Aufgabe
der Erfindung war es, ein Verfahren zum Behandeln metallischer Oberflächen bereitzustellen, bei
welchem eine Beschichtung erhalten wird, die sowohl einen guten
Korrosionsschutz gewährleistet,
wieder gut ablösbar
ist und ein gutes Erscheinungsbild bietet.
Dementsprechend
wurde Verfahren zum Behandeln von metallischen Oberflächen gefunden,
bei dem man die Oberfläche
des Metalls mit einer Formulierung umfassend mindestens Wasser oder
ein wässriges
Lösemittelgemisch
und mindestens zwei verschiedene Polymere (A) und (B) in Kontakt
bringt, wobei es sich bei den Polymeren um
- • ein Polymer
oder Copolymer (A) handelt, welches aus folgenden Komponenten, jeweils
bezogen auf die Summe aller Komponenten des Polymers (A), aufgebaut
ist:
(A1) 50 bis 100 Gew. % monoethylenisch ungesättigte Monomere,
welche einen 5 bis 7-gliedrigen Stickstoffheterocyclus mit 1 bis
3 Stickstoffatomen-Atomen und/oder Salze davon aufweisen, sowie
(A2)
0 bis 50 Gew. % weiteren, von (A1) verschiedenen, ethylenisch ungesättigten
Monomeren,
und
- • ein
Copolymer (B) handelt, welches aus folgenden Komponenten, jeweils
bezogen auf die Summe aller Komponenten des Polymers (B), aufgebaut
ist:
(B1) 50 bis 95 Gew. % monoethylenisch ungesättigten
Kohlenwasserstoffen,
(B2) 5 bis 50 Gew. % monoethylenisch ungesättigten
Monomeren, welche Säuregruppen
aufweisen und/oder deren Anhydride oder Salze, sowie
(B3) 0
bis 10 Gew. % weiteren, von (B1) und (B2) verschiedenen, ethylenisch
ungesättigten
Monomeren,
handelt, mit der Maßgabe, dass die Gesamtmenge
der Polymere (A) und (B) mindestens 70 Gew. % bezüglich der
Summe aller Bestandteile der Formulierung mit Ausnahme des Wassers
bzw. wässrigen
Lösemittelgemisches
beträgt.
Weiterhin
wurde eine metallische Oberfläche
gefunden, die nach dem Verfahren erhältlich ist.
Überraschenderweise
lassen sich durch die erfindungsgemäße, synergistische Mischung
Beschichtungen erhalten, die sowohl einen guten Korrosionsschutz
als auch eine gute Ablösbarkeit
unter milden Bedingungen aufweisen, und die außerdem ein optisch gutes Erscheinungsbild
liefern.
Zu
der Erfindung ist im Einzelnen das Folgende auszuführen:
Bei
den metallischen Oberflächen,
die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
behandelt werden können, kann
es sich prinzipiell um beliebige metallische Oberflächen handeln.
Beispiele umfassen die Oberflächen von
technisch üblichen
Metallen bzw. Legierungen wie Eisen, Stahl, verzinktem Stahl, Zn,
Al, Cu, Sn, Mg, Co oder Ni. Es kann sich dabei um die Oberflächen von
vollständig
aus den besagten Metallen bzw. Legierungen bestehenden Körpern handeln.
Es kann sich aber auch um Körper
aus anderen Materialien handeln, welche nur eine metallische Beschichtung
aufweisen. Die Metalle können
als Stückgut,
als Mischmetallverbund, als Band oder in ande rer Form vorliegen.
Die Metalloberfläche
kann insbesondere auch ein Teil eines gefügten Bauteiles sein.
Bevorzugt
handelt es sich um die Oberfläche
von Aluminium oder Stahl, wobei der Stahl auch noch in prinzipiell
bekannter Art und Weise eine metallische Beschichtung aufweisen
kann. Bei der Beschichtung kann es sich vorzugsweise um Zn, Al,
Ni, Sn, Cr oder deren Legierungen untereinander oder mit anderen
Metallen handeln. Mit derartigen Legierungen beschichteter Stahl
ist kommerziell erhältlich.
