DE102020202818A1

DE102020202818A1 - Hybrid metal-plastic semi-finished product with improved heat transfer

Info

Publication number: DE102020202818A1
Application number: DE102020202818.4A
Authority: DE
Inventors: Philipp Grunden; Fabian Schongen; Dieter Kalemba; Mareike Ziegenbruch; Lothar Patberg
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs im Metall/Kunststoffverbund mit erhöhtem Wärmedurchgang, das damit hergestellte Hybridbauteil sowie dessen Verwendung, wobei die Schichtdicke der Kunststoffschicht während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech durch druckinduzierte plastische Verformung mindestens bereichsweise reduziert wird.The invention relates to a method for producing a semi-finished product in a metal / plastic composite with increased heat transfer, the hybrid component produced therewith and its use, the layer thickness of the plastic layer being reduced at least in some areas during and / or after the materially bonded application to the metal sheet by pressure-induced plastic deformation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs im Metall/Kunststoffverbund mit erhöhtem Wärmedurchgang, das damit hergestellte Hybridbauteil, sowie dessen Verwendung, wobei die Schichtdicke der Kunststoffschicht während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech durch druckinduzierte, plastische Verformung mindestens bereichsweise reduziert wird.The invention relates to a method for producing a semi-finished product in a metal / plastic composite with increased heat transfer, the hybrid component produced therewith, and its use, the layer thickness of the plastic layer being reduced at least in areas during and / or after the materially bonded application to the metal sheet by pressure-induced, plastic deformation will.

Metall-Kunststoff-Hybridwerkstoffe, also auch Halbzeuge im Metall/Kunststoffverbund, weisen aufgrund der geringen thermischen Leitfähigkeit der Kunststoffschicht einen geringeren Wärmedurchgang im Vergleich zu monolithischem Metall auf. Die Kunststoffschicht wird für viele Anwendungen jedoch benötigt, um einen stoffschlüssigen Verbund, beispielsweise zu zusätzlich angebrachtem Kunststoff, sicherzustellen.Metal-plastic hybrid materials, i.e. also semi-finished products in a metal / plastic composite, have a lower heat transfer compared to monolithic metal due to the low thermal conductivity of the plastic layer. The plastic layer is required for many applications, however, in order to ensure a cohesive bond, for example with additionally attached plastic.

Ein verbesserter Wärmedurchgang muss insbesondere bei Kühl- und/oder Heizsystemen erzielt werden, um den Transport von Wärme zu gewährleisten.An improved heat transfer must be achieved in particular with cooling and / or heating systems in order to ensure the transport of heat.

Aus der DE 19 609 641 A1 ist ein System zum Kühlen eines Raumes mit einem fluiden Kühlmedium bekannt, wobei das Kühlmedium in einer im Wesentlichen freiliegenden Betondecke des Raumes bzw. der Räume in Rohren geführt wird und Luft als Kühlmedium verwendet wird. Ein in dem System eingesetztes Kühlrohr kann an der Außenseite äußere Rippen 3 aufweisen, um den Wärmedurchgang vom Kühlrohr über die äußeren Rippen zur Betondecke zu erhöhen und somit eine bessere Kühlung der das Rohr bzw. die äußeren Rippen umgebenden Betondecke zu erreichen. In der DE 10 2013 210 094 A1 wird ein Wärmeüberträgerbauteil eines Temperierungssystems eines elektrischen Energiespeichers beschrieben. Das Wärmeüberträgerbauteil ist aus einem Trägermaterial und zumindest zwei Schichten aufgebaut, wovon eine erste Schicht elektrisch isolierend wirkt und eine zweite Schicht eine Temperierung, das heißt ein Kühlen und/oder ein Beheizen des elektrischen Energiespeichers ermöglicht. Die Integration der elektrisch isolierenden Schicht erfolgt durch den Werkstoff selbst, bspw. durch das Trägermaterial, wobei eine Integration einer Heizung bspw. durch Einbringen von bestrombaren Metallschichten zwischen einzelne Lage des Trägermaterials erfolgt. Es ist aber auch ein Einbringen einer Folie oder ein Aufdrucken auf das Trägermaterial oder die Verwendung von leitenden Fasern denkbar. Insbesondere durch die zuletzt genannten Zusatzmaterialien kann der Wärmedurchgang durch den Schichtaufbau verbessert und dadurch die Kühlleistung optimiert werden, da die in diesem Aufbau verwendeten Materialien in der Regel eine geringere Wandstärke erlauben.From the DE 19 609 641 A1 a system for cooling a room with a fluid cooling medium is known, the cooling medium being guided in pipes in an essentially exposed concrete ceiling of the room or rooms, and air being used as the cooling medium. A cooling pipe used in the system can have outer ribs 3 on the outside in order to increase the heat transfer from the cooling pipe via the outer ribs to the concrete ceiling and thus achieve better cooling of the concrete ceiling surrounding the pipe or the outer ribs. In the DE 10 2013 210 094 A1 describes a heat transfer component of a temperature control system of an electrical energy store. The heat transfer component is made up of a carrier material and at least two layers, of which a first layer has an electrically insulating effect and a second layer enables temperature control, that is to say cooling and / or heating of the electrical energy store. The electrically insulating layer is integrated by the material itself, for example by the carrier material, with a heater being integrated, for example, by introducing electrifiable metal layers between individual layers of the carrier material. However, it is also conceivable to introduce a film or to print it on the carrier material or to use conductive fibers. In particular, the last-mentioned additional materials can improve the heat transfer through the layer structure and thereby optimize the cooling performance, since the materials used in this structure generally allow a smaller wall thickness.

Halbzeug im Metall/Kunststoffverbund ist ferner aus der WO 2015/032632 A1 bekannt.Semi-finished products in the metal / plastic composite are also from the WO 2015/032632 A1 known.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Halbzeug im Metall/Kunststoffverbund zur Verfügung zu stellen, welches sowohl stoffschlüssige, insbesondere klebstofflose Verbindungen zwischen dem Metall-Kunststoff-Verbund und zusätzlich angebrachten Kunststoff aufweist, als auch einen möglichst hohen Wärmedurchgang des Halbzeugs, also des Produktes des erfindungsgemäßen Verfahrens, als auch einen möglichst hohen Wärmedurchgang des weiter bearbeiteten Werkstücks gewährleistet. Dabei soll trotz Folgeprozessen, die auch eine Änderung der Kunststoffschicht des Metall/Kunststoffverbundes umfassen können, eine gute stoffschlüssige Haftung zwischen dem erfindungsgemäß hergestellten Halbzeug und zusätzlich angebrachten Kunststoff erzielt werden. Ferner soll eine Verbesserung des Wärmedurchgangs durch möglichst wenige und einfache Prozessschritte erreicht werden, insbesondere sollen die Schritte mit schon vorhandenen, üblicherweise eingesetzten Werkzeugen, durchgeführt werden.The invention is therefore based on the object of providing a semi-finished product in a metal / plastic composite which has both material-to-material, in particular adhesive-free connections between the metal-plastic composite and additionally attached plastic, as well as the highest possible heat transmission of the semifinished product, i.e. of the product of the method according to the invention, as well as the highest possible heat transfer of the further processed workpiece. In this case, despite subsequent processes, which can also include a change in the plastic layer of the metal / plastic composite, a good material bond is to be achieved between the semifinished product produced according to the invention and additionally attached plastic. Furthermore, an improvement in the heat transfer should be achieved through as few and simple process steps as possible; in particular, the steps should be carried out with existing, commonly used tools.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs und durch ein Halbzeug mit erhöhtem Wärmedurchgang mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 13.This object is achieved by a method for producing a semifinished product and by a semifinished product with increased heat transfer with the features of claims 1 and 13.

Erfindungsgemäß ist in einer Ausführung vorgesehen, dass in einem Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs im Metall/Kunststoffverbund mit erhöhtem Wärmedurchgang, das mindestens ein platinen- oder bandförmiges Metallblech und mindestens eine, mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte Kunststoffschicht aufweist, die Schichtdicke der Kunststoffschicht während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech durch druckinduzierte plastische Verformung mindestens bereichsweise reduziert wird.According to the invention it is provided in one embodiment that in a method for the production of a semi-finished product in a metal / plastic composite with increased heat transfer, which has at least one plate-shaped or strip-shaped metal sheet and at least one, at least regionally, cohesively applied plastic layer on the metal sheet, the layer thickness of the plastic layer during and / or after the materially bonded application to the metal sheet, it is reduced at least in certain areas by pressure-induced plastic deformation.

Als Wärmedurchgang wird die Wärmeübertragung von einem Fluid durch das Halbzeug auf ein anderes Fluid bezeichnet. Er umfasst den Wärmeübergang von einem ersten Fluid auf die Oberfläche des Halbzeugs, die Wärmeleitung durch das Halbzeug und den Wärmeübergang von der Oberfläche des Halbzeugs auf das zweite Fluid.The heat transfer from one fluid through the semi-finished product to another fluid is referred to as heat transfer. It comprises the heat transfer from a first fluid to the surface of the semifinished product, the heat conduction through the semifinished product and the heat transfer from the surface of the semifinished product to the second fluid.

Die vorliegende Erfindung stellt nach der Reduzierung der Schichtdicke der Kunststoffschicht durch druckinduzierte plastische Verformung ein Halbzeug (im Folgenden auch als zweites Halbzeug bezeichnet) zur Verfügung, das einen Wärmedurchgang aufweist, der im Vergleich zu dem Wärmedurchgang des Halbzeugs (im Folgenden auch als erstes Halbzeug bezeichnet) vor der Reduzierung der Schichtdicke der Kunststoffschicht erhöht ist.After reducing the layer thickness of the plastic layer through pressure-induced plastic deformation, the present invention provides a semifinished product (hereinafter also referred to as a second semifinished product) which has a heat transfer rate that, in comparison to the heat transfer rate of the semifinished product (hereinafter also referred to as a first semifinished product) ) before reducing the layer thickness of the plastic layer is increased.

Der Wärmestrom Q von einem Fluid in ein zweites Fluid durch eine Fläche A des Halbzeuges ist ein Maß für den Wärmedurchgang. ΔT bezeichnet dabei die Temperaturdifferenz zwischen den beiden an das Halbzeug angrenzenden Fluiden und k den Wärmedurchgangskoeffizienten des Halbzeuges.The heat flow Q from one fluid into a second fluid through an area A of the semifinished product is a measure of the heat transfer. ΔT denotes the temperature difference between the two fluids adjoining the semi-finished product and k the heat transfer coefficient of the semi-finished product.

$\dot{Q} = k \cdot A \cdot Δ T$

in [W]
mit

Q: = Wärmestrom
k: = Wärmedurchgangskoeffizient
A: = Fläche
ΔT: = Temperaturdifferenz.

\dot{Q} = k \cdot A. \cdot Δ T

in [W]
with

Q: = Heat flow
k: = Heat transfer coefficient
A.: = Area
ΔT: = Temperature difference.

Dabei ergibt sich k aus Formel (II): $k = \frac{1}{\frac{1}{α_{1}} + \sum_{j} {[\frac{d}{λ}]}_{f} + \frac{1}{α_{2}}}$

in [W/(m^2 K)]
mit

k: = Wärmedurchgangskoeffizient
α_i: = Wärmeübergangskoeffizient
λ: = Wärmeleitfähigkeit
d: = Schichtdicke

Here k results from formula (II):

k = \frac{1}{\frac{1}{α_{1}} + \sum_{j} {[\frac{d}{λ}]}_{f} + \frac{1}{α_{2}}}

in [W / (m ^ 2 K)]
with

k: = Heat transfer coefficient
α_i: = Heat transfer coefficient
λ: = Thermal conductivity
d: = Layer thickness

Im Sinne der Erfindung wird der Wärmedurchgangskoeffizient k und damit der Wärmestrom Q nach der Reduzierung der Schichtdicke der Kunststoffschicht durch druckinduzierte, plastische Verformung im Vergleich zu dem Wärmestrom Q des Halbzeugs vor der Reduzierung der Schichtdicke der Kunststoffschicht erhöht.According to the invention, the heat transfer coefficient k and thus the heat flow Q after the reduction in the layer thickness of the plastic layer is increased by pressure-induced, plastic deformation compared to the heat flow Q of the semi-finished product before the reduction in the layer thickness of the plastic layer.

Die Dicke der Kunststoffschicht wird erfindungsgemäß durch eine mikroskopische Untersuchung von Querschliffen mit einem Lichtmikroskop bestimmt, insbesondere wie in der DIN ISO EN 1463 beschrieben. Wesentlich für die Bestimmung ist die Messung in einem Bereich von Interesse an mindestens 3, mindestens 4, mindestens 5, bevorzugt mindestens 6, 7, besonders bevorzugt 8, mindestens 9 oder 10 gleichmäßig in diesem Bereich verteilten Messpunkten, um so eine statistische Auswertung der mittleren Schichtdicke zu ermöglichen. Im Sinne der Erfindung bezieht sich der Begriff der Schichtdicke mithin immer auf eine mittlere Schichtdicke, die wie oben beschrieben bestimmt wird.According to the invention, the thickness of the plastic layer is determined by microscopic examination of cross sections with a light microscope, in particular as described in DIN ISO EN 1463. Essential for the determination is the measurement in an area of interest at at least 3, at least 4, at least 5, preferably at least 6, 7, particularly preferably 8, at least 9 or 10 measuring points evenly distributed in this area, in order to enable a statistical evaluation of the mean To enable layer thickness. For the purposes of the invention, the term layer thickness therefore always relates to an average layer thickness, which is determined as described above.

