DE1228537B - Verfahren zum UEberziehen von Blechen oder Baendern aus Metall mit hochpolymeren thermoplastischen Kunststoffen in Form einer Dispersion - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B44d

Deutsche Kl.: 75 c - 5/04

Nummer: . 1228 537

Aktenzeichen: St 13257 VI b/75 c

Anmeldetag: 13. Dezember 1957

Auslegetag: 10. November 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen von Blechen oder Bändern aus Metall mit hochpolymeren thermoplastischen Kunststoffen, bei dem eine Kunststoffdispersion in mit Wasser nicht oder nur teilweise mischbaren organischen Lösungsmitteln, deren Siedebereiche oberhalb des Erweichungspunktes des Kunststoffes liegen, auf das Metall aufgetragen und die Lösungsmittel verdampft werden.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird zunächst der Kunststoff bei einer über 60° C liegenden Temperatur in Tetralin gelöst. Nach Abkühlung dieser Lösung wird Äthylalkohol zugegeben, wodurch Polyäthylen in Form von feinen Flocken ausfällt. Die Polyäthylenteilchen werden durch anschließendes Mahlen noch verkleinert, wodurch das Verschmelzen der einzelnen Teilchen bei Erhitzung erleichtert werden soll. Nachdem auf diese Weise eine kolloidale Suspension vorbereitet wurde, wird diese auf die zu behandelnde Oberfläche aufgespritzt, wodurch eine unzusammenhängende Schicht von weißen Polyäthylenteilchen erzielt wird. Diese Schicht wird dann auf eine Temperatur von über 120° C gebracht, wodurch die Lösungsmittel verdampfen. Hierbei erleichtert das in den Polyäthylenteilchen eingeschlossene Tetralin das Zusammenschmelzen derselben. Da das Polyäthylen vollständig in Tetralin aufgelöst werden muß, ist eine größere Menge von Lösungsmitteln erforderlich. Durch das nachträgliche Hinzufügen von Alkohol zwecks Erzielung einer kolloidalen Suspension wird der Kunststoffgehalt der Suspension weiterhin verringert. Infolgedessen lassen sich mit dem bekannten Verfahren in einem Arbeitsgang nur verhältnismäßig dünne Überzüge erzielen. Durch die erforderliche kolloidale Aufteilung des Kunststoffes sind zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich. Die für das Auflösen des Kunststoffes in dem Tetralin erforderliche Erwärmung auf über 60° C erfordert einen zusätzlichen Energieverbrauch.

Weiterhin ist es bekannt, 10 Teile von Polyäthylen in 90 Teilen heißen Xylols aufzulösen. Das zu überziehende Metall wird in diese Lösung getaucht und anschließend auf eine Temperatur von 250° C erhitzt. Der mit diesem Verfahren erzielbare Überzug weist jedoch eine sehr geringe Dicke von nur wenigen hundertstel Millimetern auf.

Schließlich ist es bekannt, daß sogenannte Organosole — Dispersionen von thermoplastischen Kunststoffen in organischen Lösungsmitteln — leicht aufschmelzbar sind, wobei je nach Bindemittel und Dispersionsmittel Temperaturen von 120 bis 170° C Verfahren zum Überziehen von Blechen
oder Bändern aus Metall mit hochpolymeren
thermoplastischen Kunststoffen
in Form einer Dispersion

Anmelder:

Rasselstein Aktiengesellschaft, Neuwied/Rhein

Als Erfinder benannt:

Hans Werner Neumann, Andernach

angewandt werden. Für solche Dispersionen wurden jedoch bisher Kunststoffe mit einer Teilchengröße von 0,05 bis 2 μ verwendet. Die Herstellung derartig feinen Kunststoffpuders ist jedoch verhältnismäßig teuer. Trotz dieser großen Feinheit des verwendeten Kunststoffes gelang es, nur Überzüge mit einer Schichtdicke bis zu 0,02 mm in einem Arbeitsgang zu erzeugen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Überziehen von Blechen oder Bändern aus Metall mit hochpolymeren thermoplastischen Kunststoffen zu schaffen, welches die Erzeugung dickerer, porenfreier und festhaftender Schichten in einem Arbeitsgang ermöglicht. Die Erfindung geht hierbei von dem Gedanken aus, zur Erreichung dieses Zieles hochkonzentrierte Dispersionen zu verwenden.

Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, daß eine auf das Metall aufgebrachte, Kunststoffteilchen bis etwa 100 μ Korngröße aufweisende Dispersion mit hohem Kunststoffgehalt zunächst auf eine in der Nähe des Erweichungspunktes liegende Temperatur erhitzt und zwecks Anlösens der Kunststoffteilchen auf dieser Temperatur gehalten wird, dann in an sich bekannter Weise bei einer über dem Erweichungspunkt, aber unterhalb des Siedebereiches der Lösungsmittel liegenden Temperatur homogenisiert wird, worauf bei weiter erhöhter Temperatur in ebenfalls an sich bekannter Weise die restlichen Lösungsmittelanteile verdampft werden.

Bei Anwendung dieses neuen Überzugsverfahrens entsteht also beim Erhitzen des mit der Dispersion beschichteten Bleches oder Bandes zunächst eine heiße Lösung des Kunststoffes, die sich auch bei dünnen Auflagen gleichmäßig und porenfrei verteilt, worauf dann erst das restliche Lösungsmittel verdampft wird. Für derartige Dispersionen genügt

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eine Körnung des Pulvers von etwa 20 bis 100 μ, je ratur längere Zeit homogenisiert. Bei dieser Erhitnach gewünschter Schichtdicke, so daß sich also eine zungsstufe wird das Hochpolymere vollständig in Aufbereitung bzw. Vermahlung des bei der Herstel- dem Lösungsmittelgemisch gelöst, so daß sich diese lung pulverförmig anfallenden Niederdruckpoly- heiße Lösung sehr gleichmäßig über die ganze Bandäthylens erübrigt. 5 oder Blechoberfläche verteilt. Schließlich werden Dieses neue Überzugsverfahren hat den Vorteil, durch einen weiteren kurzen, bei c angedeuteten daß es die Herstellung dicker thermoplastischer Temperatursprung die restlichen Lösungsmittel-Überzüge bis zu -0,3 mm in einem Arbeitsgang er- anteile verdampft, wobei anschließend (Kurve d) eine möglicht. Diese Überzüge sind porenfrei und fest- Abkühlung vorgenommen wird. Bei einer beispielshaftend. Bei dem neuen Verfahren werden ferner io weisen Schichtdicke des fertigen Polyäthylenüber-Arbeitsgänge, die Wärme erfordern, nacheinander zuges von etwa 25 bis 35 g/qm beträgt die Durchbei steigender Temperatur durchgeführt, so daß laufzeit durch den Ofen etwa 15 Minuten. Das Diadurch Vermeidung zwischenzeitlicher Abkühlung gramm zeigt nur ein Anführungsbeispiel. Je nach Energie gespart wird. dem verwendeten Kunststoff und dem Lösungsmittel-Zur Herstellung der Dispersion wird das Hoch- 15 gemisch kann die Durchschnittstemperatur bei dem polymer- bzw. Polyäthylenpulver in einem Lösungs- gezeigten Kurvenlauf höher oder niedriger liegen. Es mittelgemisch zu einer Paste verarbeitet. Es werden muß bei der Ofenführung auf die Einstellung der hierzu mit Wasser nicht oder nur teilweise misch- Absaugeinrichtungen besonderer Wert gelegt werden, bare organische Lösungsmittel verwendet, deren Es ist z. B. in den Kurventeilen α und b der Saugzug Siedepunkte vorzugsweise, d. h. bei dem größeren 20 soweit wie möglich zu drosseln. Genaue Werte kön-Teil dieser Lösungsmittel, über dem Erweichungs- nen nicht angegeben werden, da sie von der Durchpunkt des zu verarbeitenden Polyäthylens liegen. laufgeschwindigkeit, der Schichtdicke und der Band-Ais Lösungsmittel kommen in Frage: Tetralin, bzw. Blechbreite abhängig sind.
Dekalin, Benzol, Xylol, Toluol und andere Aromaten Diese stufenweise Temperaturführung und die Einsowie Leicht- und Schwerbenzine. Die Lösungsmittel- 25 stellung der Absaugeinrichtungen gewährleisten, daß Zusammenstellung richtet sich nach der erwünschten größere Verluste durch frühzeitiges Verdampfen der Schichtdicke des Überzuges, nach dem Polyäthylen- Lösungsmittel vermieden werden und andererseits typ und schließlich auch nach dem Endfestkörper- ein völlig gleichmäßiger, porenfreier Überzug mit gehalt. glatter, ebener Oberfläche erzielt wird.