Erfindungsgemäß wird die
metallische Oberfläche
mit einer wässrigen
Formulierung behandelt, welche mindestens eine synergistisch wirkende
Mischung aus zwei Polymeren (A) und (B) umfasst.
Bei
dem Polymer (A) handelt es sich um ein Homopolymer oder ein Copolymer,
welches 50 bis 100 Gew. % der Monomerbausteine (A1) aufweist. Optional
können
weiterhin noch einer oder mehrere, von (A1) verschiedene Monomerbausteine
(A2) vorhanden sein.
Bei
den Monomerbausteinen (A1) handelt es sich monoethylenisch ungesättigte Monomere,
welche einen 5 bis 7-gliedrigen Stickstoffheterocyclus mit 1 bis
3 Stickstoffatomen und/oder Salze davon aufweisen. Bei den verbleibenden
Ringgliedern handelt es sich um Kohlenstoffatome. Ein Polymer (A)
kann selbstverständlich
mehrere verschiedene Monomere (A1) als Bausteine umfassen.
Es
kann sich um gesättigte,
ungesättigte
oder aromatische Stickstoffheterocyclen handeln. Bei den Ringgliedern
kann es sich um einfache, falls erforderlich- mit H-Atomen abgesättigte Ringglieder
handeln. Die Ringe können
aber auch noch Substituenten, insbesondere OH-, O=, Alkyl-, H2N- oder NH= Gruppen aufweisen. Bei Alkylgruppen
handelt es sich insbesondere um C1- bis
C3-Alkyl, und besonders bevorzugt um Methylgruppen.
Der Heterocyclus kann auch weiterhin mit anderen Ringen kondensiert
sein.
Die
Stickstoffheterocyclen können
auch als Salze vorliegen, wobei der Heterocyclus sowohl als Anion wie
als Kation fungieren kann. Anionische Heterocyclen lassen sich erhalten,
indem man bei einem Heterocyclus, der über acide H-Atome verfügt, die
H-Atome in bekannter
Art und Weise mit basischen Stoffen in entsprechende Salze umwandelt.
Als Kationen kommen insbesondere Alkalimetallkationen sowie Ammonium- bzw. Alkylammoniumionen
in Frage. Kationische Heterocyclen können erhalten werden, indem
man Stickstoffatome des Heterocyclus entweder protoniert oder in
bekannter Art und Weise unter Verwendung entsprechender alkylierender
Substanzen quaterniert. Die Salzbildung kann bereits am Monomer
oder erst nach der Polymerisation am Polymer vorgenommen werden.
Beispiele
geeigneter Monomere (A1) umfassen 1-Vinylimidazol sowie Derivate
davon, insbesondere Alkylderivate wie beispielsweise 1-Vinyl-2-methylimidazol,
1-Vinyl-4-methylimidazol,
1-Vinyl-5-methylimidazol, 1-Vinyl-2-ethylimidazol, 1-Vinyl-2-propylimidazol oder
1-Vinyl-4,5-benzimidazol. Ein Beispiel eines quaternisierten Monomers
ist 1-Vinyl-3-methylimidazoliniumchlorid. Beispiele weiterer Monomere
(A1) umfassen N-Vinylpyrazol, 1-Vinyl-1,2,4-triazol, 4-Vinylpyridin,
N-Vinylcaprolactam oder N-Vinylpyrrolidon.
Bevorzugt
werden als Monomere (A1) 1-Vinylimidazol, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon und 1-Vinyl-3-methylimidazoliniumsalze
eingesetzt.
