１回方向 づける手段と、そして水槽からこの方向づけ手段に冷却液を再循環させかつ冷却 液の温度を温度Ｔ_qに調整する手段とが含まれている高分子化合物で被覆された 金属薄板を製造するための装置が供される。 この高分子化合物は高分子化合物の薄膜であることが好ましく、この場合この 装置にはさらに、ロール間隙に金属薄板と高分子化合物の薄膜の帯を送る手段と 、この薄膜を金属薄板に最初に接触させるために高分子化合物の薄膜の第１の接 着点の上で金属薄板を第１ の温度Ｔ₁に加熱する手段と、そしてこの薄膜を金属薄板と相互作用させかつこ の薄板に接着させるために上記の結果として被覆された金属を第２の温度Ｔ₂に 再加熱する手段とが含まれている。 工程線の速度に無関係にほぼ一定の温度Ｔ₃で焼入れ手段に入るために、共同 出願中の英国特許願第９３０６１４０号に記載されているように、再加熱に続い て、被覆金属は加熱ないし冷却域内において加熱されるか、または冷却される。 被覆金属はラミネートでもよい。高分子化合物は代替物として、押出し被覆、 粉体散布被覆、浸漬被覆などでもよい。 驚くべきことに、沈水させた方向づけ手段を使用すると、よく制御された急速 で、均等な被覆金属の冷却が可能になり、そして高分子化合物の薄膜の所望の非 晶質構造を形成することが判明した。 この方向づけ手段は１本のノズルか、またはほぼ水平に一直線に並んだ１列の ノズルから成ることが望ましい。各ノズルが被覆金属の移動方向に冷却液の噴流 を向けるように、これらのノズルはそれぞれ、通常は被覆金属の移動方向に対し て鋭角に傾斜しているスリットまたは穴を形成する。 そのほか、この方向づけ手段は、噴流が鋭角と１８０°をちよっと越えた角度 との間のどのような角度に も向けられるように、調整することができる。しかしながら、この角度は水平面 より３０°少ない角度が最も好ましい。 各ノズルには、スリットにより隔てられている上部リップと下部リップが含ま れることが、望ましい。通常、これらのリップの１つは固定されており、他のリ ップは、スリットの寸法を調節するために、ほぼ垂直に移動させることができる 。下部リップは固定されており、そして上部リップは可動であることが、好まし い。 各ノズルの複数のリップの少なくとも１つは、その他のリップに向かうか、ま たはそれから離れるようにこのリップの少なくとも一部を回転させる手段が含ま れていれば、有利である。この回転によって、スリットの寸法の微調整が達成で きる。個々のリップの回転により、方向づけ手段の幅全体にわたる各ノズル間の 変動の補正を行うための微調整が可能になっている。回転手段は通常、１つのリ ップ内にほぼ水平な１つの溝と、そして溝の下のリップ部分を偏向させる手段と を含んでいる。この偏向手段は、例えばねじである。 一般的に、温度Ｔ_qの液体が先ず開口部を通り、そして次に個々のノズルによ って導かれるように、方向づけ手段には更に、ノズルの背後にほぼ水平な開口部 がある。 再循環手段は典型的な場合、ポンプと熱交換器から成る。方向づけ手段からの 液体の流量は、さらに例えばポンプまたは制御弁によって調整することができる 。典型的な場合、流量は工程線の速度、金属の厚さおよび／または高分子化合物 の薄膜の厚さに応じて増加させることができる。方向づけ手段は５ｍｍから２０ ０ｍｍの範囲で沈水させることが望ましい。 被覆金属は先ず水槽において冷却液の平坦な表面に接触し、そしてその直後に 金属の被覆面にそって噴流される冷たい液体よって、急速かつ均等に焼入れされ るので、上記の沈水範囲は、逆流やはね返しの危険なしに均等な冷却を行うのに 最も有利であることが判明した。更に沈水ノズルの使用により、冷却液の最適な 循環が可能になり、そして例えば単純な水浴が用いられていれば、起こる恐れが ある水槽内の局所的な冷却液の加熱を防止することができる。 本発明のもう１つの側面によれば、高分子化合物で被覆された金属薄板を製造 するための方法であって、この方法は、冷却液面下において被覆金属に対し温度 Ｔ_qの液体噴流を少なくとも１回噴射することによって冷却液を収めている水槽 内でラミネートを急速かつ均等に焼入れすることと、そしてこの冷却液を再循環 させかつ被覆金属の焼入れのために冷却液の温度を温度Ｔ_qに調整することとを 含む、高分子化合物で被覆 された金属薄板を製造するための方法を提供する。 