Das erste Halbzeug ist die Kontrolle (Bezug, Referenz), auf die sich Änderungen in der Schichtdicke der Kunststoffschicht, dem Wärmestrom oder dem Wärmedurchgang beziehen.The first semi-finished product is the control (reference, reference) to which changes in the layer thickness of the plastic layer, the heat flow or the heat transfer refer.

Sofern die Schichtdicke der Kunststoffschicht während des stoffschlüssigen Aufbringens der Kunststoffschicht auf das Metallblech durch druckinduzierte, plastische Verformung mindestens bereichsweise reduziert wird, dient als Kontrolle die Dicke der Kunststoffschicht vor dem Aufbringen auf das Metallblech.If the layer thickness of the plastic layer is reduced at least in certain areas by pressure-induced, plastic deformation during the materially bonded application of the plastic layer to the metal sheet, the thickness of the plastic layer before application to the metal sheet is used as a control.

Bei der druckinduzierten, plastischen Verformung wird erfindungsgemäß mindestens bereichsweise Druck auf den Kunststoff und/oder das Metallblech ausgeübt, also von der Kunststoffseite oder der Metallseite, sodass die Kunststoffschicht nicht wieder zu 100 % in die ursprüngliche Form zurückkehrt, sondern eine irreversible Verformung stattfindet, die zu einer mindestens bereichsweisen Reduzierung der Dicke der Kunststoffschicht führt.In the case of pressure-induced plastic deformation, according to the invention, pressure is exerted on the plastic and / or the metal sheet at least in some areas, i.e. from the plastic side or the metal side, so that the plastic layer does not return 100% to its original shape, but instead an irreversible deformation takes place leads to an at least regional reduction in the thickness of the plastic layer.

In einer Ausführung weist das Metallblech eine Dicke von mindestens 0,1 mm, bevorzugt mindestens 0,2 mm, 0,25 mm, 0,5 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, bis maximal 5 mm, bevorzugt maximal 4 mm, 3 mm, besonders bevorzugt maximal 2 mm, 2,5 mm, 2 mm, 1,75 mm, 1,5 mm, 1,25 mm, 1 mm, oder 0,9 mm, 0,8 mm, 0,7 mm, 0,6 mm, 0,5 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,2 mm auf.In one embodiment, the metal sheet has a thickness of at least 0.1 mm, preferably at least 0.2 mm, 0.25 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, up to a maximum of 5 mm, preferably a maximum of 4 mm, 3 mm, particularly preferably a maximum of 2 mm, 2.5 mm, 2 mm, 1.75 mm, 1.5 mm, 1.25 mm, 1 mm, or 0.9 mm, 0.8 mm, 0, 7mm, 0.6mm, 0.5mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.25mm, 0.2mm.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech kann unbeschichtet eingesetzt werden. Das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech wird in einer Alternative beschichtet eingesetzt. Entsprechende, insbesondere vor Korrosion schützende Beschichtungen, sind dem Fachmann an sich bekannt und sind zum Beispiel anorganische Beschichtungen wie Metalle oder Keramiken oder organische Beschichtungen auf Polymerbasis. Als metallische Bänder, Coils und/oder Bleche und insbesondere zur Verwendung im Halbzeug können vor allem solche metallischen Lagen zum Einsatz kommen, die gegebenenfalls mit einer metallischen Schicht und/oder mit mindestens einer Schutzschicht z. B. auf Basis von Haftvermittler-, Passivierungs- oder Vorbehandlungsschichten beschichtet sein können, und die aus einem der folgenden Werkstoffe sind: Elektrolytisch verzinktes Stahlblech ZE, z. B. elektrolytisch mit einer Magnesium und/oder Zink enthaltenden Legierung wie z. B. mit ZnNi, ZnCo, ZnMg beschichtetes Stahlblech, schmelztauchverzinkt; Stahlblech Z, durch Schmelztauchen in eine aufgeschmolzene aluminium- und/oder zinkhaltige Legierung wie z. B. einer mit AI-, ZnAI-, ZnMg- und/oder ZnAIMg-Legierung beschichtetes Stahlblech; verchromtes Blech wie z. B. verchromtes Stahlblech; Blech aus Aluminium, Aluminiumlegierung, Magnesium, Magnesiumlegierung und/oder Edelstahl. Falls eine metallische Lage beschichtet ist, kann sie einseitig oder beidseitig beschichtet sein. Diese Beschichtungen können je nach Seite in ihrer Dicke, Ausprägung und/oder Zusammensetzung unterschiedlich oder gleichartig sein und können, beispielsweise auch auf einer metallischen Beschichtung zusätzlich noch mindestens eine Konversionsschicht und/oder Passivierungsschicht aufweisen.The metal sheet used according to the invention can be used uncoated. The metal sheet used according to the invention is used coated in an alternative. Corresponding coatings, in particular those protecting against corrosion, are known per se to the person skilled in the art and are, for example, inorganic coatings such as metals or ceramics or organic coatings based on polymers. As metallic strips, coils and / or sheets and in particular for use in semifinished products, those metallic layers can be used that are optionally coated with a metallic layer and / or with at least one protective layer, e.g. B. can be coated on the basis of adhesion promoter, passivation or pretreatment layers, and which are made of one of the following materials: Electrolytically galvanized sheet steel ZE, z. B. electrolytically with an alloy containing magnesium and / or zinc such. B. with ZnNi, ZnCo, ZnMg coated sheet steel, hot-dip galvanized; Sheet steel Z, by hot dipping in a melted aluminum and / or zinc-containing alloy such. B. a steel sheet coated with Al, ZnAI, ZnMg and / or ZnAIMg alloy; chrome-plated sheet metal such. B. chrome-plated sheet steel; Sheet metal made of aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy and / or stainless steel. If a metallic layer is coated, it can be one-sided or be coated on both sides. Depending on the side, these coatings can be different or similar in terms of their thickness, characteristics and / or composition and can additionally have at least one conversion layer and / or passivation layer, for example also on a metallic coating.

Bevorzugt werden metallische Beschichtungen basierend auf Zink oder Aluminium oder Zinklegierungen oder Aluminiumlegierungen, gegebenenfalls in Kombination mit Silizium und/oder Magnesium, eingesetzt. Die vorliegende Erfindung verwendet daher bevorzugt ein Halbzeug, welches ein Metallblech enthält, welches eine Oberflächenbeschichtung aufweist. Die Beschichtung kann auf das erfindungsgemäß eingesetzte Metallblech im Allgemeinen nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise elektrolytische Beschichtung, Schmelztauchverfahren oder Aufdampfen. Die Beschichtung kann ein- oder beidseitig vorliegen. Wird das in dem erfindungsgemäßen Halbzeug vorliegende Metallblech mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung versehen und verwendet, ist es vorteilhafterweise besser gegen Korrosion geschützt.Metallic coatings based on zinc or aluminum or zinc alloys or aluminum alloys, optionally in combination with silicon and / or magnesium, are preferably used. The present invention therefore preferably uses a semi-finished product which contains a metal sheet which has a surface coating. The coating can generally be applied to the metal sheet used according to the invention by all methods known to the person skilled in the art, for example electrolytic coating, hot-dip coating or vapor deposition. The coating can be present on one or both sides. If the metal sheet present in the semifinished product according to the invention is provided with a corresponding surface coating and used, it is advantageously better protected against corrosion.

In einer Ausführung werden gut umformbare Stahlgüten eingesetzt, insbesondere solche mit hohen Umformgraden.In one embodiment, easily formable steel grades are used, in particular those with a high degree of deformation.

Die Erfindung betrifft auch eine Ausführung, in welcher die Kunststoffschicht ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffen.The invention also relates to an embodiment in which the plastic layer is selected from the group containing or consisting of thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastics.

Das erste und zweite Halbzeug weisen mindestens eine, mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte Kunststoffschicht aus thermoplastischem, duroplastischem oder elastomerem Kunststoff auf.The first and second semifinished products have at least one plastic layer made of thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic, which is applied in a cohesive manner to the metal sheet at least in regions.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist der mindestens eine thermoplastische Kunststoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden (PA), Polycarbonaten (PC), thermoplastischen Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen (PU), Polysulfiden (PS), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyarylen, aromatischen Polyestern, Polyaramiden, Polyaramid-Fasern, heterocyclischen Polymeren, Flüssigkristallpolymeren (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymeren, Perfluoroxyalkanen, Polyphenylenen, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon.According to the invention, the at least one thermoplastic material selected from the group consisting of polyolefins, polyamides (PA), polycarbonates (PC), thermoplastic polyesters, thermoplastic polyurethanes (PU), polysulfides (PS), polyetheretherketones (PEEK), polyaryls, aromatic polyesters is preferred , Polyaramids, polyaramid fibers, heterocyclic polymers, liquid crystal polymers (LCP Liquid Crystalline Polymers), fluoropolymers, perfluoroxyalkanes, polyphenylenes, functionalized variants of the polymers mentioned and mixtures thereof.

Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Polyolefine sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrolen (ABS), Polymethyl(meth)acrylaten (PM(M)A), Polyethylenen (PE), Polypropylenen (PP), Polystyrolen (PS), Polyvinylchloriden (PVC) und Mischungen davon.Examples of polyolefins which can be used according to the invention are selected from the group consisting of acrylonitrile-butadiene-styrenes (ABS), polymethyl (meth) acrylates (PM (M) A), polyethylenes (PE), polypropylenes (PP), polystyrenes (PS), polyvinyl chlorides (PVC) and mixtures thereof.

Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Polyester sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polylactaten (PLA) und Mischungen davon.Examples of polyesters which can be used according to the invention are selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polylactates (PLA) and mixtures thereof.

Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Polyaramide sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-m-phenylenisophthalamid (PMI), Polyaramid-Fasern und Mischungen davon.Examples of polyaramides which can be used according to the invention are selected from the group consisting of poly-m-phenylene isophthalamide (PMI), polyaramide fibers and mixtures thereof.

Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare heterocyclische Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyimiden, Polybenzimidazolen, Polyetherimiden und Mischungen davon.Examples of heterocyclic polymers which can be used according to the invention are selected from the group consisting of polyimides, polybenzimidazoles, polyetherimides and mixtures thereof.

Für die vorliegende Erfindung wird daher bevorzugt ein thermoplastischer Kunststoff eingesetzt, ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden (PA), Polycarbonaten (PC), thermoplastischen Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen (PU), Polysulfiden (PS), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyarylen, aromatischen Polyestern, Polyaramiden, Polyaramid-Fasern, heterocyclischen Polymeren, Flüssigkristallpolymeren (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymeren, Perfluoroxyalkanen, Polyphenylenen, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere, Mischungen oder Reaktionsprodukte davon, bei denen mindestens ein Edukt eines der genannten Polymere ist, sowie Compounds enthaltend mindestens eines der genannten Polymere oder Reaktionsprodukte dieser Compounds.For the present invention, a thermoplastic is therefore preferably used, selected from the group containing or consisting of polyolefins, polyamides (PA), polycarbonates (PC), thermoplastic polyesters, thermoplastic polyurethanes (PU), polysulfides (PS), polyether ether ketones (PEEK ), Polyarylene, aromatic polyesters, polyaramids, polyaramid fibers, heterocyclic polymers, liquid crystal polymers (LCP Liquid Crystalline Polymers), fluoropolymers, perfluorooxyalkanes, polyphenylenes, functionalized variants of the polymers mentioned, mixtures or reaction products thereof in which at least one educt is one of the polymers mentioned is, as well as compounds containing at least one of the polymers mentioned or reaction products of these compounds.