Neben
den Monomeren (A1) können
optional von (A1) verschiedene ethylenisch ungesättigte Monomere (A2) als Komponenten
eingesetzt werden. Selbstverständlich
können
auch Gemische verschiedener Comonomere (A2) eingesetzt werden. Es
können
prinzipiell beliebige Comonomere (A2) eingesetzt werden. Die Auswahl
ist nur insofern beschränkt,
als die Comonomere mittels der gewählten Polymerisationstechnik
mit den Komponenten (A1) copolymerisierbar sein müssen. Der
Fachmann trifft je nach den gewünschten
Eigenschaften des Copolymers eine geeignete Auswahl.
Beispiele
geeigneter Monomere (A2) umfassen Vinylacetat, Methylmethacrylat,
Olefine, wie beispielsweise Ethylen, Propylen oder Butylen, (Dimethylamino)methylmethacrylat,
Dimethylaminoethylmethacrylat Ammoniumsalz, (N,N,N,N-Dimethylethylammonium)ethylmethacrylatmethansulfonat,
(Dimethylamino)propylmethacrylamid, Methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid
oder Styrol.
Die
Comonomere (A2) können
in einer Menge von 0 bis 50 Gew. %, bevorzugt 0 bis 30 Gew. % und besonders
bevorzugt 5 bis 20 gew. % bezüglich
der Summe aller Monomere des Polymers (A) eingesetzt werden.
Die
Komponenten (A1) und optional (A2) können in prinzipiell bekannter
Art und Weise miteinander polymerisiert werden. Entsprechende Polymerisationstechniken
sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt werden die (Co)polymere durch
freie radikalische Copolymerisation der genannten Komponenten (A1)
und optional (A2) hergestellt. Die Mengenverhältnisse der eingesetzten Komponenten
sind bereits vorstehend genannt. Die freie radikalische Copolymerisation
kann beispielsweise in Lösung,
Emulsion, Dispersion, Suspension oder Substanz erfolgen. Bevorzugt
kann die Polymerisation in Lösung
erfolgen.
Das
Molekulargewicht Mw wird vom Fachmann je
nach den gewünschten
Eigenschaften der Beschichtung festgelegt. Mw liegt
in der Regel bei 1000 bis 2000000 g/mol, bevorzugt 2000 bis 1000000
g/mol und besonders bevorzugt 5000 bis 100000 g/mol.
Bevorzugte
(Co)polymere (A) zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren sind Homopolymere
aus 1-Vinylimidazol, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon oder
1-Vinyl-3-methylimidazoliniumsalze
sowie Copolymere aus mindestens zwei Monomeren (A1).
Weiterhin
bevorzugt sind Copolymere aus N-Vinylpyrrolidon und einem der Monomere
Vinylacetat, N-Vinyl-N'-methylimidazoliniummethylsulfat,
Methylmethacrylat, Olefinen, (Dimethylamino)methylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat
Ammoniumsalz, (N,N,N,N-Dimethylethylammonium)ethylmethacrylatmethansulfonat,
(Dimethylamino)propylmethacrylamid, Methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid,
Styrol hergestellt werden.
Weiterhin
besonders geeignet ist ein Terpolymer aus N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon und
Dimethylaminomethylmethacrylat. Kommerziell erhältliche Polymere sind beispielsweise
die mit ihren INCI-Namen bekannten Produkte Polyquaternium-11, Polyquaternium-16,
Polyquaternium-44, Polyquaternium-46. Die Herstellung derartiger
Polymere ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise beschrieben
in
DE 3743740 ,
DE 4342281 oder
DE 3915772 .
Bei
dem Polymer (B) handelt es sich um ein Copolymer, welches mindestens
die Monomerbausteine (B1) und (B2) aufweist. Optional können noch
davon verschiedene Bausteine (B3) vorhanden sein.
Als
Komponente (B1) werden 50 bis 95 Gew. % monoethylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe (B1),
bezogen auf die Gesamtmenge aller monomeren Einheiten des Copolymers
(B) eingesetzt. Bevorzugt beträgt
die Menge der Komponente (B1) 60 bis 90 Gew. %, besonders bevorzugt
70 bis 85 Gew. %. Selbstverständlich
können
auch Gemische verschiedener Monomere (B1) eingesetzt werden.
