DE112004002413T5

DE112004002413T5 - Feder hoher Haltbarkeit und Beschichtungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112004002413T5
Application number: DE112004002413T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Sakakibara; Yasuhiko Kunita; Masami Wakita; Kuniyuki Nishikawa; Norio Sawatari
Original assignee: Chuo Hatsujo KK; Rock Paint Co Ltd
Current assignee: Chuo Hatsujo KK; Rock Paint Co Ltd
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2007-02-15
Also published as: WO2005057043A1; US20070116963A1; JP2005171297A; JP4907054B2

Abstract

Feder hoher Haltbarkeit, die mit zwei Lagen beschichtet ist, die aus einer Unterlage, die sich aus einer 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltenden Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt, und einer Decklage bestehen, die auf der Unterlage ausgebildet ist und sich aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Feder hoher Haltbarkeit, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Absplitterungsbeständigkeit hat, und ein Verfahren zu deren Beschichtung.
STAND DER TECHNIK
In Motorfahrzeugen, Zügen usw. kommen verschiedene Arten von Tragfedern zum Einsatz. Viele diese Tragfedern bestehen aus Stahl, auf dessen Oberflächen normalerweise eine Beschichtung aufgebracht ist, um ihm Korrosionsbeständigkeit zu verleihen. Wenn die Motorfahrzeuge usw. fahren, werden von ihren Rädern Steine und Schotter aufgeschleudert, die auf die Tragfedern treffen, sodass es aufgrund des Auftreffstoßes zu einem Abschälen von Beschichtungsfilmen, dem sogenannten Absplittern, kommt. Wenn aufgrund des Absplittern unbeschichtete Oberflächen der Tragfedern freigelegt werden, bildet sich darauf Rost. Dementsprechend wird von der Beschichtung der Tragfedern eine hohe Absplitterungsbeständigkeit sowie eine hohe Korrosionsbeständigkeit verlangt.
Andererseits finden bei den Karosserien von Motorfahrzeugen in Anbetracht der Korrosionsbeständigkeit, der Absplitterungsbeständigkeit, des Erscheinungsbildes der Karosserien usw. Beschichtungen Anwendung, die sich aus einer Vielzahl von Lagen zusammensetzen. Allerdings unterscheiden sich die Karosserien der Motorfahrzeuge und die Tragfedern hinsichtlich Zusammensetzung, Festigkeit usw. Außerdem treten in den Tragfeder aufgrund ihrer Verformungen größere Verwindungen auf. Folglich benötigen Tragfedern eine spezielle Beschichtung mit Korrosionsbeständigkeit und Absplitterungsbeständigkeit.
Angesichts dessen offenbart zum Beispiel das US-Patent Nr. 5,981,086 eine Technik, mit der einem höherfesten Stahl Korrosionsbeständigkeit und Absplitterungsbeständigkeit verliehen wird, indem eine doppellagige Beschichtung mit einer ersten Lage, die sich aus einem duroplastischen Epoxid, das einen vorbestimmen Zinkanteil enthält, zusammensetzt, und mit einer zweiten Lage, die sich aus einem Ethylen-Acryl-Copolymer zusammensetzt, aufgebracht wird.
Mit dem in dem US-Patent Nr. 5,981,086 offenbarten Beschichtungsverfahren lässt sich jedoch keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit und Absplitterungsbeständigkeit erreichen. Demnach besteht bei der Beschichtung der Tragfedern Bedarf für eine weitere Verbesserung beider Eigenschaften.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung dieser Umstände und hat die Aufgabe, eine Feder hoher Haltbarkeit zur Verfügung zu stellen, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Absplitterungsbeständigkeit hat. Darüber hinaus hat die Erfindung die Aufgabe, ein Beschichtungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem sich eine solche Feder realisieren lässt.
Und zwar ist die Feder hoher Haltbarkeit erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass auf sie eine zweilagige Beschichtung aus einer Unterlage, die sich aus einer 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltenden Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt, und einer Decklage, die auf der Unterlage ausgebildet ist und sich aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt, aufgebracht ist.
Die erfindungsgemäße Feder hoher Haltbarkeit ist also mit einem doppellagigen Beschichtungsfilm beschichtet, der sich aus der Unterlage und der Decklage zusammensetzt. Wenn Steine und Schotter auf die Feder treffen, löst sich der Beschichtungsfilm daher nur schwer von der Feder, sodass das Freilegen einer Oberfläche der Feder verhindert wird. Und zwar ist die Absplitterungsbeständigkeit des Beschichtungsfilms hoch, so dass die Korrosion der Feder unterdrückt wird, was die Haltbarkeit der Feder verbessert. Außerdem setzt sich die Unterlage aus einer Epoxidharz-Pulverbeschichtung und die Decklage aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung zusammen. Da beide Lagen Harze derselben Art enthalten, ist die Haftung zwischen den zwei Lagen hoch. Wenn daher eine federtypische große Verwindung auftritt, lassen sich die beiden Lagen nur schwer voneinander ablösen und sind demnach die daraus ableitbaren Eigenschaften gegenüber der Verformung der Feder hervorragend. Darüber hinaus liegt der Zinkanteil in der Unterlage bei hohen 75 Gew.-% oder mehr. Daher ist die Rostschutzwirkung durch das Zink hoch. Deswegen hat die erfindungsgemäße Feder hoher Haltbarkeit eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.
