CN104169079A - 用于借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板的方法以及一种设有金属覆层的钢带或钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板的方法，所述后处理剂包含至少一种聚亚烷基乙二醇并且作为液态的溶液涂覆到金属覆层的表面上。为了实现改进的涂装润湿和涂装附着并且同时实现被覆层的表面的尽可能低的摩擦值，并且为了确保覆层的钢带或钢板的良好的可加工性而根据本发明提出：后处理剂除了聚亚烷基乙二醇之外还包含发荧光的抗氧化剂。本发明还涉及一种设有金属覆层的钢带或钢板，尤其为白铁皮，所述钢带或钢板在金属覆层的表面上具有后处理剂的薄的涂层，所述后处理剂包含聚亚烷基乙二醇以及发荧光的抗氧化剂。

Description

用于借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板的方法以及一种设有金属覆层的钢带或钢板
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板的方法。
背景技术
在白铁皮的、尤其在电解地在带镀锡设备中镀锡的钢板的制造中以及在电解地镀铬的精钢(electrolytic chromium coated steel，ECCS)的制造中，在覆层过程之后首先化学地或电化学地钝化被金属覆层的钢板并且随后被涂油脂。通过涂油脂，应当降低被覆层的钢板的摩擦数值，以便可更好地加工板，例如对于在制造罐头罐或饮料罐时的深冲或者定界过程来更好地加工板。为此，例如在带镀锡设备中制造白铁皮(镀锡的钢板)时将镀锡的且钝化的板带在清洁和干燥过程之后以经典的方式借助癸二酸二辛酯(DOS)、乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)或硅酸铋(BSO)来涂油脂。在此，用于对覆层的钢板涂油脂的物质必须也确保良好的涂装附着性，因此被覆层的钢板为了更好的腐蚀抗性和抗酸性而通常被涂装。处于环境保护的理由，现在为了设有金属覆层的钢板涂装而增加地应用无溶剂的或者降低溶剂的漆。这种涂装在被覆层的钢带的表面的质量方面在涂装润湿性和涂装附着性方面提出更高的要求。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种用于借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板的方法，借助所述方法能够实现改进的涂装润湿和涂装附着并且同时实现被覆层的表面的尽可能低的摩擦值，以便确保覆层的钢带或钢板的良好的可加工性。
从GB 845 097中已知含聚亚烷基乙二醇的后处理剂用于对白铁皮表面进行油润的应用，以便避免镀锡的表面的腐蚀。为此，将包含聚亚烷基乙二醇的聚合物的水状的乳化液施加到表面上。
在借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板、例如白铁皮时有利的是，能够将后处理剂的在覆层的钢板的表面上施加的层厚度调节到期望的且适宜的数值，以便能够有针对性地调节被处理的板表面的由后处理剂所影响的特性。因此，本发明的目的在于，提出一种用于借助液态的后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板的方法，其中在将后处理剂的层涂覆到金属覆层的表面上之后检测后处理剂的所涂覆的层厚度并且由此也能够有针对性地进行调节。
所述目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求14的特征的设有金属覆层的钢带或钢板来实现。方法的优选的实施方案在权利要求2-13中说明。
在根据本发明的方法中，借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板，其中后处理剂包含至少一种聚亚烷基乙二醇并且作为液态溶液涂覆到金属覆层的表面上。后处理剂除了聚亚烷基乙二醇之外还包含至少一种发荧光的抗氧化剂。通过发荧光的抗氧化剂一方面提高包含在后处理剂中的聚亚烷基乙二醇的(抗老化)稳定性，由此改进根据本发明处理的板的抗腐蚀性。另一方面，发荧光的抗氧化剂的应用实现在涂覆期间检测后处理剂的在金属覆层的表面上涂覆的层的层厚度。由此可行的是：将后处理剂的所涂覆的层厚度调节到期望的且适宜的数值上，以便能够将处理的板的从中得到的表面特性针对相应的应用情况来调节和优化。由于包含在后处理剂中的发荧光的抗氧化剂可行的是：在后处理方法中经由荧光光谱法、尤其经由激光诱发的荧光光谱法(LIF)来检测后处理剂的被涂覆的层厚度。