Bei
den monoethylenisch ungesättigten
Kohlenwasserstoffen (B1) kann es sich um alle Kohlenwasserstoffe
handeln, die eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisen. Es
kann sich um geradkettige oder verzweigte aliphatische und/oder
alicyclische Kohlenwasserstoffe handeln. Es kann sich auch um Kohlenwasserstoffe
handeln, die neben der ethylenischen Gruppe aromatische Reste aufweisen.
In der Regel weisen die eingesetzten ethylenisch ungesättigten
Kohlenwasserstoffe 2 bis 18 C-Atome auf, bevorzugt 2 bis 12 C-Atome und
besonders bevorzugt 2 bis 8 C-Atome.
Beispiele
geeigneter Kohlenwaserstoffe umfassen Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten,
1-Penten, 1-Hexen,
1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen, Styrol, α-Methylstyrol
oder Norbornen. Bevorzugt handelt es sich um mindestens einen Kohlenwasserstoff,
ausgewählt
aus der Gruppe von Ethen, Propen, 1-Buten, 2-Buten, 1-Penten, 1-Hexen,
1-Hepten oder 1-Octen.
Besonders
bevorzugt handelt es sich bei der Komponente (B1) um Ethen. In einer
weiterhin besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt
es sich bei (B1) um ein Gemisch aus mindestes 50 mol % Ethen sowie
einem oder mehreren anderen ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen,
wobei die Mengenangaben hier auf die Gesamtmenge aller vorhandenen
Monomere (B1) bezogen sind. Hierdurch kann der Fachmann die Eigenschaften
des Copolymers maßschneidern.
Bevorzugt handelt es sich bei (B1) zu mindestens 75 mol % und besonders
bevorzugt zu mindestens 90 mol % um Ethens. Als weitere ethylenisch
ungesättigte
Kohlenwasserstoffe neben Ethen kommen insbesondere 1-Olefine wie
Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen,
1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen oder Styrol in Frage.
Bei
der Komponente (B2) handelt es sich um 5 bis 50 Gew. % monoethylenisch
ungesättigter
Monomere, welche Säuregruppen
aufweisen. Die Säuregruppen
können
auch ganz oder teilweise als Derivate, insbesondere in Form von
Salzen und/oder Anhydriden vorliegen. Bevorzugt beträgt die Menge
der Komponente (B2) 10 bis 40 Gew. %, besonders bevorzugt 10 bis
30 Gew. %. Selbstverständlich
können
auch Gemische verschiedener Monomere (B2) eingesetzt werden.
Bei
der sauren Gruppe kann es sich um beliebige saure Gruppen handeln.
Bevorzugt handelt es sich um mindestens eine Gruppe ausgewählt aus
der Gruppe von Carboxylgruppen, Sulfonsäuregruppen oder Phosphonsäuregruppen.
Bevorzugt
handelt es sich bei den Monomeren (B2) um Verbindungen mit 2 bis
12 C-Atomen. Beispiele
geeigneter Verbindungen (B2) umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Vinylessigsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäureanhydrid,
C1 bis C4-Halbester
von monoethylenisch ungesättigten
Dicarbonsäuren,
Acrylamidopropylsulfonsäure,
Vinylsulfonsäure,
Allylsulfonsäure
oder Vinylphosphonsäure.
Bevorzugt handelt es sich bei (B2) um Acrylsäure und Methacrylsäure, besonders
bevorzugt ist Methacrylsäure.
Bei
der optional vorhandenen Komponente (B3) handelt es sich um ethylenisch
ungesättigte
Monomere, die von (B1) und/oder (B2) verschieden sind. Selbstverständlich können auch
Gemische verschiedener Comonomere (B3) eingesetzt werden. Es können prinzipiell
beliebige Comonomere (B3) eingesetzt werden. Die Auswahl ist nur
insofern beschränkt,
als die Comonomere mittels der gewählten Polymerisationstechnik
mit den Komponenten (B1) und (B2) copolymerisierbar sein müssen. Der
Fachmann trifft je nach den gewünschten
Eigenschaften des Copolymers eine geeignete Auswahl.