Darüber hinaus ist das Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass es einen Unterlagenaufbringungsschritt, bei dem auf einer Oberfläche der Feder eine Epoxidharz-Pulverbeschichtung aufgebracht wird, die 75 Gew.-% oder mehr Zink enthält, einen Decklagenaufbringungsschritt, bei dem eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an einem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften, und einen Wärmebehandlungsschritt enthält, bei dem der Unterlagenfilm und die anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung wärmebehandelt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren lässt sich leicht die erfindungsgemäße Feder hoher Haltbarkeit erstellen. Und zwar wird bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren in dem Unterlagenaufbringungsschritt eine Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht anzuhaften, die die Unterlage ausbilden soll, und wird in dem Aufbringungsschritt eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht anzuhaften, die die Decklage ausbilden soll. Durch Erhitzen werden die in den jeweiligen Schritten aufgebrachten Beschichtungen geschmolzen und ausgehärtet, sodass sie die jeweiligen Lagen bilden.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren enthält nach dem Aufbringungsschritt einen Wärmebehandlungsschritt. Die Aushärtungsbedingungen für die Beschichtungen unterliegen jedoch keinem besonderen Beschränkungen. Es kann also frei zwischen den Aushärtungsbedingungen gewählt werden, etwa zwischen 2 mal Beschichten und 2 mal Wärmebehandeln, wobei die anhaftenden Beschichtungen sowohl nach dem Unterlagenaufbringungsschritt als auch dem Aufbringungsschritt zum Aushärten erhitzt werden, und 2 mal Beschichten und 1 mal Wärmebehandeln, wobei die anhaftenden Beschichtungen nur nach dem Aufbringungsschritt zum Aushärten erhitzt werden. Der „Unterlagenfilm" kann daher im Unterlagenaufbringungsschritt und Wärmebehandlungsschritt dieses Beschichtungsverfahrens abhängig von den Heizbedingungen nach dem Unterlagenaufbringungsschritt jeweils verschiedene Zustände einnehmen. Und zwar kann der „Unterlagenfilm", wie später ausführlich erläutert wird, einen beliebigen Zustand einnehmen, in dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung weiter daran anhaftet, gerade ausgehärtet wird, oder bereits ausgehärtet ist.
Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren eine Pulverbeschichtung verwendet, die kein Lösungsmittel enthält, sodass es zu keinen Umweltproblemen aufgrund von Lösungsmittelverflüchtigung, Lösungsmittel enthaltendem Abwasser usw. kommt. Da die Beschichtung kein organisches Lösungsmittel enthält, ist außerdem die Beschichtungsarbeit sehr sicher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt grafisch den Zusammenhang zwischen der Dicke eines Beschichtungsfilms und seiner Schälfestigkeit.
2 zeigt grafisch den Zusammenhang zwischen der Dicke eines Beschichtungsfilms und seiner Abscherfestigkeit.
3 zeigt grafisch die Schälfestigkeit und die Abscherfestigkeit pro Einheitsdicke des Beschichtungsfilms.
BESTE ART DER ERFINDUNGSUMSETZUNG
Im folgenden werden die erfindungsgemäße Feder hoher Haltbarkeit und das erfindungsgemäße Verfahren zu deren Beschichtung ausführlicher erläutert.
– Feder hoher Haltbarkeit –
Erfindungsgemäß ist auf der Feder hoher Haltbarkeit eine doppellagige Beschichtung aufgebracht, die aus einer Unterlage, die aus einer 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltenden Epoxidharz-Pulverbeschichtung gebildet ist, und einer Decklage besteht, die auf der Unterlage ausgebildet ist und sich aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt.
Bei der erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit unterliegt die Gestaltung der zu beschichtenden Feder keinen besonderen Beschränkungen. Es können Federn mit verschiedenen Gestaltungen, etwa Spiralfedern, Blattfedern, Drehstäbe usw. verwendet werden. Das Material für die Feder unterliegt ebenfalls keinen besonderen Beschränkungen, solange es sich aus einem Metall zusammensetzt, wobei bevorzugte Beispiele des Materials Federstahl, der normalerweise für Federn verwendet wird, usw, einschließen. Der Federstahl kann in diesem Fall nach der Warmumformung oder Kaltumformung einem Kugelstrahlen usw. unterzogen werden, um die Oberflächenrauheit einzustellen.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, auf der Oberfläche der zu beschichtenden Feder vorher einen Film auszubilden, der sich aus einem Phosphat wie Zinkphosphat, Eisenphosphat usw. zusammensetzt. Wenn die doppellagigen Beschichtungsfilme auf dem Phosphatfilm ausgebildet werden, werden die Korrosionsbeständigkeit und die Haftung der Beschichtungsfilme weiter verbessert. In diesem Fall reicht es, wenn der Phosphatfilm 80% oder mehr der Oberfläche (100%) der zu beschichtenden Feder bedeckt. Insbesondere dann, wenn das Phosphat Zinkphosphat ist, wird die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert.
Das Filmgewicht des ausgebildeten Phosphatfilms unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Um dem Phosphatfilm Korrosionsbeständigkeit zu verleihen, ist normalerweise ein Filmgewicht von etwa 1,8 bis 2,3 g/m² nötig gewesen. Andererseits nimmt die Haftung des Beschichtungsfilms mit abnehmendem Filmgewicht zu. Bei der erfindungemäßen Feder hoher Haltbarkeit wird dank des ausgebildeten doppellagigen Beschichtungsfilms eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit erzielt. Wenn der Phosphatfilm ausgebildet wird, kann das Filmgewicht daher in Anbetracht seiner Haftung auf 2,2 g/m² oder weniger festgelegt werden. Das Filmgewicht wird ermittelt, indem das Gewicht des ausgebildeten Films gemessen wird oder, wenn der Film durch Aufsprühen ausgebildet wird, indem das Filmgewicht anhand der aus der Sprühkanone gelassenen Menge ermittelt wird.
Die Kristalle in dem Phosphatfilm können zum Beispiel Zinkphosphatkristalle aus Zn₃(PO₄)₂·4H₂O (orthorhombisch) und Zn₂Fe(PO₄)₂·4H₂O (monoklin) sein. Der Aufbau und die Abmessungen dieser Phosphatkristalle beeinflussen die Korrosionsbeständigkeit und die Haftung des Beschichtungsfilms. Um die Korrosionsbeständigkeit und Haftung des Beschichtungsfilms weiter zu verbessern, ist es wünschenswert, dass der Kristallaufbau des Phosphats einer Kugelgestalt ähnelt, wobei es vorzuziehen ist, dass der mittlere Durchmesser jedes Kristalls 3 μm oder weniger beträgt. Der mittlere Durchmesser der Phosphatkristalle lässt sich in diesem Fall messen, indem der Phosphatfilm mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) usw. untersucht wird. In der vorliegenden Beschreibung wird als mittlerer Durchmesser der mittlere Durchmesser der Hauptachse jedes mit dem REM untersuchten Kristalls genommen.
Zusammengefasst ist es vorzuziehen, dass bei der erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit unter der Unter lage ein Phosphatfilm mit einem Filmgewicht von 2,2 g/m² oder weniger und einem mittleren Phosphatkristalldurchmesser von 3 μm oder weniger ausgebildet ist.