In einer bevorzugten Alternative wird die thermoplastische Kunststoffschicht aus einem Compound, enthaltend Polyamid und Polyethylen, gebildet. Im Sinne der Erfindung werden als Compound (engl. für Verbundstoff, Zusammensetzung) Kunststoffe bezeichnet, denen zusätzliche Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder andere Additive beigemischt worden sind. Durch die Compoundierung werden somit mindestens zwei Stoffe fest miteinander verbunden. Ziel der Compoundierung ist es, die Eigenschaften der Kunststoffe auf einen Anwendungsfall hin zu modifizieren. Die thermoplastische Kunststoffschicht kann als auf dem Metallblech aufgebrachte Schicht sowohl das Reaktionsprodukt der Ausgangsstoffe, bevorzugt PA und PE, insbesondere gepfropftes PE, als auch noch Anteile dieser Ausgangsstoffe sowie weitere Stoffe enthalten.In a preferred alternative, the thermoplastic plastic layer is formed from a compound containing polyamide and polyethylene. In the context of the invention, a compound denotes plastics to which additional fillers, reinforcing materials or other additives have been added. Through the compounding, at least two substances are firmly bonded to one another. The aim of compounding is to modify the properties of the plastics for a specific application. As a layer applied to the metal sheet, the thermoplastic plastic layer can contain both the reaction product of the starting materials, preferably PA and PE, in particular grafted PE, and also proportions of these starting materials and other substances.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die thermoplastische Kunststoffschicht eine Adhäsivpolymermischung enthaltend Polyamid (PA), mit einer Reaktivkomponente gepfropftes Polyethylen (PE), mindestens ein Reaktivpolymer, mindestens einen Füllstoff und ggf. Additive bzw. kumulativ oder alternativ das Reaktionsprodukt dieser Polymere und Komponenten. Eine solche Adhäsivpolymermischung wird beispielsweise in EP 1 651 432 B1 beschrieben.In a particularly preferred embodiment, the thermoplastic plastic layer contains an adhesive polymer mixture containing polyamide (PA), polyethylene (PE) grafted with a reactive component, at least one reactive polymer, at least one filler and optionally Additives or cumulatively or alternatively the reaction product of these polymers and components. Such an adhesive polymer mixture is for example in EP 1 651 432 B1 described.

Das bevorzugt eingesetzte Polyamid ist weiter bevorzugt PA 6 und/oder PA 6.6, insbesondere eine Mischung enthaltend PA bestehend aus ≥ 90 Massen-% PA 6 mit Verunreinigungen < 10 Massen-% an PA 6.6.The polyamide preferably used is more preferably PA 6 and / or PA 6.6, in particular a mixture containing PA consisting of 90% by mass of PA 6 with impurities <10% by mass of PA 6.6.

Die Reaktivkomponente ist bevorzugt Maleinsäureanhydrid (MAH). Bevorzugt wird daher eine MAH-gepfropfte PE-Komponente umfassend, insbesondere bestehend aus 80 bis 95, insbesondere 89, Massen-% Ethylen-basiertes Octen Plastomer, 5 bis 20, insbesondere 9,05, Massen-% lineares Polyethylen (PE) niedriger Dichte, so genanntes LLD-PE, 0,5 bis 2,5, insbesondere 1,5, Massen-% MAH, 0,1 bis 0,5, insbesondere 0,15, Massen-% organisches Peroxid, beispielsweise Interox DHBP, und 0,1 bis 0,5, insbesondere 0,3, Massen-% Antioxidans, beispielsweise Irganox 1330, Irganox 1098 und Irgafos 168, wobei die Summer der Komponenten jeweils 100 Massen% ergibt.The reactive component is preferably maleic anhydride (MAH). A MAH-grafted PE component is therefore preferred comprising, in particular consisting of 80 to 95, in particular 89,% by mass of ethylene-based octene plastomer, 5 to 20, in particular 9.05,% by mass of linear low-density polyethylene (PE) , so-called LLD-PE, 0.5 to 2.5, especially 1.5, mass% MAH, 0.1 to 0.5, especially 0.15, mass% organic peroxide, for example Interox DHBP, and 0 , 1 to 0.5, in particular 0.3,% by mass of antioxidant, for example Irganox 1330, Irganox 1098 and Irgafos 168, the sum of the components in each case being 100% by mass.

Insbesondere bevorzugt wird als thermoplastische Kunststoffschicht eine Adhäsivpolymermischung hergestellt aus der Umsetzung von 35 bis 75 %, bevorzugt 45 bis 65 %, besonders bevorzugt 50 bis 60 %, insbesondere 55,75 Massen-% Polyamid (PA), 20 bis 60 %, bevorzugt 30 bis 50 %, besonders bevorzugt 35 bis 45 %, insbesondere 40 Massen-% Maleinsäureanhydrid (MAH) gepfropfte Polyethylen-(PE)-Komponente, 0,5 bis 5 %, bevorzugt 1 bis 3 %, besonders bevorzugt 1,5 bis 2,5 %, insbesondere 2 Massen-% Reaktivpolymer, 0,5 bis 55 %, bevorzugt 1 bis 3 %, besonders bevorzugt 1,5 bis 2,5 %, insbesondere Massen-% Talk und 0,05 bis 1%, bevorzugt 0,1 bis 0,5%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5 %, insbesondere 0,25 Massen-% Antioxidantien eingesetzt, wobei die Summe 100 % ergibt. Das Halbzeug weist als Kunststoffschicht das sich daraus ergebende Reaktionsprodukt als Thermoplast auf, welches auch noch Anteile der Edukte enthalten kann, wobei die Summe 100 % ergibt.Particularly preferred as the thermoplastic plastic layer is an adhesive polymer mixture produced from the conversion of 35 to 75%, preferably 45 to 65%, particularly preferably 50 to 60%, in particular 55.75% by mass of polyamide (PA), 20 to 60%, preferably 30 up to 50%, particularly preferably 35 to 45%, in particular 40% by mass of maleic anhydride (MAH) grafted polyethylene (PE) component, 0.5 to 5%, preferably 1 to 3%, particularly preferably 1.5 to 2, 5%, in particular 2% by mass of reactive polymer, 0.5 to 55%, preferably 1 to 3%, particularly preferably 1.5 to 2.5%, in particular% by mass of talc and 0.05 to 1%, preferably 0, 1 to 0.5%, particularly preferably 0.2 to 0.5%, in particular 0.25% by mass of antioxidants are used, the total being 100%. The semi-finished product has, as a plastic layer, the resulting reaction product as a thermoplastic, which can also contain proportions of the starting materials, the total being 100%.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist der mindestens eine duroplastische Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (EP), Harnstoff-Formaldehydharzen (UF), Phenol-Formaldehydharzen (PF), Melamin-Formaldehydharzen (MF), Melamin/Phenol-Formaldehyden (MPF), duroplastischen Polyestern (PES), Polyurethanen (PUR), ungesättigten Polyestern (UP), teilvernetzten (bi-stage) duroplastische Polymere, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon.According to the invention, the at least one thermosetting plastic is selected from the group consisting of epoxy resins (EP), urea-formaldehyde resins (UF), phenol-formaldehyde resins (PF), melamine-formaldehyde resins (MF), melamine / phenol-formaldehyde (MPF), and thermosetting resins Polyesters (PES), polyurethanes (PUR), unsaturated polyesters (UP), partially cross-linked (bi-stage) thermoset polymers, functionalized variants of the polymers mentioned and mixtures thereof.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Halbzeug, wobei der mindestens eine duroplastische Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (EP), Harnstoff-Formaldehydharzen (UF), Phenol-Formaldehydharzen (PF), Melamin-Formaldehydharzen (MF), Melamin/Phenol-Formaldehyden (MPF), duroplastischen Polyestern (PES), Polyurethanen (PUR), ungesättigten Polyestern (UP), teilvernetzten (bi-stage) duroplastische Polymere, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon.The present invention therefore preferably relates to the semifinished product according to the invention, the at least one thermosetting plastic being selected from the group consisting of epoxy resins (EP), urea-formaldehyde resins (UF), phenol-formaldehyde resins (PF), melamine-formaldehyde resins (MF), melamine / Phenol-formaldehyde (MPF), thermosetting polyesters (PES), polyurethanes (PUR), unsaturated polyesters (UP), partially cross-linked (bi-stage) thermosetting polymers, functionalized variants of the polymers mentioned and mixtures thereof.

Die teilvernetzten (bi-stage) Polymere erhalten ihre finalen Eigenschaften abschließend durch chemisch, thermisch und/oder photolytisch initiierte Polymerisation.The partially cross-linked (bi-stage) polymers finally get their final properties through chemically, thermally and / or photolytically initiated polymerization.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist der mindestens eine elastomere Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuken (NR), Silicon-Kautschuken (SIR), Silicon-Butadien-Kautschuken (SBR), Polyvinylbutyralen (PVB), Polyisobutylenen (PIB), Isopren-Kautschuken (IR), Ethylenvinylacetaten (EVA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM), Ethylen-Ethylacrylat- Copolymeren (E/EA), Chloropren-Kautschuken (CR), Butadien-Kautschuken (BR), Acrylnitril/ Methylmethacrylaten (A/MMA), Butylkautschuken (IIR), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Polyether-Block-Amiden (PEBA), funktionalisierten Varianten und Mischungen davon.According to the invention, the at least one elastomeric plastic selected from the group consisting of natural rubbers (NR), silicone rubbers (SIR), silicone butadiene rubbers (SBR), polyvinyl butyrals (PVB), polyisobutylenes (PIB), isoprene rubbers (IR) ), Ethylene vinyl acetates (EVA), ethylene-propylene-diene rubbers (EPDM), ethylene-propylene copolymers (EPM), ethylene-ethyl acrylate copolymers (E / EA), chloroprene rubbers (CR), butadiene rubbers (BR ), Acrylonitrile / methyl methacrylates (A / MMA), butyl rubbers (IIR), styrene-butadiene-styrenes (SBS), polyether block amides (PEBA), functionalized variants and mixtures thereof.

Für die vorliegende Erfindung wird in einer Alternative ein elastomerer Kunststoff eingesetzt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuken (NR), Silicon-Kautschuken (SIR), Silicon-Butadien-Kautschuken (SBR), Polyvinylbutyralen (PVB), Polyisobutylenen (PIB), Isopren-Kautschuken (IR), Ethylenvinylacetaten (EVA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM), Ethylen-Ethylacrylat- Copolymeren (E/EA), Chloropren-Kautschuken (CR), Butadien-Kautschuken (BR), Acrylnitril/ Methylmethacrylaten (A/MMA), Butylkautschuken (IIR), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Polyether-Block-Amiden (PEBA), funktionalisierten Varianten und Mischungen davon.For the present invention, an elastomeric plastic is used as an alternative, selected from the group consisting of natural rubbers (NR), silicone rubbers (SIR), silicone butadiene rubbers (SBR), polyvinyl butyrals (PVB), polyisobutylenes (PIB), Isoprene rubbers (IR), ethylene vinyl acetates (EVA), ethylene-propylene-diene rubbers (EPDM), ethylene-propylene copolymers (EPM), ethylene-ethyl acrylate copolymers (E / EA), chloroprene rubbers (CR), Butadiene rubbers (BR), acrylonitrile / methyl methacrylates (A / MMA), butyl rubbers (IIR), styrene-butadiene-styrenes (SBS), polyether block amides (PEBA), functionalized variants and mixtures thereof.

Als Kunststoffschicht können auch FGL-Polymere, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA), Polyurethan-Schaum, EVA-Schaum, thermoplastischen Polyurethanen, beispielsweise TPU 262A, Polybenzoxazine, Polycaprolactone und Mischungen davon, eingesetzt werden.SMA polymers selected from the group consisting of ethylene vinyl acetate (EVA), polyurethane foam, EVA foam, thermoplastic polyurethanes, for example TPU 262A, polybenzoxazines, polycaprolactones and mixtures thereof, can also be used as the plastic layer.

Für alle genannten, erfindungsgemäß einsetzbaren Polymere gilt, dass diese ebenfalls als Mischungen, Compounds, sowie Polymere, die durch Zuschlagstoffe funktionalisiert sind, eingesetzt werden können. Durch Zuschlagstoffe kann die Wärme- und/oder elektrische Leitfähigkeit oder beispielsweise die Schweißbarkeit eingestellt werden. Das Halbzeug weist als Kunststoffschicht das sich daraus ergebende Reaktionsprodukt auf, welches auch noch Anteile der Edukte enthalten kann.For all of the named polymers that can be used according to the invention, it is also true that these are also used as mixtures, compounds, and polymers that are produced by Aggregates are functionalized, can be used. The heat and / or electrical conductivity or, for example, the weldability can be adjusted by means of additives. The semi-finished product has the resulting reaction product as a plastic layer, which can also contain proportions of the starting materials.

Die auf dem Metallblech des ersten Halbzeugs stoffschlüssig aufgebrachte thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht weist eine Dicke im Bereich von mindestens 0,01 mm, bevorzugt 0,02 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,025, 0,03, 0,04, 0,05 mm bis maximal 1,2 mm, vorzugsweise maximal 1,0 mm, 0,9 mm, 0,8 mm, 0,7 mm, 0,6 mm, 0,5 mm, besonders bevorzugt maximal 0,4 mm, 0,5 mm, 0,2 mm, 0,1 mm.The thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic layer applied cohesively to the metal sheet of the first semifinished product has a thickness in the range of at least 0.01 mm, preferably 0.02 mm, particularly preferably at least 0.025, 0.03, 0.04, 0.05 mm up to a maximum of 1.2 mm, preferably a maximum of 1.0 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, particularly preferably a maximum of 0.4 mm, 0.5 mm, 0.2 mm, 0.1 mm.