Ausfnhrunpshekniel 1 ³° ^{Es ist 1110}S¹¹⁰¹¹' ^der vorbeschriebenen Dispersion

Ausrunrungsoeispiei ι anorganische Pigmente, organische Farbstoffe bzw.

6 Gewichtsteile Polyäthylen, 5 Teile organische Pigmentfarbstoffe oder Gemische von Pigmenten und

Lösungsmittel, 2 Teile Tetralin, 2 Teile Dekalin und Farbstoffen zuzusetzen. Man kann damit durch Wahl

1 Teil Benzol werden zu einer Paste verrührt. Bei der entsprechenden Mischbedingungen die Disper-

Hochdruckpolyäthylen bleibt diese Paste zum An- 35 sion so einstellen, daß auf den Blechen und Bändern

quellen mindestens 24 Stunden, bei Niederdruck- eine dem Fein- oder Rauhputz ähnliche Oberfläche

Polyäthylen etwa 48 Stunden stehen. Anschließend erreicht werden kann.

wird die Paste mit dem vorgenannten Lösungsmittel- Dieser Putzeffekt kann durch Einsatz der eingangs gemisch bis zur gewünschten Endviskosität verdünnt, erwähnten Verfahren nicht oder nur schlecht erreicht im vorliegenden Fall vorteilhaft bis zu einer Visko- 40 werden, weil ein dichter Film nur bei dem oben sität von 18 bis 30 Sekunden (Fordbecher, 4-mm- angeführten Dispersionsbeispiel, zu dem die entDüse, 20° C). sprechenden Pigmente und Farbstoffe zugemischt

Diese Dispersion wird dann mit einer bekannten werden, möglich ist.

Walzenauftragsvorrichtung auf das Band oder Blech Als Pigmente können beispielsweise verwendet

aufgetragen. Die Auftragsstärke wird durch Einstel- 45 werden: Titanweiß oder Zinkweiß, Lithopone, Quarz-

lung der Auftragswalzengeschwindigkeit und der Vis- mehle, Chromgelb u. ä.

kosität erreicht. Auf diese Weise können Schicht- Als Pigmentfarbstoffe können z. B. Phthalocyanin-

dicken von etwa 3 bis 300 g/qm einseitig bezogen farbstoffe sowie verschiedene für Polyvinylverbin-

auf den FertigfUm erzielt werden. düngen geeignete Farbstoffe Verwendung finden.

Nach dem Auftrag der Dispersion wird das Blech 50 Nachstehend werden zur Klarstellung des Erfin-

oder Band durch einen längeren, beispielsweise 80 m dungsgegenstandes noch zwei weitere zahlenmäßig

langen Ofen geführt. Die Temperatursteuerung wird belegte Ausführungsbeispiele angeführt, aus denen

hierbei vorteilhaft so vorgenommen, wie aus dem sich die Zusammensetzung der verwendeten Disper-

Diagramm hervorgeht. Danach erfolgt eine stufen- sionen ergeben:
weise Erhitzung. Das mit der Dispersion beschichtete 55

Blech oder Band wird zunächst rasch auf eine in der Ausführungsbeispiel 2
Nähe des Emeichungspunktes liegende Temperatur (Dispersion zum Erreichen eines Überzuges
(bei Polyäthylen 70 bis 120° C) gebracht und bei ^_{0n Q1 bis Q2} ^_{n Schichtdicke)}
dieser Temperatur zwecks Anlosens der Kunststoffteilchen längere Zeit gehalten, wie mit Kurventeil a 60 Gewichtsprozent dargestellt. Niederdruckpolyäthylen 15,5

Dadurch wird ein Anlösen und ein teilweises Hochdruckpolyäthylen 20,5

Lösen des Polyäthylens bewirkt. Das Band oder Titandioxyd 1,5

Blech wird dann, wie bei b dargestellt, auf eine über Echtgelb für Polyvinylverbindungen 0,37

dem Erweichungspunkt des Polymeren, aber unter- 65 Chromophthalrot 0,03

halb des Siedebereiches der Lösungsmittel liegende Butylglykol 15,6

Temperatur (bei dem gezeigten Ausführungsbei- Tetralin 36,6

spiel 1 etwa 160° C) gebracht und bei dieser Tempe- Benzol 10,0

Claims (1)

1. 5 6

   λ f._u u- ·,» net und dann gemäß dem neuen Verfahren auf der

   Ausfuhrungsbeispiel 3 _{andereQ Band}_^s _{oder Blechseite eine Disper}sion auf-

   (Dispersion zum Erreichen eines Überzuges gebracht und nach Durchführung durch einen Ofen

   von 0,2 bis 0,3 mm Schichtdicke) ein Polyäthylenfilm hergestellt wird.