Die Unterlage in der erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit wird von einer Epoxidharz-Pulverbeschichtung gebildet, die Zink und ein Epoxidharz enthält. Der Zinkanteil in der Epoxidharz-Pulverbeschichtung beträgt 75 Gew.-% oder mehr von 100 Gew.-% des Beschichtungsgesamtgewichts.
Beispiele für das in der Erfindung verwendete Epoxidharz sind Bisphenol-A-Epoxidharz, Bisphenol-F-Epoxidharz, kristallines Epoxidharz usw. Diese Epoxidharze können entweder allein oder als ein Gemisch von zwei oder mehr Epoxidharzen verwendet werden. Es ist wünschenswert, dass das Epoxidäquivalentgewicht des Epoxidharzes in der Epoxidharz-Pulverbeschichtung 500 oder mehr und 2500 oder weniger beträgt. Wenn das Epoxidäquivalentgewicht weniger als 500 beträgt, befindet sich das Epoxidharz in einem flüssigen Zustand, sodass es sich nicht für die Bereitstellung dieser Epoxidharz-Pulverbeschichtung eignet. Wenn das Epoxidäquivalentgewicht mehr als 2500 beträgt, nimmt andererseits die Schmelzviskosität zu stark zu, als dass es für die Bereitstellung dieser Epoxidharz-Pulverbeschichtung geeignet wäre.
Die Epoxidharz-Pulverbeschichtung enthält neben den oben beschriebenen Epoxidharzen und dem Zink ein Aushärtungsmittel, wie es normalerweise in einer Pulverbeschichtung als den Beschichtungsfilm bildender Bestandteil verwendet wird, Beispiele für das Aushärtungsmittel sind aromatisches Amin, Säureanhydrid, Dicyandiamid, Derivate aus organischem Säuredihydrazid, Phenolharz usw.
Darüber hinaus ist wünschenswert, dass die Epoxidharz- Pulverbeschichtung Block-Isocyanat enthält, das bei Hitze dissoziiert. Es ist wünschenswert, dass der Anteil an Block-Isocyanat 0,2 Gew.-% oder mehr und 5 Gew.-% oder weniger von 100 Gew.-% des Beschichtungsgesamtgewichts beträgt.
Typische Beispiele für die Block-Isocyanat bildende Polyisocyanatverbindung sind Diisocyanate wie Isophorondiisocyanat, Hexanmethylendiisocyanat (HDI), einem Hydrofiningverfahren unterzogenes Dipheylmethan-Diisocyanat, Tolylen-Diisocyanat (TDI) usw., aus diesen Diisocyanaten abgeleitetes Isocyanurat und mit Polyol modifiziertes Polyisocyanat. In Anbetracht der Wetterbeständigkeit und Sperrwirkung (engl.: blocking resistance) ist insbesondere die Verwendung von Isophorondiisocyanat-Derivaten vorzuziehen.
Beispiele für den Blocker sind verschiede Phenole wie Phenol, Cresol usw., Caprolactame, Oxime, Acetylaceton oder aliphatische Alkohole usw. Angesichts der Dissoziationstemperatur und der Lagereigenschaften ist die Verwendung von ε-Caprolactam, Methylethylketoxim, Acetylaceton zu bevorzugen. Die Verwendung von ε-Caprolactam ist besonders zu bevorzugen.
Die Epoxidharz-Pulverbeschichtung kann bei Bedarf neben den obigen Stoffen verschiedene Additive enthalten. Beispiele für die Additive sind ein Oberflächeneinstellmittel, das die Oberflächenspannung der Beschichtung einstellen soll, ein Oxidationshemmer für das Harz, ein Antistatikmittel, ein Feuerschutzmittel usw.
Die Dicke der Unterlage unterliegt bei der erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit keinen besonderen Beschränkungen. Unter dem Gesichtspunkt, der Feder ausreichende Korrosionsbeständigkeit zu verleihen, ist es jedoch wünschenswert, dass die Dicke der Unterlage 50 μm oder mehr beträgt. Die Dicke beträgt besser noch 60 μm oder mehr. Das Verfahren zum Ausbilden der Unterlage wird in der folgenden Erläuterung des Beschichtungsverfahrens beschrieben.
Die Decklage der erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit wird von einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung gebildet, die ein Epoxidharz und ein Polyesterharz enthält. Als Epoxidharz können bei dieser Beschichtung ein oder mehr der oben beschriebenen Epoxidharze frei verwendet werden. Für das die Unterlage bildende Epoxidharz kann in diesem Fall die gleiche Art an Harz verwendet werden, oder es kann alternativ eine andere Art an Harz verwendet werden. Bei dieser Beschichtung ist es wünschenswert, ein Epoxidharz zu verwenden, dessen Epoxidäquivalentgewicht 500 oder mehr und 2000 oder weniger beträgt. Wenn das Epoxidäquivalentgewicht weniger als 500 beträgt, kann es zu Problemen wie zu einer Verblockung der Pulverbeschichtung, einer geringeren Flexibilität des Beschichtungsfilms usw. kommen. Und wenn das Epoxidäquivalentgewicht mehr als 2000 beträgt, können sich die Schmelz- und Fließeigenschaften der Pulverbeschichtung verschlechtern, was zu Problemen wie einem fehlerhaften Finish des Beschichtungsfilms, einer Verschlechterung seiner Feuchtigkeitsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit usw. führt.
Beispiele für die Polyesterharze in dieser Beschichtung sind Harze, die durch eine Austausch- und Polykondensationsreaktion von Alkoholen wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propandiol, Butandiol, Pentandiol, Hexandiol usw. und Karbonsäuren wie Terephthalsäure, Maleinsäure, Isophthalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure usw. erzielt werden. Diesen Säuren können entweder allein oder als ein Gemisch von zwei oder mehr dieser Säuren verwendet werden.