Beispiele
geeigneter Monomere (B3) umfassen insbesondere Derivate von ethylenisch
ungesättigten Carbonsäuren. Beispiele
umfassen geradkettige oder verzweigte Alkylester von (Meth)acrylsäure, wie
Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Bu tyl(meth)acrylat oder
2-Ethylhexyl(meth)acrylat sowie weiterhin (Meth)acrylamid, Alkyl(meth)acrylamide
oder Vinylacetat.
Bei
den Comonomeren (B3) kann es sich auch um vernetzend wirkende Monomere
handeln. Vernetzend wirkende Monomere weisen zwei oder mehrere isolierte,
ethylenisch ungesättigte
Gruppen auf. Beispiele geeigneter Vernetzer umfassen (Meth)acrylate
von zwei- oder mehrwertigen, bevorzugt aliphatischen Alkoholen,
wie Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Butandioldi(meth)acrylat oder
Hexandioldi(meth)acylat. Art und Menge des Vernetzers werden vom
Fachmann je nach der Art der gewünschten
Eigenschaften des Copolymers ausgewählt. Ein zu hoher Vernetzungsgrad
sollte aber vermieden werden.
Die
Comonomere (B3) werden in einer Menge von 0 bis 10 Gew. %, bevorzugt
0 bis 5 Gew. % eingesetzt. Die Menge von vernetzenden Comonomeren
sollte im Regelfalle 5 Gew. %, bevorzugt 3 Gew. % nicht überschreiten.
Die Mengen beziehen sich jeweils auf die Gesamtmenge aller eingesetzten
Monomere (B1), (B2) und (B3).
Die
Komponenten (B1), (B2) und optional (B3) können in prinzipiell bekannter
Art und Weise miteinander polymerisiert werden. Entsprechende Polymerisationstechniken
sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt werden die Copolymere durch
freie radikalische Copolymerisation der genannten Komponenten (B1), (B2)
und optional (B3) hergestellt. Die Mengenverhältnisse der eingesetzten Komponenten
sind bereits vorstehend genannt. Die freie radikalische Copolymerisation
kann beispielsweise in Lösung,
Emulsion, Dispersion, Suspension oder Substanz erfolgen. Bevorzugt
kann die Polymerisation in Lösung
erfolgen.
Das
Molekulargewicht Mw wird vom Fachmann je
nach den gewünschten
Eigenschaften der Beschichtung festgelegt. Mw liegt
in der Regel bei 1000 bis 2000000 g/mol, bevorzugt 2000 bis 1000000
g/mol und besonders bevorzugt 5000 bis 100000 g/mol.
Besonders
bevorzugt zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren sind Copolymere
(B) aus Ethen und Comonomeren aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure und
Maleinsäureanhydrid,
welche zu 50 bis 95 Gew. %, bevorzugt zu 70 bis 90 Gew. % aus Ethen
aufgebaut sind.
In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist ein Teil der im Copolymer (B) vorhandenen Säurefunktionen
neutralisiert. Als Basen zum Neutralisieren kommen insbesondere
Ammoniak, Amine, Aminoalkohole oder geeignete Metallverbindungen
in Frage, beispielweise Hydroxide oder Carbonate. Bevorzugt als
Metallkationen als Gegenionen sind Na+,
K+, Ca2+, Sr2+, Mg2+, Ce(III),
Ni, Mn(II), Cr(III), Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Al(III).
Bevorzugte Amine sind Alkylamine mit bis zu 24 C-Atomen sowie Aminoalkohole, die bis
zu 24 C-Atome sowie Struktureinheiten des Typs -N-C2H4-O- und -N-C2H4-OH und -N-C2H4-O-CH3 aufweisen.
