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Verfahren zum zonenweisen Verbinden von Aluminiumblechen,
Schweissstoppdruckfarbe zur Durchführung d'es Verfahrens und Verfahren zur Herstellung der Schweissstoppdruckfarbe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum zonenweisen Verbinden von Aluminiumblechen, einschliesslich solchen aus Aluminiumlegierungen, durch Walzschweissen.
Es ist bereits bekannt, gewisse Gegenstände, wie z. B. die Verdampferelemente von Kühlschränken, in der Weise herzustellen, dass man zwei oder mehrere Aluminiumbleche miteinander walzt, so dass sie an bestimmten, vorher gewählten Flächen aneinander haftenbleiben. Bei diesem Verfahren wird ein Muster eines Schweissstoppmaterials auf die Aluminiumbleche aufgetragen, um das Verschweissen der Bleehe an den Flächen zu verhindern, welche anschliessend voneinander getrennt werden sollen, um innere Kanäle oder Räume innerhalb der Dicke des Blechmaterials zu erhalten, das an den übrigen Flächen durch die Walzschweissbehandlung miteinander fest verbunden wurde. Es ist üblich, die Bleche vorzuwärmen, um das Binden aneinander beim Walzschweissen derselben zu erleichtern.
Das anschliessende Trennen der Aluminiumbleche voneinander an den mit dem Schweissstoppmaterial bedruckten Flächen erfolgt durch Einblasen von Druckluft. So gehören zum bekannten Stande der Technik Schweissstopp-Materialien, welche einen Gehalt an Metallsalzen, wie beispielsweise an Molybdändisulfid (MoSJ oder Kalziumkarbonat (CaCo) aufweisen, als wesentlichen Bestandteil aber Graphit enthalten, der in feinverteilter Form zu einer Druckfarbe angerieben wird, welche dann nach Art des Siebdruckverfahrens auf die ausgewählten Flächen des Aluminiumbleches aufgetragen werden konnte.
Vom Standpunkt einer etwaigen Korrosion des Produktes aus gesehen gehört Graphit zu den Werkstoffen, welche für den Gebrauch in Schweissstoppdruckfarben beim Walzschweissverfahren weniger erwünscht sind. Graphit wirkt stark kathodisch bzw. ist ein kathodischer Depolarisator und neigt in den meisten Fällen, wo die Korrosion von Aluminium bei der weiteren Verwendung der durch Walzschweissen hergestellten Gebilde eine Rolle spielt, dazu, die elektrochemischen Prozesse, welche zu der Korrosion des Metalls führen, zu beschleunigen. Es gibt kein praktisches Verfahren der völligen Beseitigung des Graphits aus den durch Walzschweissen hergestellten Flächengebilden, bei welchen er verwendet wurde.
Die Erfindung bezweckt gegenüber den graphitischen Schweissstoppdruckfarben derartige Stoffe vorzusehen, welche frei von den oben erwähnten Mängeln sind und gleichzeitig das Zusammenhaften der Aluminiumbleche unter den Temperatur- und Druckverhältnissen, unter welchen das Walzschweissverfahren ausgeführt wird, wirksam verhindern.
Es ist wohl klar, dass, wenn man eine Druckfarbe herstellen könnte, welche bei Beendigung des Walzschweissvorganges wasserlösliche Rückstände hinterlässt, es möglich sein sollte, alle diese Rückstände nach Aufblasen des Fertigproduktes aus den darin befindlichen Kanälen herauszuwaschen.
Dieses Problem wurde nun dadurch gelöst, dass man zur Verwendung bei einem Walzschweissverfahren eine Druckfarbe nimmt, deren Farbträger genügend "klebend" ist, um auf Aluminium drucken zu können und wobei das eigentliche Schweissstoppmaterial aus einem wasserlöslichen leicht zerreiblichen Metallsalz besteht, welches auch bei der Temperatur des Walzschweissens fest und beständig bleibt.
Kaliumchromat (K CrO) ist ein besonderes Beispiel für ein Metallsalz, das bei den erfindungsgemä- ssen Schweissstoppdruckfarben verwendet werden kann.
Kaliumchromat hat einen Schmelzpunkt von etwa 768, 30 C ; diese Temperatur liegt über den Temperaturen, die beim Walzschweissen von Aluminium zur Anwendung gelangen. Wenn dieses Salz auch nicht wie der Graphit durch Scherung in seinem Gefüge verschoben werden kann, so ist es doch leicht zer-
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reiblich, weshalb es bei dem Walzvorgang durch Zerreiben seiner in der Druckfarbe enthaltenen Teilchen zusammen mit dem Muster in der Längsrichtung gedehnt wird. Das Salz ist zudem wasserlöslich und kann daher aus den aufgeweiteten Kanälen leicht herausgewaschen werden.