Die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung wird mit der Reaktion des Epoxidharzes und des Polyesterharzes ausgehärtet. Und zwar stellt das Epoxidharz das Hauptharz dar, wohingegen das Polyesterharz als Aushärtungsmittel wirkt. Das Zusammensetzungsverhältnis des Epoxidharzes und des Polyesterharzes unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, doch ist es wünschenswert, es als Äquivalentgewichtverhältnis ausgedrückt auf 1 : 1 einzustellen.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung verschiedene Pigmente wie ein Farbpigment, ein Streckpigment usw. enthält. Beispiele für das Farbpigment sind anorganische Pigmente wie Ruß, Titandioxid, Colcothar bzw. Eisenrot, Ocker usw., organische Pigmente wie Quinacridonrot, Phthalocyaninblau, Benzidingelb usw. Beispiele für das Streckpigment sind Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Talk, Siliziumoxid, Bariumsulfat usw. Insbesondere das Streckpigment ist wichtig, da es die mechanischen Eigenschaften des Beschichtungsfilms beeinflusst. Wenn zum Beispiel der Durchmesser der das Streckpigment bildenden Teilchen klein ist, verbessern sich die mechanischen Eigenschaften wie die Biegeeigenschaften des Beschichtungsfilms und verbessert sich demnach die Absplitterungsbeständigkeit. Wenn zum Beispiel Calciumcarbonat als Streckpigment verwendet wird, ist es wünschenswert, seinen mittleren Teilchendurchmesser auf etwa 0,5 μm festzulegen. Außerdem ändert sich die Schlagfestigkeit usw. des Beschichtungsfilms mit der Teilchengestalt, etwa mit einer Lamellengestalt, einer unregelmäßigen Gestalt, einer nadelförmigen Gestalt usw. Unter dem Gesichtspunkt einer besseren Absplitterungsbeständigkeit ist es wünschenswert, das Streckpigment in einer nadelförmigen oder unregelmäßigen Gestalt zu verwenden.
Der Pigmentanteil unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, doch ist es zum Beispiel unter dem Gesichtspunkt der Deckeigenschaften wünschenswert, dass der Pigmentanteil 2 Gew.-% oder mehr von 100 Gew.-% des Beschichtungsgesamtgewichts beträgt, Unter Berücksichtigung der Dispergiereigenschaften des Pigments ist es andererseits wünschenswert, dass der Pigmentanteil 60 Gew.-% oder weniger von 100 Gew.-% des Beschichtungsgesamtgewichts beträgt.
Die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung kann bei Bedarf neben den oben beschriebenen Stoffen verschiedene Additive enthalten. Beispiele für die Additive sind ein Oberflächeneinstellmittel, ein UV-Absorber, ein Oxidationshemmer, ein Antistatikmittel, ein Feuerschutzmittel usw.
Die Dicke der Decklage unterliegt bei der erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit keinen besonderen Beschränkungen. Unter dem Gesichtspunkt einer besseren Absplitterungsbeständigkeit ist es jedoch wünschenswert, dass die Dicke der Decklage 200 μm oder mehr beträgt. Die Dicke der Decklage beträgt besser noch 400 μm oder mehr. Unter Berücksichtigung der daraus ableitbaren Eigenschaften auf die Verformung der Feder ist es andererseits wünschenswert, dass die Dicke der Decklage 1200 μm oder weniger beträgt. Das Verfahren zum Bilden der Decklage wird in der folgenden Erläuterung des Beschichtungsverfahrens beschrieben.
– Beschichtungsverfahren für Feder hoher Haltbarkeit –
Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren für die Feder hoher Haltbarkeit enthält einen Unterlagenaufbringungsschritt, einen Aufbringungsschritt und einen Wärme behandlungsschritt. Im Folgenden wird nacheinander jeder Schritt erläutert.
(1) Unterlagenaufbringungsschritt
Dieser Schritt ist ein Schritt, bei dem eine 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltende Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an einer Oberfläche einer Feder anzuhaften. Die Gestaltung, das Material usw. der zu beschichtenden Feder unterliegen keinen besonderen Beschränkungen und entsprechen denen der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit. Des Weiteren bezeichnet der Ausdruck „einer Oberfläche einer Feder" nicht nur eine unbeschichtete Oberfläche einer Feder, sondern auch eine Oberfläche eines Films aus einem Phosphat wie Zinkphosphat, Eisenphosphat usw., wenn dieser auf der unbeschichteten Oberfläche der Feder ausgebildet ist. Um die Korrosionsbeständigkeit und die Haftung des Beschichtungsfilms weiter zu verbessern, ist es wünschenswert, vorher den Phosphatfilm auszubilden. In diesem Fall kann das Beschichtungsverfahren der Erfindung einen Vorbehandlungsschritt enthalten, bei dem vor diesem Schritt auf der unbeschichteten Oberfläche der Feder der Phosphatfilm ausgebildet wird.
Das Ausbilden des Phosphatfilms kann in dem Vorbehandlungsschritt nach einem weithin bekannten Verfahren erfolgen. Es kommen zum Beispiel das Eintauchverfahren, bei dem die Feder in ein Bad aus einer Phosphatlösung eingetaucht wird, das Sprühverfahren, bei dem mit einer Sprühkanone eine Phosphatlösung auf die Feder gesprüht wird, oder andere Verfahren in Frage. Außerdem entspricht das Filmgewicht des ausgebildeten Phosphatfilms und die Art, die Kristallgestalt usw. des Phosphats denen der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit.
Die in diesem Schritt verwendete Epoxidharz-Pulverbeschichtung ist die gleiche wie bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit. Und zwar ist es wünschenswert, dass die Epoxidharz-Pulverbeschichtung 75 Gew.-% oder mehr Zink, ein Epoxidharz und mindestens einen Stoff enthält, der aus vorbestimmten Aushärtungsmitteln und Block-Isocyanat ausgewählt wird. Die Epoxidharz-Pulverbeschichtung kann in diesem Schritt mit einem normal verfügbaren Verfahren zur Pulverbeschichtung, etwa mit dem elektrostatischen Beschichtungsverfahren, dem elektrostatischen Fließbetteintauchverfahren, dem Fließbetteintauchverfahren usw. dazu gebracht werden, an der Oberfläche der Feder anzuhaften.