Das stoffschlüssige Aufbringen der mindestens einen thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Kunststoffschicht auf dem Metallblech kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren, wobei Stahlbänder und/oder Tafeln verarbeitet werden können. Beispielhaft seien Verfahren genannt unter Verwendung einer Plattenpresse, einer Laminieranlage, eines Kalanders, einer Doppelbandpresse oder einer Bandbeschichtungsanlage. Solche Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt und in WO 2015/032623 A1 beschrieben.The cohesive application of the at least one thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic layer to the metal sheet can in principle be carried out by any method known to the person skilled in the art. The application is preferably carried out by continuous or discontinuous processes, it being possible to process steel strips and / or panels. Processes using a plate press, a laminating system, a calender, a double belt press or a belt coating system may be mentioned as examples. Such methods are known per se to the person skilled in the art and are described in WO 2015/032623 A1 described.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine Kunststoffschicht auf ein Metallblech aufgebracht. In einer Alternative erfolgt die druckinduzierte, plastische Verformung der Kunststoffschicht zur mindestens bereichsweisen Reduzierung der Schichtdicke der Kunststoffschicht während des stoffschlüssigen Aufbringens der Kunststoffschicht auf das Metallblech.In one embodiment of the present invention, a plastic layer is first applied to a metal sheet. In an alternative, the pressure-induced, plastic deformation of the plastic layer takes place for at least regionally reducing the layer thickness of the plastic layer during the materially bonded application of the plastic layer to the metal sheet.

In einer Alternative wird die Kunststoffschicht als Folie auf das Metallblech aufgebracht. Eine solche Folie ist durch Extrudieren (Breitschlitzdüse), Gießen oder Kalandrieren hergestellt bzw. auch durch Aufschneiden von Schlauchfolie in Längsrichtung erhältlich. In diesem Fall dient als Kontrolle die Dicke der Kunststoffschicht vor Aufbringen auf das Metallblech, also vor Kontakt der Folie mit dem Metallblech.In an alternative, the plastic layer is applied to the metal sheet as a film. Such a film is produced by extrusion (slot die), casting or calendering or can also be obtained by cutting open tubular film in the longitudinal direction. In this case, the thickness of the plastic layer before it is applied to the metal sheet, i.e. before the film comes into contact with the metal sheet, serves as a control.

In anderen Alternativen, bei Aufbringen der Kunststoffschicht durch Extrusion, Aufspritzen etc. dient als Kontrolle ein mit demselben Verfahren hergestelltes Halbzeug, allerdings ohne einen zusätzlichen erfindungsgemäßen Schritt der Druckapplikation.In other alternatives, when the plastic layer is applied by extrusion, spraying, etc., a semi-finished product produced using the same method is used as a control, but without an additional step of pressure application according to the invention.

Das erfindungsgemäß einzusetzende Halbzeug weist zumindest im Bereich der Kunststoffschicht eine die Haftung der Kunststoffschicht verbessernde Oberfläche auf. Um eine solche Oberfläche zu erhalten, kann das Metallblech einer entsprechenden Oberflächenbehandlung unterworfen werden.The semifinished product to be used according to the invention has, at least in the area of the plastic layer, a surface that improves the adhesion of the plastic layer. In order to obtain such a surface, the metal sheet can be subjected to an appropriate surface treatment.

Eine modifizierte Oberfläche im Sinne der Erfindung ist das Ergebnis einer Oberflächenbehandlung. Bei der Oberflächenbehandlung kann es sich um eine Plasmabehandlung, Plasmabeschichtung, Koronabehandlung oder das Auftragen einer Schicht handeln. Das Auftragen einer Schicht kann mit jedem dem Fachmann bekannten und für die Schicht und für die Oberfläche des Metallblechs geeigneten Verfahren durchgeführt werden, bevorzugt mittels eines Verfahrens ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Gasphasenabscheidung, Spritzen, Lackieren, Tauchlackierung, Schmelztauchen, Schlitzdüsenbeschichten, Rakelbeschichten, Tauchbeschichten, Sprühbeschichten, Walzbeschichten, Galvanisierten, thermisches Spritzen, Coil Coating, Dip Coating und Pulverbeschichten, bevorzugt Coil-Coating-, Dip- oder Dropcoating-Verfahren, besonders bevorzugt Coil-Coating-Verfahren, beispielsweise mittels einer Applikation mit Hilfe von Walzen als Coaterwalzen und/oder als Abquetschwalzen.A modified surface within the meaning of the invention is the result of a surface treatment. The surface treatment can be a plasma treatment, plasma coating, corona treatment or the application of a layer. The application of a layer can be carried out with any method known to the person skilled in the art and suitable for the layer and for the surface of the metal sheet, preferably by means of a method selected from the group comprising or consisting of gas phase deposition, spraying, painting, dip painting, hot-dip coating, slot nozzle coating, knife coating , Dip coating, spray coating, roller coating, electroplating, thermal spraying, coil coating, dip coating and powder coating, preferably coil coating, dip or drop coating processes, particularly preferably coil coating processes, for example by means of an application using rollers as Coater rolls and / or as squeeze rolls.

Aufgrund der oben genannten Oberflächenbehandlung oder Auftragen einer Schicht ist die modifizierte Oberfläche, also die Grenzfläche des Metallblechs oder Kontaktfläche, eine die Haftung der Kunststoffschicht verbessernde Oberfläche. Die Oberfläche des Metallblechs liegt so modifiziert vor, dass sie im Vergleich zu einer Oberfläche ohne diese Modifikation, eine bessere Haftung der Kunststoffschicht gewährleistet.Due to the above-mentioned surface treatment or application of a layer, the modified surface, that is to say the interface of the metal sheet or contact surface, is a surface that improves the adhesion of the plastic layer. The surface of the metal sheet is modified in such a way that it ensures better adhesion of the plastic layer compared to a surface without this modification.

In einer Alternative ist die modifizierte Oberfläche eine gereinigte Oberfläche. Die Reinigung erfolgt mit einem dem Fachmann bekannten Verfahren.In an alternative, the modified surface is a cleaned surface. The cleaning is carried out using a method known to the person skilled in the art.

In einer weiteren Alternative ist die modifizierte Oberfläche als Grenzfläche (Kontaktfläche) der Metall-Komponente, die auch als Grenzschicht ausgebildet sein kann, nachweisbar. Bei der modifizierten Oberfläche handelt es sich in dieser Alternative nicht um eine Metalloberfläche bzw. Phase, die in allen Eigenschaften identisch zu jener der Metall-Komponente ist. Vielmehr liegt eine der Metall-Komponente zuzuordnende, nachweisbare Grenzfläche auf der Metall-Komponente vor, welche aufgrund einer durchgeführten Modifikation andere Eigenschaften aufweist, als eine nichtbehandelte Metallblechoberfläche. Eine Reinigung, also das Entfernen von Verunreinigungen, entspricht in dieser Alternative nicht einer Verbesserung der Oberfläche, da durch die Reinigung keine Modifikation der Grenzfläche stattfindet und somit auch keine nachweisbare, modifizierte Oberfläche vorliegt.In a further alternative, the modified surface can be detected as an interface (contact surface) of the metal component, which can also be designed as a boundary layer. In this alternative, the modified surface is not a metal surface or phase which is identical in all properties to that of the metal component. Rather, there is a detectable interface on the metal component which can be assigned to the metal component and which, due to a modification carried out, has different properties than an untreated sheet metal surface. In this alternative, cleaning, i.e. the removal of contaminants, does not correspond to an improvement of the surface, since the cleaning does not result in any modification of the interface and therefore there is also no detectable, modified surface.

In einer Ausführung wird auf das Metallblech, unmittelbar oder auf eine wie oben beschriebene modifizierte Oberfläche, eine die Haftung der Kunststoffschicht verbessernde Schicht aufgetragen. Bevorzugt wird dazu das Metallblech zumindest in einem Kontaktbereich zur Kunststoffschicht mit einer wässerigen Konversionszusammensetzung in Kontakt gebracht, die Zink, Mangan und Phosphorpentoxid enthält.In one embodiment, a layer improving the adhesion of the plastic layer is applied to the metal sheet, directly or to a surface modified as described above. For this purpose, the metal sheet is preferably brought into contact with an aqueous conversion composition which contains zinc, manganese and phosphorus pentoxide, at least in a contact area with the plastic layer.

Das Auftragen der wässrigen Konversionszusammensetzung kann mit dem Fachmann bekannten Verfahren durchgeführt werden, bevorzugt mittels eines Verfahrens ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Spritzen, Schlitzdüsenbeschichten, Rakelbeschichten, Tauchbeschichten, Sprühbeschichten, Walzbeschichten und Coil Coating. Anschließend wird der hiermit hergestellte Flüssigkeitsfilm aufgetrocknet, sodass eine Schicht ausgebildet wird.The application of the aqueous conversion composition can be carried out using methods known to the person skilled in the art, preferably using a method selected from the group comprising or consisting of spraying, slot nozzle coating, knife coating, dip coating, spray coating, roller coating and coil coating. The liquid film thus produced is then dried up so that a layer is formed.

In einer Alternative wird, in einem wie oben beschriebenen Verfahren, eine nasschemische Konversionszusammensetzung für alle gängigen Metallsubstrate in einer dünnen, haftvermittelnden Konversionsbeschichtung aufgebracht. In einer Alternative wird das Metallblech mit einer wässerigen Konversionszusammensetzung in Kontakt gebracht wird, die enthält: 0,5 bis 20 g/L Zink, 0,01 bis 10 g/L Mangan, 0,01 bis 10 g/L Aluminium, 0,01 bis 1 g/L Chrom(lll), 0,01 bis 5 g/L Eisen(ll), 0,01 bis 5 g/L Eisen(lll) und/oder 0,01 bis 5 g/L Magnesium, 0 oder 0,01 bis 5 g/L der Summe an Nickel oder/und Kobalt, 0 oder 0,01 bis 5 g/L der Summe an Molybdän, Tantal, Vanadium und/oder Wolfram, 2 bis 100 g/L P2O5, die 2,68 bis 133,8 g/L PO4 entsprechen, 0,1 bis 10 g/L Polyacrylsäure, jedoch nicht mehr als 25 % des Gehalts der Zusammensetzung an P2O5 in g/L, und 0 oder 0,01 bis 3 g/L Silan, jedoch nicht mehr als 25 % des Gehalts der Zusammensetzung an P2O5 in g/L.In an alternative, in a method as described above, a wet chemical conversion composition for all common metal substrates is applied in a thin, adhesion-promoting conversion coating. In an alternative, the metal sheet is brought into contact with an aqueous conversion composition which contains: 0.5 to 20 g / L zinc, 0.01 to 10 g / L manganese, 0.01 to 10 g / L aluminum, 0, 01 to 1 g / L chromium (III), 0.01 to 5 g / L iron (II), 0.01 to 5 g / L iron (III) and / or 0.01 to 5 g / L magnesium, 0 or 0.01 to 5 g / L of the total of nickel and / or cobalt, 0 or 0.01 to 5 g / L of the total of molybdenum, tantalum, vanadium and / or tungsten, 2 to 100 g / L P2O5, the 2.68 to 133.8 g / L PO4, 0.1 to 10 g / L polyacrylic acid, but not more than 25% of the P2O5 content of the composition in g / L, and 0 or 0.01 to 3 g / L Silane, but not more than 25% of the P2O5 content of the composition in g / L.

In einer weiteren Alternative ist die Konversionszusammensetzung chromfrei, die Chrom-Konzentration liegt mithin unterhalb der Nachweisgrenze oder ist so gering, dass sie die in der Stahlherstellung und/oder Beschichtung von Blechen gültigen Standards im Bereich Health, Safety & Environment (HSE) erfüllt. Die Konversionsbeschichtungsverfahren können alternativ ohne einen Aktivierungsschritt mit einem kolloidalen Titanphosphat oder mit einem Oberflächenkonditionierungsmittel (Surface Conditioner) auf Basis von Phosphatpartikeln erfolgen. Die wässerige Konversionszusammensetzung kann vorzugsweise auch 0,001 bis 20 g/L oder 0,2 bis 10 g/L an mindestens einem weiteren wasserlöslichen und/oder wasserdispergierbaren, organischen Polymer/Copolymer neben Polyacrylsäure enthalten. In einer weiteren Alternative ist die resultierende Konversionsschicht ist vorzugsweise völlig röntgenamorph oder röntgenamorph mit geringen kristallinen Anteilen. Die Konversionsbeschichtung kann in vielen Ausführungsvarianten weitgehend oder gänzlich amorph ausgebildet sein und weder Partikel, noch feinste Hohlräume mit bloßem Auge erkennbar zeigen.In a further alternative, the conversion composition is chromium-free, the chromium concentration is therefore below the detection limit or is so low that it meets the standards in the field of Health, Safety & Environment (HSE) that apply in steel production and / or the coating of sheet metal. The conversion coating processes can alternatively take place without an activation step with a colloidal titanium phosphate or with a surface conditioner based on phosphate particles. The aqueous conversion composition can preferably also contain 0.001 to 20 g / L or 0.2 to 10 g / L of at least one further water-soluble and / or water-dispersible, organic polymer / copolymer in addition to polyacrylic acid. In a further alternative, the resulting conversion layer is preferably completely X-ray amorphous or X-ray amorphous with low crystalline proportions. The conversion coating can be largely or entirely amorphous in many design variants and show neither particles nor the finest cavities to be seen with the naked eye.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung weisen beide Seiten des Metallblechs zumindest Bereiche mit einer Kunststoffschicht auf. Mindestens in diesen Bereichen weist die Oberfläche des Metallblechs eine die Haftung der Kunststoffschicht verbessernde Oberfläche auf.In a further embodiment of the invention, both sides of the metal sheet have at least areas with a plastic layer. At least in these areas, the surface of the metal sheet has a surface that improves the adhesion of the plastic layer.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht die Seite des Metallblechs, auf welcher sie aufgebracht ist, nicht vollflächig, sondern partiell, also bereichsweise bzw. zumindest in einem Bereich, der kleiner als die Oberfläche einer Seite des Metallblechs ist, bedeckt. Dies spart Materialkosten und trägt zu einer optimierten Gewichtseinsparung bei.An advantageous embodiment of the semifinished product according to the invention is characterized in that the plastic layer does not cover the entire surface of the side of the metal sheet on which it is applied, but rather partially, i.e. in regions or at least in an area that is smaller than the surface of one side of the metal sheet, covered. This saves material costs and contributes to optimized weight savings.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbzeugs besteht darin, dass auf beiden Seiten des Metallblechs jeweils eine thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht vorliegen.A further advantageous embodiment of the semifinished product according to the invention consists in that a thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic layer is present on each side of the metal sheet.