Es ist zur Verwendung gemäss der Erfindung ganz besonders deswegen geeignet, weil es für Aluminium wie ein starker Korrosionshemmstoff wirkt, so dass bei der endgültigen Verwendung der durch Walzschweissen hergestellten Flächengebilde die nicht herausgewaschenen Rückstände eher eine korrosionshemmende als eine korrosionsbeschleuni- gende Wirkung haben.
Die Trägersubstanz für das Salz ist ein nicht wässeriges Medium, vorzugsweise Ädhylenglykol, das kein Lösungsmittel für das wasserlösliche Metallsalz ist, aber Aluminium benetzen kann. Im allgemeinen kann gesagt werden, dass die Trägersubstanz einen Siedepunkt von unter 2500 C haben muss und vorzugsweise mit Wasser mischbar sein soll.
Da die Farbe nach dem Seidensiebdruckverfahren aufgedruckt und als Suspension in dem Farbträger gehalten werden muss, ist es erforderlich, das in dem letzteren dispergierte Metallsalz sehr fein zu vermahlen. Nach dem Aufdrucken neigt der Farbträger zum Abtrocknen, weshalb es vorzuziehen ist, der Druckfarbe ein Bindemittel beizufügen, um die Teilchen des Salzes auf den bedruckten Flächen des Aluminiums festzuhalten. Ein solches Bindemittel muss in dem Farbträger löslich sein, u. zw. nicht nur, weil dadurch das Erreichen der erforderlichen Konsistenz der Druckfarbe gefördert wird, sondern auch weil die Bindewirkung infolge des Freiwerdens aus der Lösung während der Verdampfung des Farbträgers gleichmässiger ist.
Wenn das Walzschweissen ohne ein Vorwärmen vor dem eigentlichen Walzvorgang vorgenommen wird, kann man einen Harzbinder verwenden ; der bevorzugte Stoff hiefür ist Polyvinylpyrrolidon, weil es in Wasser löslich ist. Wird der letztgenannte Stoff als Bindemittel verwendet, dann muss der gewählte Farbträger vorzugsweise ein solcher sein, in dem Polyvinylpyrrolidon löslich ist.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass harzartige Bindemittel an sich im Zusammenhang mit Schweissstopp-Materialien der eingangs angeführten, zum Stande der Technik gehörenden Art auf der Basis von Graphit bereits bekannt sind. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um ein besonderes, nämlich ein wasserlösliches harzartiges Bindemittel, welches für ein spezielles Schweissstopp-Material angewendet wird, bestehend aus einem leicht zerreiblichen, wasserlöslichen Metallsalz.
Wird aber das Walzschweissen unter Verwendung einer Vorwärmstufe vor dem eigentlichen Walzvorgang durchgeführt, dann muss man ein anderes oder ein zusätzliches Bindemittel verwenden, weil Polyvinylpyrrolidon allein beim Erhitzen zerstört wird und das Metallsalz als ein ziemlich lose anhaftendes Pulver zurücklässt, das dazu neigt, von den Aluminiumblechen abgeschüttelt zu werden, wenn diese von der Vorwärmstufe zum Walzen weiterbefördert werden. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, muss man ein Bindemittel verwenden, welches beim Erhitzen auf die Vorwärmtemperatur ein wasserlösliches Glas bildet, wobei das letztere eine zähflüssige Masse darstellt, welche das Metallsalz auf den Aluminiumblechen bis zu dem eigentlichen Walzschweissvorgang an Ort und Stelle hält. Auch ein solches Bindemittel soll vorzugsweise in dem Farbträger löslich sein.
Man hat festgestellt, dass Borsäure diesen Anfoiderungen entspricht und bei der Vorwärmtemperatur ein zufriedenstellend zähflüssiges Bortrioxydglas ergibt.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass Bortrioxyd auf Aluminium nicht korrodierend einwirkt und-da es in Wasser löslich ist-aus den fertigen, durch Walzschweissungen hergestellten Flächengebilden herausgewaschen werden kann.
Es folgt nachstehend ein Beispiel für die Herstellung und die Zusammensetzung einer Schweissstoppdruckfarbe zur Verwendung bei einem Walzschweissverfahren.