优选地，抗氧化剂涉及发荧光的碳氢化合物，尤其是通过位阻的基团取代的苯酚。出自抗坏血酸、尤其为左旋(+)抗坏血酸或者抗坏血酸的盐的物质被证实为是尤其优选的抗氧化剂。同样地在根据本发明的方法中能够将二叔丁基羟基甲苯(BHT)或者叔丁基对羟基茴香醚(BHA)用作为抗氧剂。
适宜地，后处理剂作为水状溶液存在并且借助于喷射方法或沉浸方法施加到金属覆层的钢板或钢带的表面上。在将后处理剂的液态溶液涂覆到设有所述金属覆层的钢带或钢板的表面上之后将后处理剂适宜地借助于挤压辊压出并且随后干燥。在此尤其适合的是：具有位于1至10mg/m2范围中的并且优选2至6mg/m2范围中的干燥涂层的后处理剂的覆层涂层。与至今为止用于白铁皮和ECCS的涂油脂剂(DOS、ATBS或BSO)相比，金属覆层的根据本发明处理的表面具有显著更高的表面应力进而具有更好的涂装润湿性。常规的涂油脂的白铁皮的表面应力例如位于32至35mN/m的范围中，相反，金属覆层的根据本发明处理的表面应力大于40mN/m并且尤其具有50mN/m至60mN/m范围中的表面应力。根据本发明处理的金属覆层的摩擦系数优选位于0.3之下尤其为μ＝0.01至0.25。
包含在后处理剂中的聚亚烷基乙二醇优选具有2000g/mol和20000g/mol之间并且优选位于4000g/mol和10000g/mol之间的摩尔量。聚乙二醇(PEG)的应用被证实是尤其适当的。然而同样也能够应用如聚丙二醇或者聚四亚甲基醚乙二醇的聚亚烷基乙二醇。因此例如具有6000g/mol的且以商标为可得的聚乙二醇在被处理的表面的涂装可润湿性和摩擦值方面被证实为是尤其适当的。
包含在后处理剂的水状的溶液中的聚亚烷基乙二醇浓度优选位于0.1g/l和400g/l之间并且优选为1.0g/l和200g/l之间。抗氧化剂在水状的溶液中的浓度位于0.001g/l和4.0g/l之间。后处理剂的水状的溶液的粘度在20℃的情况下优选位于0.5至60mm2/s2的范围中并且和折射率优选位于1.30和1.40之间。后处理剂的水状的溶液的密度优选位于0.9至1.1g/cm3的范围中。
具体实施方式
下面，根据实施例详细阐述本发明。在此，该实施例涉及镀锡的钢板(白铁皮)的后处理。然而，根据本发明的方法不限制于该应用情况，其能够以相应的方式使用在全部设有金属覆层的钢板中。特别地，也能够以根据本发明的相应方式处理镀铬的钢板(ECCS板)或镀锌的钢板。
具有1.0g/m2至6g/m2范围中锡涂层的常规的白铁皮用后处理剂的水状的溶液喷射，其中后处理剂的水状的溶液尽可能均匀地经由喷射喷嘴喷射到白铁皮表面上。随后，借助于挤压辊压出被喷射的后处理剂并且在炉中干燥。在干燥之后，能够证实有2-6mg/m2范围中的后处理剂的干燥层涂层。
为了制造所应用的后处理剂的水状溶液，首先将摩尔量为6000g/mol的聚乙二醇(PEG)的水状溶液制备在0.1g/l和400g/l之间的浓度中并且与0.001g/l和4.0g/l之间浓度的抗坏血酸(维生素C)混合。然后，所述水状溶液以喷射方法均匀地喷涂到白铁皮的表面上。
在将后处理剂涂层到白铁皮表面上期间，被涂层的后处理剂的层厚度经由荧光光谱法来检测。为此，尤其使用激光诱发的荧光光谱法。在此，后处理剂涂层期间，将激光束对准于白铁皮表面。激光辐射由后处理剂的被涂层的层吸收。由于包含发荧光的抗氧化剂(或者抗坏血酸)的后处理剂的发荧光的特性，后处理剂的层通过射入的激光辐射被激发以发射光(荧光)。
激光诱发的荧光光谱法被证实为是用于检测所施加的后处理剂的层厚度的尤其适合的方法，其中在适当地选择射入的激光辐射的波长的情况下进行荧光信号的衰变特性的时间积分的测量。在此，在每次用单独的激光脉冲激发之后在例如1ns的预设的持续时间期间检测以时间积分的方式作为强度值I1和I2的处于适当定位的测量窗口中的由后处理剂层发射的荧光辐射的衰变特性。在此，强度值的比I2/I1与发荧光的物质的量相关(进而与浓度的层厚度相关)。这在分离干扰的背景信号的情况下实现可靠地检测与所涂层的后处理剂成比例的且与发荧光的抗氧化剂的浓度成比例的数值。在发荧光的抗氧化剂在后处理剂的水状溶液中的预设的浓度中能够以该方式得出所涂层的后处理剂的层厚度。
在此，例如能够借助微芯片激光器进行后处理剂的层的光学激发，所述微芯片激光器以10kHz范围中的重复频率、发射波长例如为266nm和355nm的单独的激光脉冲和通常是250μW的脉冲功率来发射。由后处理剂的层发射的荧光辐射耦合输入到光波导中并且引导至检测器，检测器耦联到评估单元处。检测器包括光倍增器，光倍增器经由光学过滤器以波长选择的方式检测荧光信号。检测器脉冲以时间积分的方式来评估并且经由定标措施换算成要检测的测量变量(在此为后处理剂层的层厚度)。
借助根据本发明的方法能够涂层且证实到1-10mg/m2干燥涂层的后处理剂的层厚度。以该方式处理的白铁皮表面具有大于40mN/m的且尤其50至60mN/m范围中的表面应力。这种表面应力对于利用无溶剂的或弱溶剂的漆来涂装白铁皮表面是尤其适合的并且显著地改进涂装润湿。