Eine weitere Ausführung betrifft ein Metallblech, welches vollflächig ein- oder beidseitig eine Kunststoffschicht wie oben beschrieben aufweist. Einzelne Bereiche aber auch Seiten sind in einer Alternative mit unterschiedlichen Kunststoffen beschichtet.A further embodiment relates to a metal sheet which has a plastic layer over its entire surface on one or both sides, as described above. As an alternative, individual areas as well as sides are coated with different plastics.

Eine Ausführung der Erfindung betrifft ein Verfahren, bei welchem das Metallblech vor dem Aufbringen der Kunststoffschicht auf der der Kunststoffschicht zugewandten Seite mindestens bereichsweise eine strukturierte Oberfläche aufweist. Als strukturierte Oberfläche wird eine Oberfläche bezeichnet, die - abgesehen und unabhängig von der Rauheit der Oberfläche - nicht eben ist, sondern erhabene und/oder vertiefte Strukturen aufweist. Mithin sind die Ebene der strukturierten Oberfläche bzw. die Ebene der Bereiche mit strukturierter Oberfläche nicht in allen Bereichen parallel zu einer Bezugsmittelebene. Eine Bezugsmittelebene ist die theoretische Ebene, die auf einer Mittelebene des Messobjekts festgelegt ist.One embodiment of the invention relates to a method in which the metal sheet has a structured surface, at least in some areas, on the side facing the plastic layer before the plastic layer is applied. A structured surface is a surface which - apart from and independently of the roughness of the surface - is not flat, but rather has raised and / or recessed structures. The plane of the structured surface or the plane of the areas with a structured surface are therefore not parallel to a reference center plane in all areas. A reference median plane is the theoretical plane that is defined on a median plane of the object to be measured.

Sofern das Metallblech vor dem Aufbringen der Kunststoffschicht auf der der Kunststoffschicht zugewandten Seite mindestens bereichsweise eine strukturierte Oberfläche aufweist, wird die Dicke der Kunststoffschicht im Bereich der erhabenen und/oder vertieften Strukturen bestimmt, d. h. im Bereich der Kunststoffschicht, die über der jeweiligen Struktur angeordnet ist. Die Struktur der Oberfläche wird über eine strukturierte Walze erzeugt. Dadurch erfolgt in den vertieften Strukturen eine lokale Reduzierung der Blechdicke. Die Muster sind dabei beliebig wählbar. Bei erfindungsgemäßem Auftragen der Kunststoffschicht und Ausüben von Druck auf die Kunststoffschicht wird einerseits eine ebene Oberfläche der Kunststoffschicht erzeugt und andererseits wird der Kunststoff in die vertieften Strukturen gepresst. Im Bereich der erhabenen Strukturen ist die Schichtdicke der Kunststoffschicht mithin geringer als im Bereich der vertieften Strukturen, sodass ein erhöhter Wärmedurchgang gewährleistet ist. Zusätzlich wird dadurch eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen Blech und Kunststoffschicht erzeugt, die additiv eine Erhöhung des Wärmedurchgangs erzeugt.If the metal sheet has a structured surface at least in some areas on the side facing the plastic layer before the plastic layer is applied, the thickness of the plastic layer is determined in the area of the raised and / or recessed structures, ie in the area of the plastic layer that is arranged above the respective structure . The structure of the surface is over a structured roller is generated. This results in a local reduction in the sheet thickness in the recessed structures. The patterns can be freely selected. When the plastic layer is applied according to the invention and pressure is exerted on the plastic layer, on the one hand a flat surface of the plastic layer is produced and on the other hand the plastic is pressed into the recessed structures. In the area of the raised structures, the layer thickness of the plastic layer is therefore less than in the area of the recessed structures, so that increased heat transfer is ensured. In addition, this creates an enlarged contact area between the sheet metal and the plastic layer, which additively increases the heat transfer.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird zur druckinduzierten, plastischen Verformung der Kunststoffschicht eine strukturierte Walze eingesetzt, mit welcher die Oberfläche des ersten Halbzeugs zumindest bereichsweise so strukturiert wird, dass anschließend erhabene und/oder vertiefte Strukturen verbleiben. Die Muster sind dabei frei wählbar. Mit anderen Worten weist die zumindest bereichsweise strukturierte Oberfläche der Kunststoffschicht dieselben, oben beschriebenen Eigenschaften auf, wie eine strukturierte Oberfläche des Blechs. Durch die Walze werden vertiefte Strukturen erzeugt, in denen die Kunststoffschicht zumindest lokal eine geringere Schichtdicke aufweist und dadurch einen erhöhten Wärmedurchgang gewährleistet. Durch die Struktur wird außerdem die Oberfläche der Kunststoffschicht größer, sodass hier additiv eine Erhöhung des Wärmedurchgangs erzeugt wird.In a further embodiment of the invention, a structured roller is used for pressure-induced, plastic deformation of the plastic layer, with which the surface of the first semifinished product is structured at least in some areas so that raised and / or recessed structures subsequently remain. The patterns are freely selectable. In other words, the at least regionally structured surface of the plastic layer has the same properties described above as a structured surface of the sheet metal. The roller produces deepened structures in which the plastic layer has a smaller layer thickness, at least locally, and thereby ensures increased heat transfer. The structure also increases the surface area of the plastic layer, so that an additional increase in heat transfer is generated here.

Zur Bestimmung der mittleren Schichtdicke wie oben beschrieben, werden jedoch im Falle von strukturierten Oberflächen nur Messpunkte innerhalb von jeweils erhabenen oder von jeweils vertieften Strukturen berücksichtigt. D. h. es wird nicht ein Mittelwert aus Messpunkten aus vertieften Strukturen und erhabenen Strukturen gebildet.To determine the average layer thickness as described above, in the case of structured surfaces, however, only measurement points within respectively raised or respectively deepened structures are taken into account. I. E. a mean value is not formed from measuring points from recessed structures and raised structures.

In einer Ausführung umfasst oder besteht das Verfahren aus den folgenden Verfahrensschritten:

i) Bereitstellen eines ersten, tiefziehfähigen, streckziehfähigen, drückwalzbaren, platinen- oder bandförmigen Halbzeugs, das mindestens ein platinen- oder bandförmiges Metallblech und mindestens eine, mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte Kunststoffschicht aufweist;
ii) Applikation von Druck auf mindestens eine Seite des ersten Halbzeugs, mindestens im Bereich der mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachten Kunststoffschicht zur mindestens bereichsweise plastischen Verformung dieser Kunststoffschicht;
iii) Reduzierung durch plastische Verformung der Schichtdicke der Kunststoffschicht in Folge des applizierten Drucks aus Schritt ii) und damit Herstellung eines zweiten Halbzeugs mit erhöhtem Wärmedurchgang im Vergleich zu dem ersten Halbzeug.

In one embodiment, the method comprises or consists of the following method steps:

i) providing a first, deep-drawable, stretch-drawable, pressure-rollable, blank or strip-shaped semifinished product, which has at least one blank or strip-shaped metal sheet and at least one plastic layer applied cohesively to the metal sheet at least in some areas;
ii) application of pressure to at least one side of the first semifinished product, at least in the area of the plastic layer applied in a cohesive manner to the metal sheet at least in some areas, for at least some areas of plastic deformation of this plastic layer;
iii) Reduction through plastic deformation of the layer thickness of the plastic layer as a result of the applied pressure from step ii) and thus production of a second semifinished product with increased heat transfer compared to the first semifinished product.

Sowohl Blech als auch Kunststoff bzw. Kunststoffschicht sind oben beschrieben, die im Metall/Kunststoffverbund, als Hybridhalbzeug bereitgestellt werden bzw. vorliegen.Both sheet metal and plastic or plastic layer are described above, which are provided or are present in the metal / plastic composite, as hybrid semifinished products.

Im Sinne der Erfindung bedeutet tiefziehfähig, streckziehfähig, drückwalzbar, sowie auch das später genannte KTL-fähig bzw. KTL-beschichtbar, dass diese Prozesse (also Tiefziehen, Streckziehen, Drückwalzen sowie KTL-Beschichten) durchführbar sind, ohne eine Beschädigung des Hybridhalbzeugs, insbesondere ohne eine Delamination der Kunststoffschicht von dem Metallblech. „Ohne Delamination“ bedeutet im Sinne der Erfindung, dass makroskopisch, also ohne optische Hilfsmittel zur Vergrößerung wie z. B. Lupe, insbesondere Mikroskop, mithin mit freiem Auge keine Beschädigung und/oder Abtrennung der Kunststoffschicht von dem Metallblech aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens eintritt bzw. festgestellt werden kann.For the purposes of the invention, deep-drawable, stretch-drawable, pressure-rollable, as well as the KTL-capable or KTL-coatable mentioned later, means that these processes (i.e. deep-drawing, stretch-drawing, pressure-rolling and KTL-coating) can be carried out without damaging the hybrid semi-finished product, in particular without delamination of the plastic layer from the metal sheet. In the context of the invention, “without delamination” means that macroscopically, that is to say without optical aids for enlargement such as B. magnifying glass, in particular microscope, therefore no damage and / or separation of the plastic layer from the metal sheet occurs or can be determined with the naked eye due to the method according to the invention.

Für die Beurteilung der Tiefziehfähigkeit des Halbzeugs wird im Sinne der Erfindung die Methode der Herstellung von Vierkantnäpfen (Vierkantproben) herangezogen. Ein erfindungsgemäß einzusetzendes Halbzeug erfüllt die Voraussetzungen, falls an den Vierkantproben keine makroskopischen Versagensstellen (Delamination) im Bereich der Beschichtung zu erkennen sind. Im Einzelnen erfolgt die Prüfung mit folgenden Parametern: Stempel: 70 × 70 mm; Ziehspalt: 1,93/2,43* mm; Eckenradius: R10 mm, Ziehradius: R5/R6* mm; Ziehfolie: SPV 6065E5 HP und Beölung RP4107S 1,5 g/m².For the assessment of the deep-drawability of the semifinished product, the method of producing square cups (square specimens) is used in the context of the invention. A semi-finished product to be used according to the invention fulfills the requirements if no macroscopic failure points (delamination) can be seen in the area of the coating on the square samples. In detail, the test is carried out with the following parameters: punch: 70 × 70 mm; Drawing gap: 1.93 / 2.43 * mm; Corner radius: R10 mm, drawing radius: R5 / R6 * mm; Draw film: SPV 6065E5 HP and oiling RP4107S 1.5 g / m ² .

Für die Beurteilung der Streckziehfähigkeit des Halbzeugs wird im Sinne der Erfindung die Methode der Erichsentiefung nach DIN EN ISO 20482 bei Raumtemperatur eingesetzt. Ein erfindungsgemäß einzusetzendes Halbzeug erfüllt die Voraussetzungen, falls bis zum Erreichen der Versagensgrenze des Metallblechs makroskopisch keine Auffälligkeiten (Delamination) zu erkennen sind. Im Einzelnen erfolgt die Prüfung mit folgenden Parametern: Werkzeugdaten nach Erichsen: Durchmesser 20 mm Halbrund; Durchmesser 27 mm Matrize; R 0,75 mm; Ziehgeschw. 0,1 mm/sec.; Beölung mit Ziehfett.For the assessment of the stretch-forming ability of the semi-finished product, the Erichsen deepening method is used within the meaning of the invention DIN EN ISO 20482 used at room temperature. A semifinished product to be used in accordance with the invention fulfills the requirements if no abnormalities (delamination) are macroscopically recognizable until the failure limit of the sheet metal is reached. In detail, the test is carried out with the following parameters: Tool data according to Erichsen: diameter 20 mm semicircle; Diameter 27 mm die; R 0.75 mm; Pull speed 0.1 mm / sec .; Oiled with drawing grease.