この高分子化合物は高分子化合物の薄膜であることが好ましく、そしてこの方 法はさらに、高分子化合物の薄膜の第１の接着点の上で金属薄板を第１の温度Ｔ₁ に加熱する段階と、高分子化合物の薄膜をロール間隙内で予熱された金属に貼 り付ける段階と、そしてこの薄膜を金属薄板と相互作用させかつ薄板に接着させ るために被覆金属を第２の温度Ｔ₂に再加熱する段階とを含む。本方法は、被覆 金属が工程線の速度に無関係にほぼ一定の温度Ｔ₃で水槽に入るように、共同出 願中の我々の特許にしたがって、被覆金属の焼入れの前に、被覆金属を加熱およ び／または冷却することを含む。被覆金属はラミネートでもよい。またその代わ りに被覆金属は、押出し被覆、粉体散布被覆、浸漬被覆などでもよい。 本発明の更にもう一つの側面によれば、高分子化合物で被覆された金属薄板を 焼入れするための装置であって、この装置は、冷却液がほぼ一杯に満たされるよ うになっている底面壁と側壁を有するタンクと、冷却液面下でこのタンクの側壁 に取り付けられている配水ブロックであって、かつ温度Ｔ_qの液体を被覆金属に 向けて噴射する調整可能なスロットを有する配水ブロックとを含む高分子化合物 で被覆された薄板金を焼入れするための装置を提供する。 添付の図面を参照しながら、以下に本発明の好ましい１実施例が示される。た だし、これは１つの例証としての意味しかない。 図１は、金属帯板に高分子化合物の薄膜を貼り合わせるための装置の略図であ る。 図２は、図１の装置に用いられているノズルの横断面図である。 図３は、両側面に高分子化合物の薄膜を有する金属帯板のラミネートを焼入れ するための配水装置の横断面図である。 第１図において、本装置は、金属帯板１５が通過する第１のローラ１０と、高 分子化合物の薄膜２５が通過する第２のローラ２０と、金属帯板１５に高分子化 合物の薄膜２５を接合させるピンチロール３０、３５と、高分子化合物／金属の ラミネート５０を沈水させかつ冷却液の噴流をラミネートに向ける焼入れ装置４ ０とを含むことが判る。 予熱器６０はローラ１０とピンチロール３０、３５との間に配置され、そして ピンチロール３０、３５で貼り合わされる前に高分子化合物の薄膜の最初の接着 点の上で金属帯板１５を温度Ｔ₁まで予熱する役割を果たす。第２の加熱器７０ は、ピンチロール３０、３５と焼入れ装置４０との間に配置され、そして予熱温 度Ｔ₁より高くかつ高分子化合物の薄膜の融点より高 い温度Ｔ₂までラミネートを再加熱する役割を果たす。ラミネートの温度Ｔ₃が工 程線の速度に無関係に一定に保たれるように、ラミネートが焼入れ装置４０に入 るときラミネートの温度Ｔ₃を制御するため、活性加熱／冷却域が通常、加熱器 ７０と焼入れ装置４０との間に用いられる。 焼入れ装置４０には、水のような冷却液９０を収めるための水槽８０と、この 水槽から液体を引き出すポンプ１００と、このポンプにより送られた液体を冷却 する熱交換器１１０と、そしてこの熱交換器１１０からの冷却された液体を受け 入れ、かつ焼入れ温度Ｔ_qで高分子化合物の薄膜にノズル１２５（１個のみ図示 ）からの噴流として上記の液体を送る配水装置１２０とが含まれている。 液体の流量は、ポンプ速度を調整するかまたは制御弁の使用によって、変えら れる。これにより、例えば金属の厚さおよび／または高分子化合物の薄膜の厚さ に応じて、これらの値と無関係に一定の冷却を行えるように、異なる流量を選択 することができる。流量は工程線の速度に対応して増加することもできる。少な い流量も用いられるように、低い工程線の速度でも高い熱交換を必要としない。 同様に、より厚い金属および／または高分子化合物の厚さが用いられる時には、 流量は増大される。 焼入れされたラミネートは、焼入れ装置４０から移動するため折返しローラ１ ３０の周りを通過し、そして次に冷却液をぬぐい取るために１対のワイパーロー ラ１４０、１４５を通過する。 ノズル１２５はプレート１１５に取り付けられているが、これは図２により詳 細に示されている。