(2) Decklagenaufbringungsschritt
Dieser Schritt ist ein Schritt, bei dem eine Epoxid/olyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an dem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften. Wie oben beschrieben wurde, kann der „Unterlagenfilm", an dem in diesem Schritt die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung anhaften soll, abhängig davon, ob nach dem Unterlagenaufbringungsschritt eine Erhitzung stattfindet oder nicht, sowie abhängig vom Erhitzungsgrad verschiedene Zustände einnehmen. Wenn nämlich zwischen dem Unterlagenaufbringungsschritt und diesem Schritt ein Schritt vorhanden ist, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung bis zur Beendigung des Aushärtens erhitzt wird (2 mal Beschichten, 2 mal Wärmebehandeln), wird der „Unterlagenfilm" zu einem Film, in dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung ausgehärtet ist. Und wenn zwischen dem Unterlagenaufbringungsschritt und diesem Schritt ein Zwischenheizschritt vorhanden ist, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung bei einer verhältnismäßig geringen Temperatur unter Voranschreiten des Aushärtens erhitzt wird (2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln), wird der „Unterlagenfilm" zu einem (im halb ausgehärteten Zustand befindlichen) Film, bei dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung im Begriff ist, ausgehärtet zu werden. Wenn dieser Schritt andererseits ohne ein Erhitzen nach dem Unterlagenaufbringungsschritt durchgeführt wird, (2 mal Beschichten, 1 mal Wärmebehandeln), wird der „Unterlagenfilm" zu einem Film, in dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung weiter daran anhaftet.
Die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung ist für diesen Schritt die gleiche wie bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit. Und zwar ist es wünschenswert, dass die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung neben einem Epoxidharz und einem Polyesterharz ein vorbestimmtes Pigment enthält. Die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung kann in diesem Schritt ähnlich wie im Unterlagenaufbringungsschritt mit dem elektrostatischen Beschichtungsverfahren, dem elektrostatischen Fließbetteintauchverfahren, dem Fließbetteintauchverfahren usw. dazu gebracht werden, an dem Unterlagenfilm anzuhaften.
(3) Wärmebehandlungsschritt
Dieser Schritt ist ein Schritt, bei dem der Unterlagenfilm und die daran anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung wärmebehandelt werden. Der „Unterlagenfilm" kann in diesem Schritt ebenfalls verschiedene Zustände einnehmen, wie sie beim oben beschriebenen Decklagenaufbringungsschritt erläutert wurden. Beim Durchführen dieses Schritts werden die Unterlage und die Decklage gebildet.
Die Wärmebehandlungstemperatur unterliegt zwar keinen besonderen Beschränkungen, doch passt eine Temperatur von 160°C oder mehr und 220°C oder weniger. Es genügt eine Wärmebehandlungszeit von etwa 20 Minuten. Die Wärmebehandlung kann außerdem mit normal verfügbaren Elektroöfen, Winkelöfen usw. erfolgen.
Unter dem Gesichtspunkt einer noch besseren Haftung der Beschichtungsfilme kann dieses Beschichtungsverfahren mittels eines Verfahrens ausgeführt werden, das vor dem Unterlagenaufbringungsschritt einen Vorheizschritt, bei dem eine Feder auf 70°C oder mehr und 180°C oder weniger vorgeheizt wird, und zwischen dem Unterlagenaufbringungsschritt und dem Decklagenaufbringungsschritt einen Zwischenheizschritt enthält, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung bei einer Temperatur von 90°C oder mehr und 180°C oder weniger erhitzt wird, und bei dem der Wärmebehandlungsschritt bei einer Temperatur von 160°C oder mehr und 220°C oder weniger erfolgt (2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln).
Bei diesem Verfahren wird die Epoxidharz-Pulverbeschichtung, nachdem sie auf die vorgeheizte Oberfläche der Feder aufgebracht wurde, durch Erhitzung oder mittels Nachwärme dazu gebracht, um ein gewisses Maß weiter auszuhärten. Als nächstens wird die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht anzuhaften und wärmebehandelt. Und zwar werden die beiden Beschichtungsarten in diesem Wärmebehandlungsschicht nicht auf einmal ausgehärtet, sondern erfolgt die Wärmebehandlung erst, nachdem das Aushärten der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zuvor ein gewisses Maß vorangeschritten ist. Mit diesem Verfahren lässt sich eine ausreichende Haftung zwischen den Lagen erzielen, wenn die ausgebildete Unterlage und Decklage dick sind. Wenn vor dem Unterlagenaufbringungsschritt der oben beschriebenen Vorbehandlungsschritt durchgeführt wird, kann der Vorheizschritt nach dem Vorbehandlungs schritt erfolgen.
Die jeweilige Dicke der Unterlage und der Decklage, die mit diesem Beschichtungsverfahren gebildet werden, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Wie oben beschrieben wurde, ist es jedoch unter dem Gesichtspunkt einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit wünschenswert, dass die Dicke der Unterlage 50 μm oder mehr beträgt. Und um die Absplitterungsbeständigkeit weiter zu verbessern, ist es wünschenswert, dass die Dicke der Decklage 200 μm oder mehr beträgt.
Zusammengefasst enthält das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens einen Vorbehandlungsschritt, bei dem auf einer unbeschichteten Oberfläche einer Feder vorher ein Phosphatfilm ausgebildet wird, einen Vorheizschritt, bei dem die Feder, auf der der Phosphatfilm ausgebildet worden ist, auf 70°C oder mehr und 180°C oder weniger vorgeheizt wird, einen Unterlagenaufbringungsschritt, bei dem eine 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltende Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an der Oberfläche der Feder anzuhaften, einen Zwischenheizschritt, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung bei einer Temperatur von 90°C oder mehr und 180°C oder weniger erhitzt wird, einen Decklagenaufbringungsschritt, bei dem eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an dem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften, und einen Wärmebehandlungsschritt, bei dem sowohl der Unterlagenfilm als auch die daran anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung bei einer Temperatur von 160°C oder mehr und 220°C oder weniger wärmebehandelt werden.
Bislang wurde ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für die Feder hoher Haltbarkeit und ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für das Verfahren zu deren Beschichtung beschrieben. Allerdings sind die erfindungsgemäße Feder hoher Haltbarkeit und das Verfahren zu deren Beschichtung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern können in Form von verschiedenen Ausführungsbeispielen umgesetzt werden, die, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, Abwandlungen und Verbesserungen enthalten, zu denen ein Fachmann fähig ist.
– Versuche –
Es wurden unter verschiedenen Beschichtungsbedingungen Spiralfedern beschichtet. Mit den erzielten Spiralfedern wurden verschiedene Versuche durchgeführt, wobei die Korrosionsbeständigkeit usw. ausgewertet wurde. Die Versuche werden nun nacheinander erläutert.