Die thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht fließt beim Tief- und/oder Streckziehen des erfindungsgemäß einzusetzenden Halbzeugs mit dem Metallblech mit und verliert dabei ihre Haftung nicht.The thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic layer flows with the metal sheet during deep-drawing and / or stretch-drawing of the semifinished product to be used according to the invention and does not lose its adhesion in the process.

Die Drückwalzverfahren sind Verfahren aus den Bereichen der Druckumformung ( DIN 8583 ) und Zugdruckumformung ( DIN 8584 ). Erfindungsgemäß als Test für die Drückwalzbarkeit erfolgt das Drückwalzen aus Kegelproben aus dem tiefziehfähigen, streckziehfähigen, platinen- oder bandförmigen Halbzeug, mit Blech in einer Dicke von 1 mm, einseitig beschichtet mit einer Kunststoffschicht unter Verwendung eines Kühlschmiermittels. Das Drückwalzen erfolgt mittels einer Maschine VUD600 von WF Maschinenbau aus 2016, mit einer Drehzahl von 350 U/min und mit den Vorschüben von 170 und 340 mm/min. Die maximale Abstreckung beträgt 40 %. Makroskopisch können keine Delamination der Kunststoffschicht und auch keine Risse in der Kunststoffschicht festgestellt werden.The flow forming processes are processes from the areas of pressure forming ( DIN 8583 ) and tensile compression forming ( DIN 8584 ). According to the invention, as a test for spin-rollability, spinning takes place from cone samples from the deep-drawable, stretch-drawable, blank or strip-shaped semi-finished product, with sheet metal in a thickness of 1 mm, coated on one side with a plastic layer using a cooling lubricant. The spinning takes place by means of a VUD600 machine from WF Maschinenbau from 2016, with a speed of 350 rpm and with feeds of 170 and 340 mm / min. The maximum ironing is 40%. Macroscopically, no delamination of the plastic layer and no cracks in the plastic layer can be determined.

In einer Alternative kann analog zu Drückwalzen auch ein Rollprofilieren durchgeführt werden.As an alternative, roll profiling can also be carried out analogously to spinning rollers.

Das Ausgangsmaterial, also das Halbzeug im Metall/Kunststoffverbund wird durch Tiefziehen, Streckziehen, Drückwalzen und/oder Rollprofilieren so in das Werkzeug positioniert, dass die Kunststoffschicht in unmittelbarem Kontakt mit dem jeweiligen Werkzeug angeordnet ist oder alternativ dazu, so dass die Kunststoffschicht auf der gegenüberliegenden Seite des Blechs angeordnet ist, mithin außen oder innen in Bezug auf das durch das Umformen herzustellende oder hergestellte Bauteil.The starting material, i.e. the semi-finished product in the metal / plastic composite, is positioned in the tool by deep drawing, stretch drawing, pressure rolling and / or roll profiling in such a way that the plastic layer is arranged in direct contact with the respective tool or, alternatively, so that the plastic layer is on the opposite side Side of the sheet metal is arranged, therefore outside or inside with respect to the component to be produced or produced by the forming.

Die Herstellung des erfindungsgemäß eingesetzten Metallblechs kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Insbesondere kann als Metallblech ein Warmband oder ein Kaltband, weiter bevorzugt als Coil oder als Platine, eingesetzt werden.The metal sheet used according to the invention can be produced by methods known to the person skilled in the art. In particular, a hot strip or a cold strip, more preferably as a coil or as a blank, can be used as the metal sheet.

Eine Ausführung betrifft ferner ein Verfahren, bei welchem das erste und das zweite Halbzeug KTL-beschichtbar oder beschichtet sind.One embodiment also relates to a method in which the first and the second semifinished product can be KTL-coatable or coated.

Ebenso ist das erfindungsgemäß hergestellte Hybridbauteil KTL-beschichtbar oder beschichtet. Für die Beurteilung der KTL-Beschichtbarkeit des Hybridhalbzeugs wird im Sinne der Erfindung die Temperaturbeständigkeit des Halbzeugs insbesondere makroskopisch auf Delamination geprüft.The hybrid component produced according to the invention can also be KTL-coatable or coated. For the assessment of the KTL coatability of the hybrid semifinished product, the temperature resistance of the semifinished product is checked, in particular macroscopically, for delamination within the meaning of the invention.

Das erfindungsgemäß einzusetzende Hybridhalbzeug ist temperaturstabil im Bereich von -20 °C, bevorzugt von -30 °C, besonders bevorzugt von -40 °C bis zu maximal 200 °C, bevorzugt 230 °C, besonders bevorzugt von bis zu 260 °C. Auch nach einer KTL-Beschichtung, die auf der Metalloberfläche, nicht aber auf der Oberfläche der Kunststoffschicht aufgebracht wird, ist makroskopisch keine Delamination festzustellen.The hybrid semifinished product to be used according to the invention is temperature-stable in the range from -20 ° C, preferably from -30 ° C, particularly preferably from -40 ° C up to a maximum of 200 ° C, preferably 230 ° C, particularly preferably up to 260 ° C. Even after a KTL coating, which is applied to the metal surface, but not to the surface of the plastic layer, macroscopically no delamination can be detected.

In einer weiteren Ausführung wird die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech durch druckinduzierte, plastische Verformung reduziert mittels mindestens eines Verfahrens, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus: Kalandrieren, Strukturwalzen, Tiefziehen, Drückwalzen, Hybridisieren und Rollprofilieren.In a further embodiment, the mean layer thickness of the plastic layer is reduced during and / or after the cohesive application to the metal sheet by pressure-induced, plastic deformation using at least one method selected from the group containing or consisting of: calendering, structure rolling, deep drawing, pressure rolling, hybridization and roll profiling.

In einer Alternative wird das Kalandrieren eingesetzt, wenn die Kunststoffschicht, insbesondere als Folie, auf das Blech aufkaschiert wird und gleichzeitig und/oder in Folgeschritten deren Dicke durch Applikation von Druck über Kalander verringert wird. So wird in einer Alternative durch die Änderung des Walzspaltes eine Verringerung der mittleren Schichtdicke der Kunststoffschicht erreicht.In an alternative, calendering is used when the plastic layer, in particular as a film, is laminated onto the sheet metal and, at the same time and / or in subsequent steps, its thickness is reduced by applying pressure via a calender. In one alternative, changing the roll gap results in a reduction in the average layer thickness of the plastic layer.

Eine mindestens bereichsweise Verringerung der mittleren Schichtdicke der Kunststoffschicht erfolgt in einer Alternative durch Hybridisierung, bevorzugt durch Hinterspritzen der Kunststoffschicht mit einem weiteren Kunststoff. Durch Erhöhung des Anpressdrucks des Werkzeugs zum Hinterspritzen und/oder durch Andrücken von starren Werkzeugflächen an die Kunststoffschicht wird erfindungsgemäß deren mittlere Schichtdicke in dem entsprechenden Bereich, auf welchen Druck ausgeübt wird, verringert.In one alternative, the mean layer thickness of the plastic layer is reduced at least in certain areas by hybridization, preferably by back-molding the plastic layer with a further plastic. By increasing the contact pressure of the tool for back injection molding and / or by pressing rigid tool surfaces against the plastic layer, according to the invention the mean layer thickness thereof is reduced in the corresponding area on which pressure is exerted.

Eine Ausführung betrifft ein Verfahren, in welchem die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht des zweiten Halbzeugs mindestens bereichsweise eine Verringerung von mindestens 5 %, bevorzugt mindestens 10 %, 15 %, 20 %, besonders bevorzugt mindestens 25 %, 30%, 35 %, insbesondere mindestens 40 %, 45 %, 50 % in Bezug auf die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht des ersten Halbzeugs aufweist. In einer Alternative beträgt die Verringerung maximal 80 %, 90 %, in einer weiteren Alternative maximal 100 %. Dies kann durch ein vollständiges Abtragen der Kunststoffschicht erzielt werden oder indem die Kunststoffschicht auf definierte Bereiche des Blechs erst gar nicht aufkaschiert wird.One embodiment relates to a method in which the mean layer thickness of the plastic layer of the second semifinished product is at least partially reduced by at least 5%, preferably at least 10%, 15%, 20%, particularly preferably at least 25%, 30%, 35%, in particular at least 40%, 45%, 50% in relation to the mean layer thickness of the plastic layer of the first semifinished product. In one alternative, the reduction is a maximum of 80%, 90%, in a further alternative, a maximum of 100%. This can be achieved by completely removing the plastic layer or by not even laminating the plastic layer onto defined areas of the sheet metal.

Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird unmittelbar vor oder während der druckinduzierten, plastischen Verformung die Temperatur des ersten Halbzeugs erhöht. Dadurch wird die druckinduzierte plastische Verformung bzw. Verringerung der mittleren Schichtdicke der Kunststoffschicht unterstützt.When the method according to the invention is carried out, the temperature of the first semifinished product is increased immediately before or during the pressure-induced, plastic deformation. This supports the pressure-induced plastic deformation or reduction in the mean layer thickness of the plastic layer.

In einer weiteren Ausführung ist die Kunststoffschicht des ersten und des zweiten Halbzeugs als Koppelschicht zur stoffschlüssigen, klebstofflosen Anbindung mindestens eines aus Kunststoff hergestellten oder herzustellenden Strukturkörpers ausgebildet. Dies ermöglicht das Anbringen eines Strukturkörpers an das dreidimensional geformte zweite Halbzeug. Im Sinne der Erfindung besitzt ein dreidimensional geformtes zweites Halbzeug eine Form mit Ausstreckung in alle 3 Raumrichtungen, wobei es sich von dem Ausgangswerkstoff, hier das Halbzeug, in seiner Form und nicht nur lediglich in seinen Ausmaßen unterscheidet. Mit anderen Worten, Schneiden, Kürzen, Verlängern o. ä. stellt lediglich eine Veränderung bzw. Umformung in einer oder zwei Dimensionen, entlang der x- und/oder y-Achse eines dreidimensionalen Koordinatensystems dar. Eine dreidimensionale Umformung im Sinne der Erfindung ist bevorzugt eine Änderung in z-Richtung, wie z. B. eine Biegung bzw. Krümmung des Ausgangswerkstoffs, des Halbzeugs. Eine dreidimensionale Verformung des ersten Halbzeugs wird im Sinne der Erfindung durch Tiefziehen oder Drückwalzen oder Rollprofilieren erzielt, kann in einer Alternative aber auch durch Rollprofilieren erreicht werden.In a further embodiment, the plastic layer of the first and the second semifinished product is designed as a coupling layer for the cohesive, adhesive-free connection of at least one structural body made or to be made of plastic. This enables a structural body to be attached to the three-dimensionally shaped second semi-finished product. For the purposes of the invention, has a three-dimensionally shaped second semi-finished product a shape with extension in all 3 spatial directions, whereby it differs from the starting material, here the semi-finished product, in its shape and not only in its dimensions. In other words, cutting, shortening, lengthening or the like merely represents a change or reshaping in one or two dimensions, along the x and / or y axis of a three-dimensional coordinate system. A three-dimensional reshaping within the meaning of the invention is preferred a change in the z-direction, e.g. B. a bend or curvature of the starting material, the semi-finished product. A three-dimensional deformation of the first semifinished product is achieved in the sense of the invention by deep drawing or pressure rolling or roll profiling, but can also be achieved in an alternative by roll profiling.

Die Strukturkörper können über die gesamte Höhe des zweiten Halbzeugs ausgebildet sein oder eine genau definierte Höhe besitzen. Ferner können Sie lediglich in bestimmten, definierten Sektoren der Innen- und/oder Außenfläche des zweiten Halbzeugs angebracht sein, oder über den gesamten inneren und/oder äußeren Umfang.The structural bodies can be formed over the entire height of the second semifinished product or have a precisely defined height. Furthermore, they can only be attached in certain, defined sectors of the inner and / or outer surface of the second semifinished product, or over the entire inner and / or outer circumference.