Beispiele derartiger Aminoalkohole umfassen Ethanolamin, Diethanolamin,
Triethanolamin und ihre methylierten Derivate.
Bevorzugt
sind 0.5 mol % bis 50 mol % der im Copolymer vorhanden Säuregruppen
neutralisiert, besonders bevorzugt 1 bis 40 mol % und ganz besonders
bevorzugt 2 bis 30 mol %.
Zur
Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Oberfläche
des Metalls mit einer wässrigen
Formulierung, welche mindestens Wasser oder ein wässriges
Lösemittelgemisch
und die beiden Polymere (A) und (B) umfasst, in Kontakt gebracht.
Selbstverständlich
können
auch mehrere verschiedene Polymere (A) und/oder mehrere verschiedene
Polymere (B) eingesetzt werden.
Bevorzugt
wird nur Wasser als Lösemittel
eingesetzt. Weitere Komponenten eines wässrigen Gemisches sind mit
Wasser mischbare Lösungsmittel.
Beispiele umfassen Monoalkohole wie Methanol, Ethanol oder Propanol,
höhere
Alkohole wie Ethylenglykol oder Polyetherpolyole und Etheralkohole
wie Butylglykol oder Methoxypropanol. Ein bevorzugtes Gemisch mit
organischen Lösemitteln
umfasst mindestens 75 Gew. %, besonders bevorzugt mindestens 85
Gew. % und ganz besonders bevorzugt mindestens 95 Gew. % Wasser.
Die Angaben beziehen sich jeweils auf die Gesamtmenge aller eingesetzten
Lösemittel.
Die
Polymere (A) und (B) können
im Lösemittelgemisch
gelöst
oder dispergiert vorliegen. Die Konzentration aller Polymere zusammen
beträgt
in der Regel 0,1 bis 50 Gew. %, bevorzugt 1 bis 30 Gew. % und besonders
bevorzugt 3 bis 15 Gew. %. Diese Mengenangaben beziehen sich auf
die Summe aller Komponenten der Formulierung.
Das
Verhältnis
der beiden Polymere (A) und (B) wird vom Fachmann je nach den gewünschten
Eigenschaften der Beschichtung festgelegt.
Im
Regelfalle beträgt
das Gewichtsverhältnis
A : B der beiden Polymere (A) und (B) 0,1 bis 99,9 : 0,1 bis 0,1
: 99,9 und bevorzugt 0,1 : 99,9 bis 90 : 10. Insbesondere wird weniger
bis allenfalls gleich viel von A eingesetzt. Besonders bevorzugt
beträgt
der Verhältnis
A : B daher 1 : 99 bis 50 : 50, ganz besonders bevorzugt 2 : 98
bis 30 : 70 und beispielsweise beträgt des Verhältnis A : B ungefähr 5 : 95
bis 10 : 90.
Die
Formulierung kann über
die genannten Komponenten hinaus noch optional weitere Komponenten umfassen.
Hierbei kann es sich beispielsweise um anorganische oder organische
Säuren
handeln. Weitere optionale Komponenten umfassen oberflächenaktive
Verbindungen, Korrosionsinhibitoren, typische Galvanohilfsmittel
oder auch weitere, von den Polymeren (A) und (B) verschiedene Polymere.
Derartige
weitere Polymere können
zur Feineinstellung der Eigenschaften der Schicht eingesetzt. Hierbei
können
insbesondere Polymere mit sauren Gruppen und ganz besonders COOH-Gruppen
umfassende Polymere eingesetzt werden. Beispiele derartiger Polymere
umfassen Polyacrylsäuren
verschiedenen Molekulargewichtes oder auch Copolymere aus Acrylsäure und
anderen saueren Monomeren.
Der
Fachmann trifft unter den prinzipiell möglichen optionalen Komponenten
sowie ihren Mengen je nach der gewünschten Anwendung eine entsprechende
Auswahl.