(1) Auswirkung der Phosphatart im Vorbehandlungsschritt und unterschiedlicher Aushärtungsbedingungen auf die Korrosionsbeständigkeit
Auf die Oberflächen von zwei Arten Spiralfedern, auf denen zuvor verschiedene Phosphatfilme ausgebildet worden waren, wurde eine doppellagige Beschichtung aufgebracht, die sich aus einer Unterlage und einer Decklage zusammensetzte.
Zunächst wurde auf einer unbeschichteten Oberfläche einer aus SUP7 bestehenden Spiralfeder (Drahtdurchmesser Φ 13,9 mm, Federdurchmesser Φ 136 mm, Traglast 1,0 bis 2,9 (kN)) mit dem Sprühverfahren ein Eisenphosphatfilm ausgebildet. Außerdem wurde mit dem gleichen Verfahren auf einer unbeschichteten Oberfläche einer vergleichbaren Spiralfeder ein Zinkphosphatfilm ausgebildet. Das Filmgewicht der Phosphatfilme betrug jeweils etwa 2,2 g/m² und der mittlere Durchmesser der Phosphatkristalle jeweils etwa 3 μm.
Als nächstes wurden beide Spiralfedern in eine Lackierstraße gesetzt und jeweils auf 80°C erhitzt. Dann wurde mittels einer Koronaentladung-Beschichtungskanone eine Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht, an der Oberfläche jeder Spiralfeder anzuhaften. Die Epoxidharz-Pulverbeschichtung enthielt hauptsächlich „Epikote^TM 1002" (hergestellt von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) als Epoxidharz, Zink, „ARADUR^TM 2844" (hergestellt von Vantico Co.) als Aushärtungsmittel und „VESTAGON^TM B1530" (hergestellt von Degussa Corp.) als Block-Isocyanat. Der Anteil jedes Stoffs in der Epoxidharz-Pulverbeschichtung war wie folgt. Zink: 80 Gew.-%, Aushärtungsmittel: 0,8 Gew.-%, Block-Isocyanat: 1,0 Gew.-%. Außerdem betrug das Epoxidäquivalentgewicht von „Epikote 1002" etwa 650. Dann wurde jede Spiralfeder, an der die Epoxidharz-Pulverbeschichtung anhaftete, 15 Minuten lang bei 115°C erhitzt.
Als nächstes wurde jede Spiralfeder auf Normaltemperatur abgekühlt, um dann mittels einer Koronaentladung-Beschichtungskanone eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu zu bringen, an dem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften. Die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung enthielt hauptsächlich aus „Epikote 1003" (hergestellt von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) als Epoxidharz, „U-PiCA coatGV-250" (hergestellt von Japan U-PiCA Company, Ltd.) als Polyesterharz, Ruß und Calciumcarbonat (Markenname „Sun Light" (mittlerer Teilchendurchmesser: 0,51 μm), hergestellt von Takehara Kagaku Kogyo Co., Ltd.). Der Anteil jedes Stoffs in der Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung war wie folgt. Epoxidharz: 33 Gew.-%, Polyesterharz: 33 Gew.-%, Ruß: 1,5 Gew.-%, Calciumcarbonat: 26 Gew.-%. Außerdem betrug das Epoxidäquivalentgewicht von „Epikote 1003" etwa 720. Dann wurden beide Spiralfedern 20 Minuten lang bei 185°C wärmebehandelt. Dieses Beschichtungsverfahren wird aufgrund der Aushärtungsbedingungen als ein Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln (2C1,5B) bezeichnet.
Ähnlich wie bei dem vorstehenden Verfahren wurde auf den Oberflächen von zwei Arten Spiralfedern eine doppellagige Beschichtung aufgebracht, wobei die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung jedoch ohne eine Erhitzung nach dem Anhaften der Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wurde anzuhaften. Dieses Beschichtungsverfahren wird als Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1 mal Wärmebehandeln (2C1B) bezeichnet. Die Dicke der ausgebildeten Unterlage betrug bei jedem Verfahren 60 μm und die Dicke der Decklage 240 μm.
Die beschichteten Spiralfedern wurden einen Korrosionsbeständigkeitsversuch unterzogen. Die Vorgehensweise bei dem Korrosionsbeständigkeitsversuch war wie folgt. Zunächst wurde auf jede Spiralfeder 21 Stunden lang bei 35°C Salzwasser (NaCl-Konzentration 5%) aufgesprüht. Als nächstes wurden die Spiralfedern 3 Stunden lang natürlich in Luft trocknen gelassen. Der Zyklus aus Aufsprühen von Salzwasser und natürlicher Trocknung wurde insgesamt 5 mal durchgeführt. Dann wurden die sich ergebenden Spiralfedern 3000 mal unter zwei Arten von Bedingungen, nämlich Normaltemperatur und einer niedrigen Temperatur von –10°C gerüttelt. Die Korrosionsbeständigkeit wurde anhand von Werten ermittelt, die aus der Formel [(Anzahl Fehler – Anzahl Rost)/Anzahl Fehler·100] berechnet wurden. Mit Zunahme der berechneten Werte nimmt die Anzahl an Roststellen ab, was zeigt, das die Korrosionsbeständigkeit hoch ist. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. In Tabelle 1 sind auch die Auswertungsergebnisse von Spiralfedern angegeben, auf die eine einlagige Beschichtung aus nur der Decklage ohne jegliche Unterlage aufgebracht worden war.
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigt die doppellagige Beschichtung unabhängig vom Beschichtungsverfahren und der Versuchstemperatur eine höhere Korrosionsbeständigkeit als die einlagige Beschichtung. So zeigen insbesondere die Spiralfedern, auf denen die Zinkphosphatfilme ausgebildet wurden, eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Bei den Spiralfedern, auf denen die Zinkphosphatfilme ausgebildet wurden, ließ sich kaum ein Unterschied der Korrosionsbeständigkeit als Folge des Beschichtungsverfahrens beobachten. Im Fall der Eisenphosphatfilme war die Korrosionsbeständigkeit dagegen bei dem Verfahren 2 mal Beschichten, 1 mal Wärmebehandeln etwas höher.