Bei Anbindung eines Strukturkörpers erfüllt die Kunststoffschicht die Funktion, sich mit einer Vielzahl von anderen Kunststoffen zuverlässig, ohne Aufbringen von Klebstoff, stoffschlüssig zu verbinden. Hierzu werden bevorzugt die gängigen Kunststoffverfahren eingesetzt. Im Spritzgussprozess oder beim thermischen Pressen wird hierzu beispielsweise die Energie der Kunststoffschmelze genutzt, um die Oberfläche der Koppelschicht zu aktivieren und den Stoffschluss herzustellen. Nach Abkühlung der Schmelze liegt ein perfekter Verbund zwischen der Kunststoffschicht und dem angespritzten Kunststoff als Strukturkörper vor. Bei dem angespritzten Kunststoff kann es sich nicht nur um thermoplastischen Kunststoff, sondern auch um duroplastischen Kunststoff und/oder um einen Kunststoff aus dem Bereich der Elastomere handeln. In einer Alternative kann jeder der oben als Kunststoffschicht beschriebenen Kunststoffe als Strukturkörper eingesetzt werden, beliebige Kombinationen sind mithin möglich. Weiterhin ist es möglich, durch Plasma- oder Koronavorbehandlung vor dem Spritzgießprozess die Kunststoffschicht zusätzlich zu aktivieren, um das Spektrum der einsetzbaren Kunststoffe zu erweitern. In einer Alternative wird für die Kunststoffschicht und den Strukturkörper der gleiche Kunststoff verwendet.When a structural body is attached, the plastic layer fulfills the function of reliably bonding with a large number of other plastics without applying adhesive. The common plastics processes are preferably used for this purpose. In the injection molding process or thermal pressing, for example, the energy of the plastic melt is used to activate the surface of the coupling layer and to establish the material bond. After the melt has cooled down, there is a perfect bond between the plastic layer and the molded plastic as a structural body. The injection-molded plastic can not only be a thermoplastic plastic, but also a thermosetting plastic and / or a plastic from the field of elastomers. In an alternative, any of the plastics described above as a plastic layer can be used as the structural body; any combinations are therefore possible. It is also possible to additionally activate the plastic layer by plasma or corona pretreatment prior to the injection molding process in order to expand the range of plastics that can be used. In an alternative, the same plastic is used for the plastic layer and the structural body.

Die Erfindung betrifft mithin auch ein Verfahren, in welchem ein Strukturkörper aus Kunststoff, ohne Aufbringen von Klebstoff, stoffschlüssig im Spritzgussprozess oder im thermischen Pressen an die Koppelschicht angebracht wird. Dadurch wird in einer Alternative die mittlere Dicke der Kunststoffschicht wie oben beschrieben verringert.The invention therefore also relates to a method in which a structural body made of plastic is attached to the coupling layer in a materially bonded manner in the injection molding process or in thermal pressing without applying adhesive. As a result, in one alternative, the mean thickness of the plastic layer is reduced as described above.

In einer Alternative ist die Kunststoffschicht und/oder der Strukturkörper ein Faser-Polymer-Verbundsystem, enthaltend oder bestehend aus einem der oben genannten Kunststoffe, sowie mindestens ein Fasermaterial. Das Fasermaterial ist ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus Karbonfasern, Glasfasern, Naturfasern, Aramidfasern, Polymerfasern, Metallfasern, Keramikfasern, mineralische Fasern, recycelte Fasern oder deren Mischungen. Hierbei ist ferner der Einsatz als Kurzfaser, Langfaser und/oder als Endlosfaser vorstellbar. Insbesondere können die Fasern als Roving, Matte, Gewebe, Vlies, Tape und/oder Gelege bereitgestellt werden. Gemäß einer kumulativen oder alternativen Ausführungsform des Halbzeugs weist die Schicht aus Faser-Polymer-Verbundsystem zumindest bereichsweise variierende geometrische, elektromagnetische, dämpfende und/oder mechanische Eigenschaften auf. Die Schicht aus Faser-Polymer-Verbundsystem kann bereichsweise unterschiedliche Dicken und/oder Materialien aufweisen. Unterschiedliche Materialien in der Schicht aus dem Faser-Polymer-Verbundsystem können in der Dicke, Breite und/oder Länge hinsichtlich der verschiedenen Polymermatrix- und/oder Fasermaterialien (z. B. Karbon-, Glasfasern etc.) nebeneinander und/oder übereinander variieren. Des Weiteren können bereichsweise die Faserarten (z. B. Gelege, Gewebe, Vlies etc.) und/oder die Anordnung der Fasern (z. B. Atlas-, Köper-, Leinwandbindung etc.) und/oder der Ausrichtungswinkel der Fasern, insbesondere der Faservolumenanteil respektive die Faserdichte variieren. Kumulativ kann die Schicht aus dem Faser-Polymer-Verbundsystem zumindest bereichsweise einen Füllstoff aufweisen. Als Füllstoffe können insbesondere organische und/oder anorganische Partikel, Karbon-Nanotubes, Graphene-Nanoplatelets, Füllkugeln, Hohlkugeln oder deren Mischungen, insbesondere bereichsweise zur Erhöhung der Festigkeit, verwendet werden. Insbesondere können auch bereichsweise faserfreie Bereiche in dem Faser-Polymer-Verbundsystem vorgesehen sein. Die Eigenschaften, wie z. B. Leitfähigkeit, elektromagnetische, akustische, thermische Abschirmung und/oder Dämpfung, Steifigkeit, Festigkeit und/oder Impactverhalten des Halbzeugs respektive des herzustellenden Bauteils können dadurch kumulativ oder alternativ zu der variierenden Ausführung der metallischen Schicht gezielt positiv beeinflusst werden. Weitere Details können der WO 2018/141982 A1 entnommen werden.In an alternative, the plastic layer and / or the structural body is a fiber-polymer composite system, containing or consisting of one of the plastics mentioned above, as well as at least one fiber material. The fiber material is selected from the group containing or consisting of carbon fibers, glass fibers, natural fibers, aramid fibers, polymer fibers, metal fibers, ceramic fibers, mineral fibers, recycled fibers or mixtures thereof. Use as short fibers, long fibers and / or continuous fibers is also conceivable here. In particular, the fibers can be provided as a roving, mat, fabric, fleece, tape and / or scrim. According to a cumulative or alternative embodiment of the semifinished product, the layer of fiber-polymer composite system has at least regionally varying geometric, electromagnetic, damping and / or mechanical properties. The layer of fiber-polymer composite system can have different thicknesses and / or materials in certain areas. Different materials in the layer made of the fiber-polymer composite system can vary in thickness, width and / or length with regard to the different polymer matrix and / or fiber materials (e.g. carbon, glass fibers, etc.) next to one another and / or one above the other. Furthermore, the types of fibers (e.g. scrim, woven, fleece, etc.) and / or the arrangement of the fibers (e.g. satin, twill, plain weave, etc.) and / or the orientation angle of the fibers, in particular the fiber volume fraction or the fiber density vary. Cumulatively, the layer made of the fiber-polymer composite system can have a filler at least in some areas. In particular, organic and / or inorganic particles, carbon nanotubes, graphene nanoplatelets, filler spheres, hollow spheres or mixtures thereof can be used as fillers, in particular in some areas to increase strength. In particular, fiber-free areas can also be provided in the fiber-polymer composite system in certain areas. The properties, such as B. conductivity, electromagnetic, acoustic, thermal shielding and / or damping, stiffness, strength and / or impact behavior of the semifinished product or the component to be produced can thereby be positively influenced cumulatively or alternatively to the varying design of the metallic layer. Further details can be found in the WO 2018/141982 A1 can be removed.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist mithin auch ein Halbzeug im Metall/Kunststoffverbund mit gegenüber einer Kontrolle erhöhtem Wärmedurchgang, das mindestens ein Metallblech und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssig, bevorzugt vollflächig aufgebrachte Kunststoffschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht gegenüber der Kontrolle mindestens bereichsweise aufgrund einer druckinduzierten plastischen Verformung während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech reduziert ist.The present invention therefore also relates to a semi-finished product in a metal / plastic composite with increased heat transfer compared to a control, which has at least one metal sheet and at least one plastic layer, preferably applied over the entire surface, on the metal sheet, characterized in that the mean layer thickness of the plastic layer compared to the Control is reduced at least in some areas due to a pressure-induced plastic deformation during and / or after the materially bonded application to the metal sheet.

In einer Alternative handelt es sich um ein Halbzeug hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. In einer Alternative handelt es sich um ein zweites Halbzeug wie oben beschrieben. In an alternative, it is a semifinished product produced using the method according to the invention. An alternative is a second semi-finished product as described above.

Eine Ausführung betrifft ein Hybridbauteil dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbzeug wie oben beschrieben auf der Kunststoffschicht in stoffschlüssiger, klebstoffloser Anbindung mindestens einen aus Kunststoff hergestellten Strukturkörper aufweist. Eine weitere Ausführung betrifft ein Hybridbauteil wie oben beschrieben, das KTL-beschichtbar oder beschichtet ist.One embodiment relates to a hybrid component, characterized in that a semi-finished product as described above has at least one structural body made of plastic on the plastic layer in a cohesive, adhesive-free connection. Another embodiment relates to a hybrid component as described above, which can be KTL-coatable or coated.

Ein erfindungsgemäßes Hybridbauteil ist charakterisiert durch Blech, sowie eine Kunststoffschicht im Metall/Kunststoffverbund, wobei sowohl das Blech als auch die Kunststoffschicht die oben beschriebenen Eigenschaften zum ersten und/oder zweiten Halbzeug aufweisen.A hybrid component according to the invention is characterized by sheet metal and a plastic layer in the metal / plastic composite, both the sheet metal and the plastic layer having the properties described above for the first and / or second semifinished product.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung mindestens eines Verfahrens ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus: Kalandrieren, Strukturwalzen, Tiefziehen, Drückwalzen, Rollprofilieren und Hybridisieren zur Erhöhung des Wärmedurchgangs eines Halbzeugs im Metall/Kunststoffverbund, das mindestens ein platinen- oder bandförmiges Metallblech und mindestens eine, mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte Kunststoffschicht aufweist. Insbesondere wird hierzu durch das oben beschriebene Verfahren die Schichtdicke der Kunststoffschicht während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech durch druckinduzierte plastische Verformung mindestens bereichsweise reduziert.Another object of the invention is the use of at least one method selected from the group containing or consisting of: calendering, structure rolling, deep drawing, pressure rolling, roll profiling and hybridization to increase the heat transfer of a semi-finished product in the metal / plastic composite, the at least one plate-shaped or strip-shaped metal sheet and has at least one, at least regionally, cohesively applied plastic layer on the metal sheet. In particular, the method described above reduces the layer thickness of the plastic layer during and / or after the materially bonded application to the metal sheet by means of pressure-induced plastic deformation at least in some areas.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to drawings.

In 1 ist das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Prinzip schematisch dargestellt. Ein Blech B als Substrat mit einer darauf kaschierten Kunststoffschicht K bildet ein erstes Halbzeug im Metall/Kunststoffverbund. Durch Applikation von Druck p erfolgt eine Verringerung der Schichtdicke der Kunststoffschicht K.In 1 the principle underlying the present invention is shown schematically. A sheet metal B as a substrate with a plastic layer K laminated thereon forms a first semi-finished product in the metal / plastic composite. By applying pressure p, the layer thickness of the plastic layer K is reduced.

2 a zeigt eine oben beschriebene Alternative in schematischer Darstellung. Die Oberfläche des Blechs B zeigt erhabene und vertiefte Strukturen. Darauf wird eine Kunststoffschicht K als Folie aufkaschiert. Kunststoffschicht K wird durch Applikation von Druck in die vertieften Strukturen der Oberfläche des Blechs B gedrückt. Im Bereich über den erhabenen Strukturen des Blechs B wurde dadurch die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht K reduziert. Die mittlere Schichtdicke bezieht sich hier auf den Fahrbereich jeweils oberhalb einer erhabenen Struktur der Oberfläche des Blechs B. 2 a shows an alternative described above in a schematic representation. The surface of the sheet B shows raised and recessed structures. A plastic layer K is laminated onto this as a film. Plastic layer K is pressed into the recessed structures on the surface of sheet metal B by applying pressure. As a result, the mean layer thickness of the plastic layer K was reduced in the area above the raised structures of the sheet metal B. The average layer thickness here relates to the driving area above a raised structure on the surface of the sheet metal B.

Eine weitere Alternative ist schematisch in 2 b gezeigt. Hier wird die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht eines ersten Halbzeugs aus einem Metall/Kunststoffverbund unter Druck verringert, indem die Oberfläche mit erhabenen und vertieften Strukturen mittels einer Strukturwalze versehen wird.Another alternative is shown schematically in 2 B shown. Here, the mean layer thickness of the plastic layer of a first semi-finished product made of a metal / plastic composite is reduced under pressure by providing the surface with raised and recessed structures by means of a structure roller.

Die 3a bis 3d zeigen jeweils ein zweites Halbzeug, das drückgewalzt (a und b) bzw. tiefgezogen (c und d) wurde. In den 3a und 3c ist jeweils die Kunststoffschicht außen, also sichtbar, in den 3b und 3d ist die Kunststoffschicht innen, sichtbar ist das Blech des Metall-Kunststoffverbundes.the 3a until 3d each show a second semi-finished product that was pressure-rolled (a and b) or deep-drawn (c and d). In the 3a and 3c the plastic layer is on the outside, i.e. visible, in the 3b and 3d if the plastic layer is on the inside, the sheet metal of the metal-plastic composite is visible.

Beispiele:

1. Auf ein Blech, abgehaspelt von einem Coil, wurde eine thermoplastische Kunststofffolie, gebildet aus einem Compound, enthaltend Polyamid und gepfropftes Polyethylen (wie oben beschrieben), mittels einer Kalandrier-Vorrichtung bei einer Temperatur von 200 bis zu 150 °C aufgebracht.