1200 Teile eines körnigen Kaliumchromats kommen in eine mit Flintsteinen gefüllte Rohrmühle, u. zw. zusammen mit 1800 Teilen Mineralsprit oder eines sonstigen trockenen, leichten Kohlenwasserstoffes, wie z. B. Petroleum oder Steinkohlenteersolventnaphtha, sowie 24 Teile Polyvinylpyrrolidon. Die Bestandteile werden 8 1/4 Stunden miteinander vermahlen, in welcher Zeit das Kaliumchromat die Feinheit eines Pulvers, welches ohne Rückstand durch ein Sieb von 325 Maschen hindurchgeht, angenommen hat, während das Polyvinylpyrrolidon in dem Kohlenwasserstoff, in welchem es unlöslich ist, gründlich dispergiert und suspendiert wurde.
Die Schlämme von Kaliumchromat und Polyvinylpyrrolidon in Kohlenwasserstoff wird dann aus der Mühle herausgewaschen, falls es notwendig sein sollte, unter Verwendung einer weiteren Menge des betreffenden Kohlenwasserstoffes.
Hierauf werden Kaliumchromat und Polyvinylpyrrolidon aus der verdünnten Schlämme ausgefällt, u. zw. durch den Zusatz von 540 Teilen Äthylenglykol, das vorzugsweise auch 45 Teile aufgelöster Borsäure enthält.
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Bei Zusatz des Äthylenglykols werden alle Bestandteile mit Ausnahme des Kohlenwasserstoffes (also das Kaliumchromat, das Polyvinylpyrrolidon und das Äthylenglykol) als eine koazervierte Masse ausgefällt, die sich gegenüber dem Kohlenwasserstoff synäretisch verhält.
Der Kohlenwasserstoff kann nunmehr dekantiert und von der teigähnlichen Masse weiterhin getrennt werden durch Kneten in einer geeigneten Knetvorrichtung und unter weiterem Dekantieren. Nachdem die Masse durch Kneten in kaltem Zustand und Dekantieren praktisch bzw. im wesentlichen von dem Kohlenwasserstofflösungsmittel befreit wurde, wird sie nun noch bei höheren Temperaturen (unter 1000 C) geknetet, falls es notwendig sein sollte unter weiterem Zusatz von Äthylenglykol, bis die letzten Spuren des Kohlenwasserstofflösungsmittels durch Abdampfen entfernt werden und die Druckfarbe eine zufriedenstellende "Klebkraft" entwickelt.
Das Produkt ist im wesentlichen eine Suspension fein vermahlenen Kaliumchromats in einer Lösung von Polyvinylpyrrolidon und Borsäure in Äthylenglykol bei Pastenkonsistenz. Zur Verwendung als Walzschweissstoppdruckfarbe wird das Produkt weiterhin durch den Zusatz von Äthylenglykol verdünnt bis es die zufriedenstellende Konsistenz für das Seidensiebdruckverfahren besitzt. In der Regel sind hiefür 5-10 Gew.-% erforderlich.
Eine zufriedenstellende Schweissstoppdruckfarbe kann nach dem oben erläuterten Verfahren auch in der Weise hergestellt werden, dass man das Polyvinylpyrrolidon einfach fortlässt und die übrigen Arbeitsgänge in der gleichen Weise wie beschrieben ausführt.
Ausser den Vorteilen, die mit der Verwendung von Kaliumchromat beim Walzschweissen verbunden sind, besitzen die in obiger Weise hergestellten Druckfarben noch weitere Vorzüge. Recht bemerkenswert ist, dass-da alle Bestandteile völlig und leicht in Wasser löslich sind - schlechte Seidensiebdrucke auf Aluminiumblechen durch einfaches Abspülen mit Wasser entfernt werden können. Dadurch kann man bei der Wiederverwertung schlecht bedruckter Bleche Metallverluste oder kostspielige Reinigungsverfahren vermeiden. Auch die Seidensiebe sind leicht zu reinigen. Das oben beschriebene Verfahren der Druckfarbenherstellung ist nicht auf die Herstellung von Kaliumchromat enthaltenden Farben beschränkt.
In der gleichen Weise können auch Druckfarben, die andere wasserlösliche Salze enthalten, hergestellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum zonenweisen Verbinden von Aluminiumblechen bzw. Blechen aus Aluminiumlegierungen durch Walzschweissen, bei dem zwei bzw. je zwei Bleche in jenen Bereichen, die nicht miteinander verbunden werden sollen, mit einer Schweissstoppfarbe bedruckt und hierauf durch Walzschwei- ssen verbunden werden, wobei eine Verschweissung nur an den nicht bedruckten Bereichen eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweissstoppdruckfarbe verwendet wird, die aus einem leicht zerreiblichen, wasserlöslichen Metallsalz besteht, das bei den angewendeten Arbeitstemperaturen stabil ist und sich im Zustande feiner Vermahlung in einem Träger befindet, der eine für das Drucken auf Aluminium hinlängliche Klebkraft besitzt.