针对根据本发明的后处理剂所提出的组成部分的特征全部在于其食品适用性。这尤其对于将以根据本发明的方式处理的铁板用于制造食品的包装、例如罐头罐或饮料罐的稍后的应用是有意义的。
此外，以根据本发明的方式处理的白铁皮表面的特征在于例如在制造罐头罐或饮料罐时良好的可加工性。由此也能够相当显著地降低例如在分割设备或涂装设备的弯曲线路的定向辊中的机器运行时间。此外，令人惊讶地指出：以根据本发明的方式处理的白铁皮表面与常规处理的表面相比具有更光泽且更好平滑的表面。这能够由于施加到白铁皮表面上的后处理剂层的防灰尘作用引起。
因为后处理剂作为液态溶液存在，所以后处理剂能够以更加简单的方式和方法且尤其更适宜地且更快速地施加到白铁皮上。这与如必须经由昂贵的且需要经常维护的静电的油润室来涂层的DOS或ATBC的常规的后处理剂相比是有利的。相反地，本发明实现将液态的后处理剂简单且成本适宜地施加经由沉浸或喷射方法来施加，所述沉浸或喷射方法此外能够继承到电解处理设备的生产循环中。由此将液态的后处理剂施加到钢带上也是可行的，所述钢带以直至750m/min的带运行速度移动穿过带处理设备。

Claims (14)

1.一种用于借助后处理剂处理设有金属覆层的钢带或钢板的方法，所述后处理剂包含至少一种聚亚烷基乙二醇并且作为液态溶液涂覆到所述金属覆层的表面上，其特征在于，所述后处理剂除了所述聚亚烷基乙二醇之外还包含发荧光的抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗氧化剂为发荧光的碳氢化合物，尤其是通过位阻的基团取代的苯酚。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述抗氧化剂为抗坏血酸、尤其为左旋(+)抗坏血酸或者抗坏血酸的盐。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述抗氧化剂为二叔丁基羟基甲苯(BHT)或者叔丁基对羟基茴香醚(BHA)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述后处理剂作为水状溶液存在，其中聚亚烷基乙二醇在所述水状溶液中的浓度位于0.1g/l和400g/l之间并且优选位于1.0g/l和200g/l之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚亚烷基乙二醇的摩尔量位于2000g/mol和20000g/mol之间并且优选位于4000g/mol和10000g/mol之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚亚烷基乙二醇为聚乙二醇(PEG)，所述聚乙二醇优选具有6000g/mol的摩尔质量。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述后处理剂作为水状溶液存在，其中所述抗氧化剂在所述水状溶液中的浓度位于0.001g/l和4.0g/l之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述后处理剂的所述液态溶液在涂覆到设有所述金属覆层的所述钢带或所述钢板的表面上之后借助于挤压辊压出并且随后干燥。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在对所述金属覆层的所述表面进行所述干燥之后，存在具有在1至10mg/m2范围中的并且优选在2至6mg/m2范围中的干燥涂层的所述后处理剂的层。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述金属覆层的被处理的所述表面的表面应力大于40mN/m，并且尤其处于50mN/m和60mN/m的范围中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述后处理剂涂覆到所述金属覆层的所述表面上期间，检测所述后处理剂的被涂覆的层厚度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述后处理剂的所述被涂覆的层厚度借助于荧光光谱法、尤其激光诱发的荧光光谱法(LIF)来检测。
14.一种设有金属覆层的钢带或钢板、尤其是白铁皮，所述钢带或钢板在所述金属覆层、特别是锡覆层的表面上具有后处理剂的薄的涂层，所述后处理剂包含至少一种聚亚烷基乙二醇，其特征在于，所述后处理剂除聚亚烷基乙二醇之外包含以及发荧光的抗氧化剂。
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