DD253259B5

DD253259B5 - Method for conditioning sheets to improve the adhesion of subsequently applied lacquers or plastic coatings

Info

Publication number: DD253259B5
Application number: DD29506586A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Tiller; Roland Goebel; Christine Apfel; Wolf-Dieter Kaiser
Original assignee: Tiller Hans Juergen
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1986-10-06
Publication date: 1995-09-07
Also published as: DD253259A1

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenkonditionierung von Blechen mit einer kombinierten SiO_x-C-Schicht und einem Haftsilan als Haftgrund für eine nachfolgend durchgeführte Beschichtung mit Lacken oder Kunststoffbeschichtungen, wodurch eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Oberflächenkonditionierungen erreicht werden soll.The invention relates to a method for surface conditioning of sheets with a combined SiO _x -C-layer and an adhesive silane as primer for a subsequently performed coating with paints or plastic coatings, whereby a substantial improvement over conventional surface conditioning is to be achieved.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

ti'e PqteotSct>rift PE 340389 4 Cl beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beschichten von Teilen der Dentalprothetik mit einer SiC^-C-Schicht. Diese Schicht wird anschließend silanisiert und so ein Oberflächenzustand des Metalles erzeugt, der einen festen Verbund zwischen Metall und einem Kunststoff herzustellen gestattet. Grundlage der Vorrichtung ist das periodische Vorbeiführen des Metallteiles der Dentalprothetik in einem optimalen Abstand durch eine Flamme, in der eine siliziumorganische Verbindung zu einer SiO_x-C-Komponente, die sich auf der Metalloberfläche abscheidet, umgesetzt wird. Anschließend wird die so beschichtete Oberfläche mit einem Haftsilan bestrichen und nach dessen Trocknung, die mit einer Verkieselung mit der SiO_x-C-Schicht einhergeht, mit dem Kunststoff beschichtet. Die für die unregelmäßig gestalteten Metallteile der Dentalprothetik optimale Verfahrensgestaltung ist für die möglichst gleichmäßige Beschichtung größerer Flächen in einem möglichst kontinuierlichen Betrieb nicht anwendbar. Die Gründe liegen in einer unzureichenden Gleichmäßigkeit der Beschichtung und in einer ungenügenden Festigkeit und Haftfestigkeit der SiO_x-C-Schicht, die, wie Strukturuntersuchungen zeigen, auf eine zu niedrige Temperatur des Bleches bei der Beschichtung zurückgeführt werden konnten. Diese notwendige Oberflächentemperatur wird bei der Beschichtung in der in DE 340 389 4 C1 beschriebenen Vorrichtung durch die geringe Größe der zu beschichtenden Teile quantitativ nicht optimierbar und reproduzierbar. Eine entsprechende Güte der Beschichtung ist durch die Verfahrensoptimierung insgesamt ohne Kenntnis dieser Zusammenhänge erfolgt. Dagegen sind große Metallteile, wie beispielsweise Bleche, durch ihre insgesamt große Wärmekapazität und gute Wärmeleitfähigkeit in dem beschriebenen Verfahren nicht hinreichend in der Beschichtung zu optimieren.PE 340389 4 Cl describes a device and a method for coating parts of dental prosthetics with a SiC ^ -C layer. This layer is then silanized to produce a surface state of the metal that allows a strong bond to be made between metal and a plastic. The basis of the device is the periodic passage of the metal part of the dental prosthetics at an optimum distance through a flame, in which an organosilicon compound is converted to a SiO _x -C component, which deposits on the metal surface. Subsequently, the thus coated surface is coated with an adhesive silane and after its drying, which is accompanied by a silicification with the SiO _x -C layer coated with the plastic. The optimum for the irregularly shaped metal parts of dental prosthetics process design is not applicable for the most uniform possible coating of larger areas in a continuous operation as possible. The reasons lie in insufficient uniformity of the coating and in insufficient strength and adhesive strength of the SiO _x -C-layer, which, as structural studies show, could be attributed to a too low temperature of the sheet in the coating. In the case of the coating in the device described in DE 340 389 4 C1, this necessary surface temperature can not be quantitatively optimized and reproduced by the small size of the parts to be coated. A corresponding quality of the coating is done by the process optimization in total without knowledge of these relationships. In contrast, large metal parts, such as sheets, due to their overall large heat capacity and good thermal conductivity in the described method is not sufficient to optimize the coating.