Die
Menge der erfindungsgemäß verwendeten
Polymere (A) und (B) in der Formulierung beträgt mindestens 70 Gew. % bezüglich der
Summe aller Bestandteile der Formulierung mit Ausnahme des Wassers bzw.
des wässrigen
Lösemittelgemisches.
Bevorzugt beträgt
die Menge mindestens 80 Gew. % und besonders bevorzugt mindestens
90 Gew. %. Eine weiterhin bevorzugte Formulierung umfasst nur die
Polymere (A) und (B) und keine weiteren Polymere sowie optional
bis zu 5 Gew. % Additive.
Zum
Behandeln wird die Oberfläche
des Metalls mit der Zubereitung in Kontakt gebracht, beispielsweise
durch Spritzen, Sprühen,
Tauchen, Streichen oder elektrophoretischem Lackieren.
Nach
einem Tauchprozess kann man zum Entfernen überschüssiger Formulierung das Werkstück abtropfen
lassen; bei Blechen, Metallfolien oder dergleichen lässt sich überschüssige Formulierung
aber beispielsweise auch abquetschen oder abrakeln. Bei der Behandlung
werden zumindest Teile der eingesetzten Polymere sowie gegebenenfalls
weiterer Komponenten der Formulierung von der Oberfläche des
Metalls chemisorbiert und/oder reagieren mit der Oberfläche, so
dass eine feste Bindung zwischen Oberfläche und den Komponenten zustande
kommt. Die Behandlung mit der Formulierung erfolgt im Regelfalle
bei Raumtemperatur ohne dass damit höhere Temperaturen prinzipiell
ausgeschlossen werden sein sollen. Im Regelfalle erfolgt die Behandlung
bei 20 bis 90°C,
bevorzugt 25 bis 80°C
und besonders bevorzugt 30 bis 60°C.
Hierzu kann das Bad mit der Formulierung geheizt werden, eine erhöhte Temperatur
kann sich aber auch automatisch einstellen, indem man ein erwärmtes Metall
in das Bad eintaucht.
Es
kann sich bei der Behandlung auch um einen so genannten „No-rinse" Prozess handeln,
bei dem die Formulierung unmittelbar nach dem Aufbringen ohne Abspülen direkt
in einem Trockenofen eingetrocknet wird. Es ist aber auch möglich, die
Oberfläche
nach der Behandlung mit einer Reinigungsflüssigkeit, insbesondere mit
Wasser, nachzuspülen,
um Reste der eingesetzten Formulierung von der Oberfläche zu entfernen.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann diskontinuierlich oder bevorzugt kontinuierlich erfolgen. Bei
einem diskontinuierlichen Verfahren kann es sich beispielsweise
um ein Tauchverfahren für
Stückgut
handeln, bei dem das Stückgut
an Gestellen aufgehängt
sein kann oder in perforierten Trommeln als lose Ware vorliegen
kann. Ein kontinuierliches Verfahren eignet sich insbesondere zum
Behandeln von Bandmetallen. Das Metallband wird hierbei durch eine
Wanne oder eine Sprühvorrichtung
mit der Zubereitung sowie optional durch weitere Vor- oder Nachbehandlungsstationen
gefahren. Bei einer Vorbehandlungsstation kann es sich beispielsweise
um eine Reinigungsstation handeln.
Die
Behandlungsdauer mit der Formulierung wird vom Fachmann je nach
den gewünschten
Eigenschaften der Schicht, der zur Behandlung eingesetzten Formulierung
und den technischen Rahmenbedingungen festgelegt. Sie kann deutlich
weniger als eine Sekunde oder mehrere Minuten betragen. Beim kontinuierlichen
Verfahren hat es sich besonders bewährt, die Oberfläche mit
der Zubereitung für
eine Dauer von 1 bis 60 s in Kontakt zu bringen.
Nach
der Behandlung wird das eingesetzte Lösemittel entfernt. Die Entfernung
kann bei Raumtemperatur durch einfaches Verdampfen an Luft bei Raumtemperatur
erfolgen.