このノズルは上部リップ１５０と下部リップ１６０を含む。 この上部リップと下部リップは１つのスリットまたは水路１７０よって隔てられ ており、熱交換器により冷却された液体はこの水路を通り１本の噴流または「フ ィン」としてラミネートに噴射される。 スリット１７０の幅はリップ１５０、１６０の相対的運動により調整される。 一般的に、下部リップ１６０は固定されており、そして上部リップ１５０は、配 水装置１２０にある取付けねじを調整することによって垂直方向に移動させるこ とができる。中央の鎖線１５２、１５４により示されている各位置にある２本の ねじは、上部リップ１５０を取付けるために、そしてプレート１１５上のＡとＢ との間に延びているスロットにそってこの上部リップを移動させるために用いら れる。中央の鎖線１６２により示される１本のねじは、配水装置１２０のプレー ト１１５とその他の部分に下部リップを固定している。このようにして、冷却さ れた液体の噴流の速度と圧力は、上部リップ１５０の垂 直位置を変更することによって、調整することができる。もちろん、上部リップ を固定し、そして下部リップを可動にすることも、または両リップを可動にする ことも、実現可能であろう。 スリット１７０の下側１８０は一般的に水平面に対して３０°傾斜しており、 一方、上側１８５は水平面に対して３２°傾斜している。これは、平行な側面を 有するスリットよりもラミネートへの噴流を集中させる。 ボア１９０を貫通しかつ溝または窪み２００の下縁に支えられているねじ１９ ５の動きにより、上部リップ１５０の補足的調整を行うことができる。これは、 上部リップ１５０の一部２１０を屈曲させかつ偏向させる。この補足的調整は、 上部リップ１５０にそった１０地点でなされ、微調整によりノズル１２５にそっ て噴流のどのような変化の補正も可能にする。その代わりに、例えば上部リップ を蝶番付けすることによりこの偏向を起こさせることも可能であろう。 ラミネート５０は温度Ｔ₂で水槽８０に入り、そして直ちに、冷却された液体 ９０の表面に接する。この液体の表面は乱されないので、はね返りは最小限であ るか、または全くない。ラミネートは乱されていない冷却された液体によって最 初の焼入れを受けるが、その後直ちに液面下５０ｍｍの位置で温度Ｔ_qまで冷却 された液体の噴流によって焼入れされる。 このようにして、冷却された液体は、浸水と、冷たい液体の噴流をラミネート に噴射することとの組合せによって、ラミネートを焼入れする。したがって、例 えば水浴が用いられている場合に起こる虞れのある液体の温かい層がラミネート 上に形成されるような危険はない。更に、液体が常に温度Ｔ_qでラミネートと接 しているように、また表面の液体が決して上記の温度より数度以上温かくならな いように、水槽８０内の液体は連続的に、ポンプ１００によって再循環されそし て熱交換器１１０により冷却されている。 この実施例では、１つの縦方向のスリット１７０を有する１本のノズル１２５ が示されているが、例えば複数のスリットまたは穴を有する１本のノズルを用い たり、もしくは独立の複数スリットまたは穴を有する幾つかの分離ノズルを用い た代替の実施例もあり得る。 ラミネートは通常、両側からの噴流によって焼入れされる。これは、図３に示 されているような両側に高分子化合物の薄膜を貼り合わされた金属帯板のラミネ ートを焼入れする場合に特に有利であるが、図１のラミネートの金属側を冷却し 、そして複数の噴流を噴射することによってラミネートにかかる力の均衡を計る ためにも用いることができる。 図３では、３層のラミネート２５０が、冷却液（不 図示）に浸されている両ノズル１２５の間を通過する。これらのノズルはそれぞ れプレート２２０に取り付けられ、一方ではこのプレートは正方形の断面を有す るステンレス鋼のプレナム２３０に取り付けられている。通常は水の冷却液は、 円筒形のパイプ２５０を通り、そして穴２５５から正方形断面のプレナム２３０ に送られ、このプレナム２３０はプレート２２０にあるスリット２４０を通して ノズルに冷却液を供給する。このようにして、ノズル１２５全体にわたって均等 な流れが維持されるように、プレナム２３０内でその水平方向の幅全体にわたっ て一定の圧力が保持される。 