Einen weiteren Nachteil des beschriebenen Verfahrens stellt die Trennung von SiO_x-C-Beschichtung und anschließender Silanisierung dar. Für eine optimale Konditionierung ist eine Silanisierung in einem definierten kurzen Zeitabstand nach der Beschichtung notwendig, um die reaktiven Eigenschaften der SiO^C-Schicht, die an der Atmosphäre verlorengehen, auszunutzen. Das beschriebene Verfahren läßt für die Beschichtung von Blechen einen unzulässigen Ermessensspielraum des Anwenders zu, der in dem in der Patentschrift beschriebenen Anwendungsfall durch die Variationsbreite der Metallteile vorgegeben ist.A further disadvantage of the method described is the separation of SiO _x -C coating and subsequent silanization. For optimum conditioning, silanization in a defined short time interval after coating is necessary in order to achieve the reactive properties of the SiO 2 C layer lost in the atmosphere, exploit. The described method allows for the coating of sheets an unallowable discretion of the user, which is specified in the application described in the patent application by the range of variation of the metal parts.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren vorzuschlagen, die diese beiden beschriebenen Mängel gestattet abzustellen und eine Anwendung des in DE 340 389 4 Cl beschriebenen Verfahrens auf die Beschichtung von Blechen mit einer nachfolgend verbesserten Haftung von Lack- und Kunststoffbeschichtungen auf den so vorbehandelten Blechen zu ermöglichen.The aim of the invention is therefore to propose a method which allows these two deficiencies described off and an application of the method described in DE 340 389 4 Cl on the coating of sheets with a subsequently improved adhesion of paint and plastic coatings on the thus pretreated sheets to enable.

-3-253 259 Darlegung des Wesens der Erfindung-3-253 259 Presentation of the Essence of the Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Ziel durch eine entsprechend gestaltete Temperaturführung zu erreichen. Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch ein Verfahren zum Konditionieren von Blechen zur Verbesserung der Haftung von nachfolgend aufgebrachten Lacken oder Kunststoffbeschichtungen mit einer kombinierten SiO„-C-Schicht und anschließender Silanisierung gelöst. Dabei wird das zu beschichtende Blech vor der Beschichtung mit der SiO_x-C-Schicht und anschließender Silanisierung auf eine Temperatur zwischen 50 und 300 "C, vorzugsweise auf 110 ⁰C, temperiert. Die Temperiereinrichtung bildet mit der Flammenbeschichtungsanordnung eine Einheit. Sie hat das Ziel, die zu beschichtende Blechoberfläche vor der SiO_x-C-Beschichtung von anhaftenden atmosphärisch bedingten H₂O-Adsorptionsschichten zu befreien, um dadurch eine gute Haftung der SiO_x-C-Schicht zu ermöglichen. Die Temperaturen von über 300 ⁰C führen leicht zu Veränderungen der Metalloberfläche. Als besonders günstig haben sich Oberflächentemperaturen von 100 bis 110 °C erwiesen. Das Blech muß vor der Beschichtung so lange auf dieser Temperatur gehalten werden, daß die Wasserdesorption erfolgen kann. Die Temperung muß deshalb so erfolgen, daß der Durchlauf des Bleches bzw. die Temperzeit einige Minuten, optimalerweise über 10 min, beträgt. Die Oberflächentemperung kann in einem Ofen, auch in einer Infrarotbestrahlungseinrichtung oder auch in einer Flammenanordnung erfolgen. Im letztgenannten Beispiel muß nach dem Durchlauf durch die Flammenfront die Laufzeit bis zur SiO_x-C-Beschichtung so gewählt werden, daß die Oberfläche sich nicht auf 300 ⁰C erwärmt und am Ort der Beschichtung eine Temperatur von etwa 100 ⁰C erreicht ist.The invention has for its object to achieve this goal by a correspondingly designed temperature control. According to the invention, this object is achieved by a method for conditioning sheets to improve the adhesion of subsequently applied lacquers or plastic coatings with a combined SiO "C layer and subsequent silanization. In this case, the sheet to be coated is tempered before coating with the SiO _x -C layer and subsequent silanization to a temperature between 50 and 300 ° C., preferably 110 ^° C. The tempering device forms a unit with the flame coating arrangement The aim is to free the sheet surface to be coated from the SiO _x -C coating of adhering atmospheric H ₂ O adsorption layers, thereby enabling a good adhesion of the SiO _x -C layer.The temperatures of more than 300 ^° C. lead easily Surface temperatures of 100 to 110 ° C. have proven to be particularly favorable, and the sheet must be kept at this temperature for a long time before coating so that desorption of water can take place The tempering time is a few minutes, optimally over 10 minutes in an oven, also in an infrared irradiation device or in a flame arrangement. In the latter example, after the passage through the flame front, the time to SiO _x -C coating must be chosen so that the surface is not heated to 300 ⁰ C and at the site of the coating, a temperature of about 100 ⁰ C is reached.