Das
Entfernen des Lösemittels
kann aber auch durch geeignete Hilfsmittel unterstützt werden,
beispielsweise durch Erwärmung
und/oder durch Überleiten
von Gasströmen,
insbesondere Luftströmen,
beispielsweise durch Trocknen in einem Trockenkanal. Das Abdampfen
des Lösemittels
kann auch durch IR-Strahler unterstützt werden. Bewährt hat
sich zum Trocknen eine Temperatur von 40°C bis 160°C, bevorzugt 50°C bis 150°C und besonders
bevorzugt 70°C
bis 130°C.
Gemeint ist hiermit die Temperatur auf der Metalloberfläche; die
Trocknertemperatur muss gegebenenfalls höher eingestellt werden und
wird vom Fachmann entsprechend gewählt.
Mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist eine mit den oben definierten Polymeren (A) und (B) beschichtete
Metalloberfläche
erhältlich.
Für den
Fachmann ist klar, dass die Zusammensetzung der Schicht nicht notwendigerweise
exakt der Zusammensetzung der Formulierung entsprechen muss, sondern
dass je nach Aufbringungsmethode gewisse Abweichungen möglich sind.
Die
Dicke der Beschichtung wird vom Fachmann je nach den gewünschten
Eigenschaften der Schicht eingestellt. Im Regelfalle beträgt die Dicke
0,05 bis 500 μm,
bevorzugt 0,5 bis 50 μm.
Die Dicke lässt
sich beispielsweise über
die Art und Menge der aufgetragenen Komponenten sowie die Einwirkzeit
beeinflussen. Weiterhin lässt
sie sich durch verfahrenstechnische Parameter beeinflussen, beispielsweise
durch Abrakeln, Abwalzen oder Abspülen von zu viel aufgebrachter
Behandlungslösung.
Die
Beschichtung ist bevorzugt transparent. Sie kann aber selbstverständlich opak
gestaltet werden, beispielsweise indem man Licht streuende Additive
zur Formulierung verwendet.
Die
Beschichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass sie mit Natronlauge
von der Oberfläche ablösbar ist.
Je höher
die Menge von Polymer A, desto besser kann die Schicht Regelfalle
abgelöst
werden. Das Ablösen
kann beispielsweise mit 10% iger NaOH bei Raumtemperatur oder auch
bei erhöhten
Temperaturen, beispielsweise bei 30 bis 60°C vorgenommen werden. Im Regelfalle
ist die Beschichtung mit 2 % iger Natronlauge innerhalb von 10 min
bei Raumtemperatur vollständig
von der Oberfläche
abzulösen.
Die
metallische Oberfläche
mit der erfindungsgemäßen Beschichtung
kann in prinzipiell bekannter Art und Weise mit einer oder mehreren
weiteren, übereinander
aufgebrachten Lackschichten versehen werden. Beispielsweise kann
es sich um farb- oder effektgebende Lackschichten handeln. Typische
Lacke, deren Zusammensetzung sowie typische Schichtfolgen bei mehreren
Lackschichten sind dem Fachmann prinzipiell bekannt.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
liefert auch auf nicht-metallischen Oberflächen schützende und gut ablösbare Filme,
die sich durch ein gutes Erscheinungsbild auszeichnen. Daher ist
es möglich,
das Verfahren auch auf gefügten
Bauteilen und Materialverbunden einzusetzen, die neben metallischen
auch nicht-metallische Oberflächen
aufweisen, die temporär
vor Korrosion durch Aufbringen eines Schutzfilms zu schützen sind; z.
B. Autos auf dem Transport, gefügte
Bauteile vor der Weiterverarbeitung usw.. Typische Materialkombinationen
gefügter
Bauteile sind z. B. Metall und Kunststoff sowie Metall und Glas
und Werkstücke,
die aus unterschiedlichen Metallen zusammengesetzt sind.