上部リップ１５０はプレート２２０を上下することができるが、下部リップ１ ６０は固定されている。こうして、ノズルのスリット１７０の寸法は、１ｍｍか ら１５ｍｍまでの範囲で変えることができる。 ノズル組立体の全体的角度は、正方形断面のプレナム２３０とノズル１２５の 回転によっても調整することができる。選択角度は典型的には３０°であるが、 水平よりもほんの僅か大きい角度からほとんど垂直に下方に向いている角度まで 変えることができる。この角度は最適な冷却のために選択されるが、本発明の装 置においては、ノズルが沈水しているので、はね返りの危険を避けることはそれ ほど重要ではない。 本発明では、はね返りが避けられ、そして均等な冷 却が達成されるばかりではなく、従来可能であったよりも高速の焼入れ噴流を使 用することができる。このような噴流は、より高い熱伝達率によって有効なラミ ネートの冷却を可能にし、その結果より高い貼り合せ速度および／またはより厚 い高分子化合物の被覆を可能にする。 本発明は上述において１つの例証としてのみ説明されたもので、本発明の範囲 から逸脱していない限りどのような変形も可能であることは、明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高分子化合物で被覆された金属薄板を製造するための装置であって、該装 置は、冷却液を収めた水槽を含む前記被覆金属を焼入れする手段と、前記冷却液 の液面下において前記被覆金属に対し温度Ｔ_qの液体噴流を少なくとも１回方向 づける手段と、そして前記水槽から該方向づけ手段に前記冷却液を再循環させか つ前記冷却液の温度を温度Ｔ_qに調整する手段とを含む高分子化合物で被覆され た金属薄板を製造するための装置。 ２．前記方向づけ手段は前記被覆金属の移動方向に対して鋭角から水平を少し 越えた角度までの範囲内の可変な角度で１つ以上の噴流を向ける特許請求の範囲 第１項記載の装置。 ３．前記方向づけ手段は１本のノズルかまたはほぼ水平に一直線に並んだ１列 のノズルから成り、そして前記ノズルは１つ以上のスリットまたは穴を形成する 特許請求の範囲の第１項または第２項に記載の装置。 ４．前記ノズルは１つのスリットによって隔てられている上部リップと下部リ ップを含む特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５．前記複数リップの少なくとも１つはほぼ垂直に移動させることができ、こ うして前記スリットの寸法は調節可能になる特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６．前記複数リップの１つの少なくとも一部が、他方のリップに向かうかまた は前記の他方のリップから離れるように回転する特許請求の範囲の第４項または 第５項に記載の装置。 ７．前記方向づけ手段は５ｍｍから２００ｍｍの範囲内で沈水されている特許 請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載の装置。 ８．前記噴流の流量は可変である特許請求の範囲第１項から第７項までのいず れか１項に記載の装置。 ９．高分子化合物で被覆された金属薄板を製造するための方法であって、該方 法は、冷却液面下において前記被覆金属に対し温度Ｔ_qの液体噴流を少なくとも １回噴射することによって前記冷却液を収めている水槽内でラミネートを急速か つ均等に焼入れすることと、そして前記冷却液を再循環させかつ前記被覆金属の 焼入れのために前記冷却液の温度を前記温度Ｔ_qに調整すること、を含む、高分 子化合物で被覆された金属薄板を製造するための方法。 １０．高分子化合物で被覆された金属薄板を焼入れするための装置であって、 該装置は、冷却液がほぼ一杯に満たされるようになっている底面壁と側壁を有す るタンクと、前記冷却液の液面下で前記タンクの前記側壁に取り付けられている 配水ブロックであってかつ温度Ｔ_qの液体を前記被覆金属に向けて噴射する調整 可能なスロットを有する配水ブロックとを含む高分子化合物で被覆された金属薄 板を焼入れするための装置。