Die SiOx-C-Beschichtung wird in einer Anordnung durchgeführt, die die erwärmte Oberfläche des Bleches homogen beschichtet. Das erfolgt erfindungsgemäß durch ein Beschichtungsverfahren mit der SiO_x-C-Schicht, unter Verwendung einer Anordnung aus nebeneinanderliegenden Flammenhydrolysebrennern gleicher Eigenschaften (Brennerfolge), unter denen das Blech senkrecht zur Brennerfolge bewegt werden kann. Zu einer weiteren Erhöhung der Flächengleichmäßigkeit der SiO_x-C-Schicht wird die Brennerfolge erfindungsgemäß periodisch in der Richtung der Brennerfolge mit einer Amplitude, die größer als der Brennerabstand und mit einer Geschwindigkeit, die größer als das Fünffache der Bewegungsgeschwindigkeit des Bleches ist, bewegt. Blech und Brennerfolge führen demzufolge gegeneinander eine Relativbewegung aus, die verständlicherweise auch durch die Blechbewegung allein realisierbar ist. Da die Beschichtungsgeschwindigkeit im Flammenkern und im Randbereich der Flamme unterschiedlich ist, würde ohne die relative Querbewegung des Bleches eine streifenartige Beschichtung auftreten. Da die Beschichtungsgeschwindigkeit auch von der Substrattemperatur, d. h., Blechtemperatur abhängig ist, hält diese Längs- und Querbewegung des Bleches gleichzeitig ein homogenes Temperaturprofil des Bleches aufrecht und erhöht auch über diese Abhängigkeit indirekt die Homogenität der Beschichtung. Im Interesse eines optimalen Verbundes zwischen Blech und Kunststoff oder Lackschicht kommt einer optimalen Silanisierung eine große Bedeutung zu. Sie schafft einen chemischen Verbund zwischen SiO_x-C-Schicht und Kunststoffschicht und erfordert eine hinreichende Oberflächenaktivität der SiO_x-C-Schicht, die mit der Zeit abnimmt. Sie ist unmittelbar nach der Beschichtung am höchsten. Andererseits ist eine zu hohe Oberflächentemperatur ungünstig. Die Silanisierung muß deshalb erfindungsgemäß so erfolgen, daß die Silanisierung des SiO_x-C-beschichteten Bleches nach Verlassen der Brennerzone nach Temperatur des Bleches von weniger als 50 °C und mehr als 30 ⁰C erfolgt, wobei die Silanisierung flächenhaft durchgeführt wird.The SiOx-C coating is performed in an arrangement that homogeneously coats the heated surface of the sheet. This is done according to the invention by a coating method with the SiO _x -C layer, using an array of adjacent flame hydrolysis burners of the same properties (burner sequence), under which the sheet can be moved perpendicular to the burner sequence. To further increase the surface uniformity of the SiO _x -C layer, the burner sequence according to the invention periodically in the direction of the burner sequence with an amplitude greater than the burner distance and at a speed which is greater than five times the moving speed of the sheet moves. Sheet metal and burner sequence therefore perform relative to each other from a relative movement, which is understandably also by the sheet movement alone feasible. Since the coating speed in the flame kernel and in the edge region of the flame is different, a strip-like coating would occur without the relative transverse movement of the sheet. Since the coating speed is also dependent on the substrate temperature, ie, sheet temperature, this longitudinal and transverse movement of the sheet simultaneously maintains a homogeneous temperature profile of the sheet and also indirectly increases the homogeneity of the coating via this dependence. Optimum silanization is of great importance in the interest of an optimal bond between sheet metal and plastic or lacquer layer. It creates a chemical bond between SiO _x -C layer and plastic layer and requires a sufficient surface activity of the SiO _x -C layer, which decreases over time. It is highest immediately after coating. On the other hand, too high a surface temperature is unfavorable. The silanization must therefore be carried out according to the invention so that the silanization of the SiO _x -C-coated sheet after leaving the burner zone after temperature of the sheet of less than 50 ° C and more than 30 ⁰ C, wherein the silanization is carried out areally.