   Gewichtsprozent ⁵ ^s können Bleche oder Bänder der verschieden-

   Niederdruckpolyäthylen 19,3 fⁿ ^f J ^den\ f ^u,^en, ^Υξ^τ^ beschichtet wer-

   Hochdruckpolyäthylen 25,8 ^den' ^z" ^B". Schwarzblech (mit Rauhtiefen von 0 5 und

   Titandioxvd 21 ieuerverzinnte Bander oder Bleche. Das Band oder

   Echtgelb für Poiyvhiylverbindungen' 0^6 darüber) Schwarzblech gebondert galvanisch oder

   Chromophthalrot .. 0,04 ^{10 Blech 1}^^{6 sauber und} weitgehend fettfrei sein.

   Butylglykol 11,8 Patentanspruch:

   Tetralin 34,3 ,, ,, _Λ ., _Ώ1 , ,

   Benzol 61 Verfahren zum Überziehen von Blechen oder

   ' Bändern aus Metall mit hochpolymeren thermo-

   Die beiden oben angeführten Rezepturen haben 15 plastischen Kunststoffen, bei dem eine Kunststoffeinen hohen Festkörpergehalt von 37,9 bzw. 47,8 Ge- dispersion in mit Wasser nicht oder nur teilwichtsprozent. weise mischbaren organischen Lösungsmitteln, Die nach dem vorbeschriebenen neuen Verfahren deren Siedebereiche oberhalb des Erweichungshergestellten Bleche oder Bänder mit putzartigem punktes des Kunststoffes liegen, auf das Metall Überzug können für die verschiedensten Zwecke, 20 aufgetragen und die Lösungsmittel verdampft z. B. Stahlmöbel, Wandverkleidungen, Apparate- werden, dadurch gekennzeichnet, daß gehäuse, Innenverkleidung von Kraftwagen usw., eine auf das Metall aufgebrachte, Kunststoffteil-Verwendung finden. chen bis zu etwa 100 μ Korngröße aufweisende Die mit dem neuen Überzugsverfahren herge- Dispersion mit hohem Kunststoffgehalt zunächst stellten Bleche oder Bänder, und zwar auch die- 25 auf eine in der Nähe des Erweichungspunktes jenigen mit putzartiger Auflage, sind tiefziehfähig, liegende Temperatur erhitzt und zwecks Anlösens korrosionsfest und witterungsbeständig, schlag- und der Kunststoffteilchen auf dieser Temperatur gekratzfest, chemikalienfest und auch bis zu etwa 80° C halten wird, dann in an sich bekannter Weise temperaturbeständig. Bleche oder Bänder, die er- bei einer über dem Erweichungspunkt, aber fmdungsgemäß mit einem putzartigen Überzug ver- 30 unterhalb des Siedebereiches der Lösungsmittel sehen sind, können auch als Antidröhnmittel benutzt liegenden Temperatur homogenisiert wird, worwerden. auf bei weiter erhöhter Temperatur in ebenfalls Das neue Überzugsverfahren hat denVorzug, daß an sich bekannter Weise die restlichen Lösungsnicht nur Überzüge bis zu 300 g/qm in einem ein- mittelanteile verdampft werden.

   zigen Auftrag aufgebracht werden können, sondern 35

   daß in einem Arbeitsgang auch doppelseitige Über- In Betracht gezogene Druckschriften:

   züge hergestellt werden können, indem beispielsweise Belgische Patentschrift Nr. 498 505;

   zunächst das Blech oder Band mit einem einseitigen USA.-Patentschrift Nr. 2406 039;

   Lacküberzug versehen oder in einem Ofen getrock- »Farbe und Lack«, 1955, S. 473.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 710/254 11.66 © Bundesdruckerei Berlin