Examples:

1. A thermoplastic plastic film formed from a compound containing polyamide and grafted polyethylene (as described above) was applied to a metal sheet, unwound from a coil, by means of a calendering device at a temperature of 200 to 150 ° C.

Die eingesetzte Kunststofffolie hatte vor dem Kalandrieren eine mittlere Schichtdicke von 50 µm. Die mittlere Schichtdicke nach dem Aufkaschieren wurde am Querschnitt im Lichtmikroskop als Mittelwert mit 18 µm und einer Standardabweichung von 4,9 µm bestimmt.The plastic film used had an average layer thickness of 50 μm before calendering. The mean layer thickness after lamination was determined on the cross section in the light microscope as a mean value of 18 µm and a standard deviation of 4.9 µm.

Die Querschnitte wurden aus einem Blech (Flacherzeugnis), wie in 3d gezeigt, das als Kontrolle dient, hergestellt. Es wurden jeweils 4 Bereiche 5.1 - 5.4, wie in 3e gezeigt, bestimmt (jeweils eine Fläche von 5 × 2 cm). In jedem Bereich wurde die Messung an 10 unterschiedlichen Messpunkten durchgeführt. Aus diesen Messwerten wurde ein Mittelwert von 18 µm für die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht berechnet.

2. Ein erstes Halbzeug, mit Blech in einer Dicke von 1 mm, einseitig beschichtet mit einer Kunststoffschicht wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einer mittleren Schichtdicke von 18 µm, wurde einem Drückwalz-Verfahren unterworfen. Das Drückwalzen erfolgte mittels einer Maschine VUD600 von WF Maschinenbau aus 2016, mit einer Drehzahl von 350 U/min und mit den Vorschüben von 170 und 340 mm/min. Makroskopisch wurden keine Delamination der Kunststoffschicht und auch keine Risse in der Kunststoffschicht festgestellt.

The cross-sections were made from a sheet metal (flat product), as in 3d shown, which serves as a control. There were 4 areas 5.1 - 5.4, as in 3e shown, determined (each an area of 5 × 2 cm). In each area, the measurement was carried out at 10 different measuring points. A mean value of 18 µm for the mean layer thickness of the plastic layer was calculated from these measured values.

2. A first semifinished product, with sheet metal with a thickness of 1 mm, coated on one side with a plastic layer as described in Example 1, with an average layer thickness of 18 μm, was subjected to a flow-forming process. The spinning was done by means of a VUD600 machine from WF Maschinenbau from 2016, with a speed of 350 rpm and with feeds of 170 and 340 mm / min. Macroscopically, no delamination of the plastic layer and also no cracks in the plastic layer were found.

Durch das Drückwalzen erfolgte eine Verringerung der mittleren Schichtdicke. Dazu wurden auf dem drückgewalzten, zweiten Halbzeug ebenfalls jeweils 4 Bereiche (jeweils eine Fläche von 5 × 2 cm) 1.1 - 1.4 bzw. 2.1 - 2.4 bestimmt. Die 2 Halbzeuge mit den jeweils 4 Bereichen werden in den 3a bzw. 3b, wie oben beschrieben, gezeigt. Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht in jeweils 10 Messpunkten pro Bereich bestimmt. Die Ergebnisse sind in 4a bzw. 4b zusammengefasst.

3. Ein erstes Halbzeug, mit Blech (elektrolytisch verzinkt) in einer Dicke von 1 mm, einseitig beschichtet mit einer Kunststoffschicht wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einer mittleren Schichtdicke von 18 µm, wurde einem Tiefziehprozess unterworfen. Das Tiefziehen erfolgte mit 50 mm/sek (3c), 1mm/sec (3d) und folgenden Werkzeugdaten: D0 =100 mm; R=13 mm; D=102,4 mm; r=5 mm; FN=70kN; Beölung:RP4107S, 1.5g/m². Makroskopisch wurden keine Delamination der Kunststoffschicht und auch keine Risse in der Kunststoffschicht festgestellt.

The pressure rolling resulted in a reduction in the average layer thickness. For this purpose, 4 areas (each an area of 5 × 2 cm) 1.1-1.4 and 2.1-2.4 were determined on the pressure-rolled, second semi-finished product. The 2 semi-finished products with the 4 areas each are in the 3a respectively. 3b as described above. As described in Example 1, the mean layer thickness of the plastic layer was determined at 10 measuring points per area. The results are in 4a respectively. 4b summarized.

3. A first semi-finished product, with sheet metal (electrolytically galvanized) with a thickness of 1 mm, coated on one side with a plastic layer as described in Example 1, with an average layer thickness of 18 μm, was subjected to a deep-drawing process. Deep drawing took place at 50 mm / sec ( 3c ), 1mm / sec ( 3d ) and the following tool data: D0 = 100 mm; R = 13 mm; D = 102.4 mm; r = 5 mm; FN = 70kN; Oil: RP4107S, 1.5g / m ² . Macroscopically, no delamination of the plastic layer and also no cracks in the plastic layer were found.

Durch das Tiefziehen erfolgte eine Verringerung der mittleren Schichtdicke. Dazu wurden auf dem drückgewalzten, zweiten Halbzeug ebenfalls jeweils 4 Bereiche (jeweils eine Fläche von 2,5 × 2 cm) 3.1 - 3.4 bzw. 4.1 - 4.4 bestimmt. Die 2 Halbzeuge mit den jeweils 4 Bereichen werden in 3c bzw. 3d, wie oben beschrieben, gezeigt. Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht in jeweils 10 Messpunkten pro Bereich bestimmt. Die Ergebnisse sind in 4c bzw. 4d zusammengefasst.The deep drawing resulted in a reduction in the average layer thickness. For this purpose, 4 areas (each an area of 2.5 × 2 cm) 3.1 - 3.4 and 4.1 - 4.4 were determined on the pressure-rolled, second semi-finished product. The 2 semi-finished products with the 4 areas each are in 3c respectively. 3d as described above. As described in Example 1, the mean layer thickness of the plastic layer was determined at 10 measuring points per area. The results are in 4c respectively. 4d summarized.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 19609641 A1 [0004]DE 19609641 A1 [0004]
DE 102013210094 A1 [0004]DE 102013210094 A1 [0004]
WO 2015/032632 A1 [0005]WO 2015/032632 A1 [0005]
EP 1651432 B1 [0031]EP 1651432 B1 [0031]
WO 2015/032623 A1 [0043]WO 2015/032623 A1 [0043]
WO 2018/141982 A1 [0086]WO 2018/141982 A1 [0086]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

DIN EN ISO 20482 [0068]DIN EN ISO 20482 [0068]
DIN 8583 [0070]DIN 8583 [0070]
DIN 8584 [0070]DIN 8584 [0070]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs im Metall/Kunststoffverbund mit erhöhtem Wärmedurchgang, das mindestens ein platinen- oder bandförmiges Metallblech und mindestens eine, mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte Kunststoffschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Kunststoffschicht während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech durch druckinduzierte plastische Verformung mindestens bereichsweise reduziert wird.A method for producing a semi-finished product in a metal / plastic composite with increased heat transfer, which has at least one plate-shaped or strip-shaped metal sheet and at least one, at least regionally, cohesively applied plastic layer on the metal sheet, characterized in that the layer thickness of the plastic layer during and / or after the cohesive Applying to the metal sheet is reduced at least in areas by pressure-induced plastic deformation.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech vor dem Aufbringen der Kunststoffschicht auf der der Kunststoffschicht zugewandten Seite mindestens bereichsweise eine strukturierte Oberfläche aufweist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that, before the plastic layer is applied, the metal sheet has, at least in some areas, a structured surface on the side facing the plastic layer.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend oder bestehend aus den folgenden Verfahrensschritten: i) Bereitstellen eines ersten, tiefziehfähigen, drückwalzbaren, platinen- oder bandförmigen Halbzeugs, das mindestens ein platinen- oder bandförmiges Metallblech und mindestens eine, mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachte Kunststoffschicht aufweist; ii) Applikation von Druck auf mindestens eine Seite des ersten Halbzeugs, mindestens im Bereich der mindestens bereichsweise auf dem Metallblech stoffschlüssig aufgebrachten Kunststoffschicht zur mindestens bereichsweise plastischen Verformung dieser Kunststoffschicht; iii) Reduzierung durch plastische Verformung der Schichtdicke der Kunststoffschicht in Folge des applizierten Drucks aus Schritt ii) und damit Herstellung eines zweiten Halbzeugs mit erhöhtem Wärmedurchgang im Vergleich zu dem ersten Halbzeug.Method according to one of the preceding claims, comprising or consisting of the following method steps: i) providing a first, deep-drawable, pressure-rollable, plate-shaped or strip-shaped semi-finished product, which has at least one plate-shaped or strip-shaped metal sheet and at least one plastic layer applied at least regionally to the metal sheet in a materially bonded manner; ii) application of pressure to at least one side of the first semifinished product, at least in the area of the plastic layer, which is applied cohesively to the metal sheet at least in some areas, for at least some areas of plastic deformation of this plastic layer; iii) Reduction through plastic deformation of the layer thickness of the plastic layer as a result of the applied pressure from step ii) and thus production of a second semifinished product with increased heat transfer compared to the first semifinished product.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Halbzeug KTL-beschichtbar oder beschichtet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second semifinished product can be KTL-coatable or coated.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech durch druckinduzierte plastische Verformung reduziert wird mittels mindestens eines Verfahrens, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus: Kalandrieren, Strukturwalzen, Tiefziehen, Drückwalzen, Rollprofilieren und Hybridisieren.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mean layer thickness of the plastic layer during and / or after the materially bonded application to the metal sheet is reduced by pressure-induced plastic deformation by means of at least one method selected from the group containing or consisting of: calendering, structure rolling , Deep drawing, pressure rolling, roll profiling and hybridization.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech eine Dicke von mindestens 0,1 mm bis maximal 5 mm aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal sheet has a thickness of at least 0.1 mm to a maximum of 5 mm.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht des ersten Halbzeugs eine mittlere Schichtdicke von mindestens 0,01 mm bis maximal 1,2 mm aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic layer of the first semifinished product has an average layer thickness of at least 0.01 mm to a maximum of 1.2 mm.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht des zweiten Halbzeugs mindestens bereichsweise eine Verringerung von mindestens 5 %, bevorzugt mindestens 10 %, 15 %, 20 %, besonders bevorzugt mindestens 25 %, 30%, 35 %, insbesondere mindestens 40 %, 45 %, 50 % in Bezug auf die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht des ersten Halbzeugs aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mean layer thickness of the plastic layer of the second semi-finished product is at least regionally a reduction of at least 5%, preferably at least 10%, 15%, 20%, particularly preferably at least 25%, 30%, 35% , in particular at least 40%, 45%, 50% in relation to the mean layer thickness of the plastic layer of the first semifinished product.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor oder während der druckinduzierten, plastischen Verformung die Temperatur des ersten Halbzeugs erhöht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the first semi-finished product is increased immediately before or during the pressure-induced, plastic deformation.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffe.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic layer is selected from the group containing thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastics.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite des Metallblechs, auf welcher die Kunststoffschicht aufgebracht ist, eine die Haftung der Kunststoffschicht verbessernde Oberfläche aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the side of the metal sheet on which the plastic layer is applied has a surface which improves the adhesion of the plastic layer.

Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht des zweiten Halbzeugs als Koppelschicht zur stoffschlüssigen, klebstofflosen Anbindung mindestens eines aus Kunststoff hergestellten oder herzustellenden Strukturkörpers ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic layer of the second semifinished product is designed as a coupling layer for the cohesive, adhesive-free connection of at least one structural body made or to be made of plastic.

Halbzeug im Metall/Kunststoffverbund mit gegenüber einer Kontrolle erhöhtem Wärmedurchgang, das mindestens ein Metallblech und mindestens eine auf dem Metallblech stoffschlüssige, bevorzugt vollflächig aufgebrachte Kunststoffschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der Kunststoffschicht gegenüber der Kontrolle mindestens bereichsweise aufgrund einer druckinduzierten plastischen Verformung während und/oder nach dem stoffschlüssigen Aufbringen auf das Metallblech reduziert ist.Semi-finished product in a metal / plastic composite with increased heat transfer compared to a control, which has at least one metal sheet and at least one materially bonded plastic layer, preferably applied over the entire surface, on the metal sheet, characterized in that the mean layer thickness of the plastic layer compared to the control at least in some areas due to a pressure-induced plastic deformation during and / or is reduced after the cohesive application to the metal sheet.

Hybridbauteil dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbzeug nach Anspruch 15 auf der Kunststoffschicht in stoffschlüssiger, klebstoffloser Anbindung mindestens einen aus Kunststoff hergestellten Strukturkörper aufweist.Hybrid component characterized in that a semi-finished product according to Claim 15 has at least one structural body made of plastic on the plastic layer in a cohesive, adhesive-free connection.

Hybridbauteil gemäß Anspruch 14, das KTL-beschichtbar oder beschichtet ist.Hybrid component according to Claim 14 , which can be KTL-coatable or coated.