(2) Wirkung eines unterschiedlichen Zinkanteils in der Unterlage auf die Korrosionsbeständigkeit
Es wurde eine doppellagige Beschichtung auf Spiralfedern aufgebracht, wobei der Zinkanteil in der die Unterlage bildenden Epoxidharz-Pulverbeschichtung geändert wurde. Vorher wurden auf Oberflächen der Spiralfedern Zinkphosphatfilme ausgebildet. Das Beschichtungsverfahren entsprach dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln.
Mit den beschichteten Spiralfedern wurde ein Korrosionsbeständigkeitsversuch durchgeführt. Der Korrosionsbeständigkeitsversuch entsprach einem Salzsprühversuch nach JIS Z 2371, bei dem die auf den Spiralfedern ausgebildeten beschichteten Oberflächen durchtrennt wurden und 2000 Stunden lang Salzwasser aufgesprüht wurde. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Wie sich aus Tabelle 2 ergibt, bildete sich Rost, als der Zinkanteil 64 Gew.-% oder weniger betrug. Als der Zinkanteil jedoch 75 Gew.-% oder mehr betrug, bildete sich kein Rost. Anhand dieser Versuchsergebnisse konnte bestätigt werden, dass der Zinkanteil in der Unterlage auf 75 Gew.-% oder mehr festgelegt werden muss, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit zu erzielen.
(3) Wirkung einer unterschiedlichen Unterlagendicke auf die Korrosionsbeständigkeit
Es wurde eine doppellagige Beschichtung auf Spiralfedern aufgebracht, wobei die Dicke der Unterlage geändert wurde. Vorher wurden auf Oberflächen der Spiralfedern Zinkphosphatfilme ausgebildet. Das Beschichtungsverfahren entsprach dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln.
Mit den beschichteten Spiralfedern wurde ein Korrosionsbeständigkeitsversuch durchgeführt. Der Korrosionsbeständigkeitsversuch entsprach wie bei dem obigen Versuch einem Salzsprühversuch nach JIS Z 2371, bei dem die auf den Spiralfedern ausgebildeten beschichteten Oberflächen durchtrennt wurden und 2000 Stunden lang Salzwasser aufgesprüht wurde. Die Versuchergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, gab es keine Änderung des Erscheinungsbildes, als die Dicke der Unterlage 40 μm oder mehr betrug. Allerdings bildete sich bei 40 μm in den durchtrennten Teilen Rost und wurde ein Abschälen um etwa 0 bis 2 mm beobachtet. Bei 20 μm zeigt das Erscheinungsbild Rostsprenkel, bildete sich in den durchtrennten Teilen Rost und wurde ein Abschälen um etwa 2 mm beobachtet. Aus diesen Versuchergebnissen ergibt sich, dass die Dicke der Unter lage vorzugsweise auf 50 μm oder mehr festgelegt werden sollte.
(4) Wirkung unterschiedlicher die Decklage bildender Harzbestandteile auf die Abrasionsbeständigkeit
Ähnlich wie bei dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln (Vorbehandlung: Zinkphosphatfilm) wurde auf eine Spiralfeder eine Beschichtung aufgebracht. Bei dieser Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage 79 μm und die Dicke der Decklage 400 μm. Die beschichte Spiralfeder wurde als Feder nach Ausführungsbeispiel 1 in Teile geschnitten.
Andererseits wurde beim Beschichten mit dem Verfahren 2 mal Beschichten und 1,5 mal Wärmebehandeln eine zweilagige Beschichtung auf eine Spiralfeder aufgebracht, bei der es Änderungen bei der Beschichtung der Decklage und der Dicke jeder Lage gab. Und zwar wurde die oben beschriebene Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung durch eine Beschichtung ersetzt, die ein Ethylen-Acryl-Copolymer als Harzbestandteil enthielt. Die Dicke der Unterlage betrug 70 μm und die Dicke der Decklage 380 μm. Die beschichtete Spiralfeder wurde als eine Feder nach Vergleichsbeispiel 1 in Teile geschnitten.
Der Abrasionsbeständigkeitsversuch erfolgte mit den Federn des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 mittels einer HEIDON Reibabrasionstestmaschine (hergestellt von Shinto Scientific Co., Ltd.). Beide Federn wurden zunächst auf einem Bett der Testmaschine platziert, um dann einen zylinderförmigen Stift (Φ 2,2 mm) darauf zu setzen. Die Oberflächenrauheit (Ra) des Stifts betrug 0,45 μm und die Kontaktfläche mit der Feder 3,80 mm². Das Bett, auf dem sich die beiden Federn befanden, wurde in eine Hubbewegung versetzt, sodass sich die Feder beim Vollausschlag ausdehnte, während von der Oberseite des Stifts aus eine Last von 500 g aufgebracht wurde. Die Hubgeschwindigkeit betrug 600 mm/Minute und die Hubweite 12 mm. Die Abrasionsmenge ergab sich jeweils aus der Filmdickendifferenz der Feder vor und nach dem Versuch. Der Ergebnisse des Abrasionsbeständigkeitsversuchs sind in Tabelle 4 angegeben.
Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, betrug die Abrasionsmenge bei der Feder des Vergleichsbeispiels 1 nach 25.000 Hüben 180 μm, wohingegen die Abrasionsmenge der Feder des Ausführungsbeispiels 1 nach 50.000 Hüben, dem Doppelten des Vergleichsbeispiels 1, 90 μm betrug, also die Hälfte wie bei der Feder des Vergleichsbeispiels 1. Anhand dieser Versuchsergebnisse bestätigte sich, dass die Feder des Ausführungsbeispiels 1 eine hervorragende Abrasionsbeständigkeit hat.
(5) Auswertung der Absplitterungsbeständigkeit mit SAICAS Gerät
Ähnlich wie bei dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln (Vorbehandlung: Zinkphosphatfilm) wurde auf Spiralfedern eine Beschichtung aufgebracht. Es wurden zwei Beschichtungsarten durchgeführt, wobei die Dicke jeder Lage geändert wurde. Bei der einen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage 72 μm und die Dicke der Decklage 358 μm. Bei der anderen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage 85 μm und die Dicke der Decklage 552 μm. Die beschichteten Spiralfedern wurden in Teile geschnitten und den später beschriebenen Versuchen unterzogen (Ausführungsbeispiele 2 und 3).