Diese Silanisierung kann in unterschiedlichsten Ausführungsanordnungen erfolgen, die eine ebenfalls homogene Silanisierung der beschichteten Blechoberfläche ermöglichen. Zweckmäßig sind Sprühvorrichtungen, kontinuierlich getränkte Schwämme, Filze oder auch Bürstenanordnungen.This silanization can be carried out in a variety of execution arrangements, which also allow a homogeneous silanization of the coated sheet surface. Appropriate spraying devices, continuously soaked sponges, felts or brush assemblies.

Nach der Silanisierung muß die Oberfläche abtrocknen und muß dann unverzüglich der Lack- oder Kunststoffbeschichtung zugeführt werden.After silanization, the surface must dry and must then be immediately supplied to the paint or plastic coating.

embodiment

Bild 1 zeigt ein Beispiel für eine Oberflächenkonditionierung eines Bleches, die durch Kombination einer Temperanordnung 1, der Flammenbeschichtungsvorrichtung 2 und der Silanisierungsvorrichtung 3 erfolgt. Das Blechband 4 läuft zunächst in dem Temperofen 1, der durch eine Anordnung von Infrarotstrahlern 5 die Blechoberfläche auf die erforderliche Temperatur aufheizt. Anschließend durchläuft das Blech die Flammenbeschichtungsanordnung 2, die im Ausführungsbeispiel aus drei nebeneinander angeordneten Brennern 6 besteht, die über Schlauchleitungen 9 die Gase zugeführt bekommen und so leicht senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bleches 4 bewegt werden können. Nach Passieren der Brennerstrecke kühlt sich das Blech bis zum Erreichen der Silanisierungsstation 3 ab. Diese besteht im Ausführungsbeispiel aus einer mit Silan getränkten Filzwalze 7, der über eine Schlauchleitung 8 kontinuierlich Silan nachgeführt wird.FIG. 1 shows an example of a surface conditioning of a metal sheet, which takes place by combining an annealing arrangement 1, the flame coating apparatus 2 and the silanization apparatus 3. The sheet-metal strip 4 initially runs in the tempering furnace 1, which heats the sheet-metal surface to the required temperature by an arrangement of infrared radiators 5. Subsequently, the sheet passes through the flame coating assembly 2, which consists in the embodiment of three juxtaposed burners 6, which receive the gases via hose lines 9 and can be easily moved perpendicular to the direction of movement of the sheet 4. After passing through the burner section, the sheet cools until it reaches the silanization station 3. This consists in the embodiment of a soaked with silane felting roller 7, which is continuously fed via a hose 8 silane.

Claims

1. A process for the conditioning of sheets to improve the adhesion of subsequently applied paints or plastic coatings by a flame pyrolysis (CCVD) _1, characterized in that the sheet to be coated at a temperature between 50 ⁰ C and 300 ⁰ C with a SiO ^ C layer is coated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sheet to be coated is heated to a temperature of 110 ⁰ C prior to coating.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the temperature control is carried out with a burner sequence which is periodically movable in its distance from the plate at a speed which is greater than five times the moving speed of the sheet.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the coated with the SiO _x -C layer sheet is silanized after leaving the burner zone at a temperature of the sheet of less than 50 ⁰ C and more than 30 ⁰ C with an adhesive silane ,