Andererseits wurden mit dem gleichen Verfahren mit 2 mal Beschichtung, 1,5 mal Wärmebehandeln eine Beschichtung auf Spiralfedern aufgebracht, bei der die für die Decklage verwendete Beschichtung geändert wurde. Und zwar wurde die oben beschriebne Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung durch eine Beschichtung ersetzt, die ein Ethylen-Acryl-Copolymer als Harzbestandteil enthielt. Dabei wurden zwei Beschichtungsarten durchgeführt, wobei die Dicke jeder Lage geändert wurde. Bei der einen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage 70 μm und die Dicke der Decklage 400 μm. Bei der anderen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage 30 μm und die Dicke der Decklage 470 μm. Es wurden Teile der beschichteten Spiralfedern herausgeschnitten und den später beschriebenen Versuchen unterzogen (Vergleichsbeispiele 2 und 3).
Die vier oben beschriebenen Prüfkörperarten wurden mittels eines SAICAS Geräts („SAICAS BN-1", hergestellt von Daipla Wintes Co., Ltd.) einem Schneidversuch unterzogen, um die Schälfestigkeit und die Abscherfestigkeit der Filme zu messen. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Absplitterungsbeständigkeit mit zunehmender Schälfestigkeit und Abscherfestigkeit der Filme zunimmt. Die Ergebnisse des Schneidversuchs sind in den 1 bis 3 gezeigt. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der Filmdicke und der Schälfestigkeit, 2 den Zusammenhang zwischen der Filmdicke und der Abscherfestigkeit und 3 die Schälfestigkeit und die Abscherfestigkeit pro Einheitsfilmdicke beim Ausführungsbeispiel 2 und beim Vergleichsbeispiel 2.
Wie aus 1 hervorgeht, waren die Schälfestigkeiten der Beschichtungsfilme bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 höher als bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3. Daraus ergibt sich, dass die Haftung der Beschichtungsfilme bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 hoch ist. Wie sich aus
2 ergibt, war bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 auch die Abscherfestigkeit der Beschichtungsfilme höher als bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3. Daraus ergibt sich, dass die Festigkeit der Beschichtungsfilme bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 hoch ist. Des Weiteren ergibt sich aus 3, dass die Schälfestigkeit und die Abscherfestigkeit beim Ausführungsbeispiel 2 pro Einheitsfilmdicke höher ist. Anhand dieser Ergebnisse bestätigte sich, dass die mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren beschichteten Beschichtungsfilme eine hohe Haftung und eine hohe Festigkeit zeigen und eine hervorragende Absplitterungsbeständigkeit haben.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die erfindungsgemäßen Federn hoher Haltbarkeit sind in Motorfahrzeugen, gleisgebundenen Zügen usw. verwendbar und insbesondere als Tragfedern für Motorfahrzeuge geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine Feder hoher Haltbarkeit, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Absplitterbeständigkeit hat, und ein Beschichtungsverfahren zum Ausbilden einer solchen Feder beschrieben. Auf einer Oberfläche der Feder wird ein doppellagiger Beschichtungsfilm ausgebildet, der sich aus einer Unterlage und einer Decklage zusammensetzt, um diese Feder hoher Haltbarkeit zu erzielen. Das Beschichtungsverfahren enthält einen Unterlagenaufbringungsschritt, bei dem eine 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltende Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an der Oberfläche der Feder anzuhaften, einen Decklagenaufbringungsschritt, bei dem eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an einem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften, und einen Wärmebehandlungsschritt, bei dem der Unterlagenfilm und die daran anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung wärmebehandelt werden.

Claims

Feder hoher Haltbarkeit, die mit zwei Lagen beschichtet ist, die aus einer Unterlage, die sich aus einer 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltenden Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt, und einer Decklage bestehen, die auf der Unterlage ausgebildet ist und sich aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt.
Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 1, wobei unter der Unterlage ein Phosphatfilm ausgebildet ist.
Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 1, wobei die Unterlage eine Dicke von 50 μm oder mehr hat.
Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 1, wobei die Decklage eine Dicke von 200 μm oder mehr hat.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit, mit: einem Unterlagenaufbringungsschritt, bei dem eine 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltende Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an einer Oberfläche der Feder anzuhaften; einem Decklagenaufbringungsschritt, bei dem eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an einem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften; und einem Wärmebehandlungsschritt, bei dem der Unterlagenfilm und die an dem Unterlagenfilm anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung wärmebehandelt werden.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbar keit nach Anspruch 5, mit außerdem einem Zwischenheizschritt zwischen dem Unterlagenaufbringungsschritt und dem Decklagenaufbringungsschritt, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung erhitzt wird, um einen in einem halb ausgehärteten Zustand befindlichen Film zu bilden.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 5, mit außerdem: einem Vorheizschritt vor dem Unterlagenaufbringungsschritt, bei dem die Feder auf 70°C oder mehr und 180°C oder weniger vorgeheizt wird; einem Zwischenheizschritt zwischen dem Unterlagenaufbringungsschritt und dem Decklagenaufbringungsschritt, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung bei einer Temperatur von 90°C oder mehr und 180°C oder weniger erhitzt wird, wobei der Wärmebehandlungsschritt bei einer Temperatur von 160°C oder mehr und 220°C oder weniger durchgeführt wird.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 5, mit außerdem einem Vorbehandlungsschritt vor dem Unterlagenaufbringungsschritt, bei dem auf einer unbeschichteten Oberfläche der Feder vorher ein Phosphatfilm ausgebildet wird.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 5, wobei die Epoxidharz-Pulverbeschichtung mindestens einen der Bestandteile Bisphenol-A-Epoxidharz, Bisphenol-F-Epoxidharz und kristallines Epoxidharz enthält.
Verfahren zur Beschichtung einer Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 5, wobei die Epoxidharz-Pulverbeschichtung Block-Isocyanat enthält.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 10, wobei der Anteil des Block-Isocyanats 0,2 Gew.-% oder mehr und 5 Gew.-% oder weniger zu 100 Gew.-% des Gesamtgewichts der Epoxidharz-Pulverbeschichtung beträgt.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 5, wobei die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung mindestens einen der Bestandteile Bisphenol-A-Epoxidharz, Bisphenol-F-Epoxidharz und kristallines Epoxidharz sowie Polyesterharz enthält.
Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit nach Anspruch 5, wobei die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung ein Streckpigment enthält.