DE1446821A1 - Verfahren zum Einbrennen von Kunststoffueberzuegen auf Blechbaender - Google Patents

Description

DR. ING. ERNSTMAIER PATENTANWALT SCHRAMBERG Schiltachs tr. 59 · TtUf on f Of⁰*"

Schramberg, den - £. Matt 1555 ^L<

UNITED STATES STEEI CORPORATION 525 William Penn Plaoe, Pittsburgh 30, Staat Pennsylvania, U.S.A.

Verfahren zum Einbrennen Von Kunststoffüberzügen auf Blechbänder

Die Erfindung bezieht sich auf das überziehen von Iaetallblechen, z. B. kohlenstoff armem Stahlblech (low carbon sheet eteel) mit einem einbrennbaren orga-

niaoheii Überzug, wie handelsüblichen-Lack, und das Bin- ·*■■.. .-·■■.■.

brennen (Haltbarmachen) desselben in einem kontinuierlichen Vorgang bei hoher Geschwindigkeit.

* Es war bisher in der Metallbehälter-Industrie üblich, verzinnte oder Schwarzbleche mit Lack zu überziehen und den entstehenden Film haltbarzumachen, indem man ihn mit äußerlich einwirkender Hitze einbrannte. Das US-amerikanische Patent Nr. 2529 4H von Pfeffer befaßt sich mit diesem Verfahren. Das Haltbarmachen erfordert die Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur, cti· dem verwendeten Überzugsmittel eigen ist, und das Warmhalten auf der betreffenden Temperatur während einer

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vorbestiiamten Zeit. Das Verfahren wird gewöhnlich mit einer Auftragswalze ausgeführt, um den Lack aufzutragen, worauf die Bleche hochkant auf einem Kettenförderer durch einen Einbrennofen geführt werden. Die Höchsttemperatur, bei welcher das Einbrennen stattfindet, schwankt zwischen 205 - 218° C, um ein Abschmelzen des Metallüberzugs bei verzinntem Blech zu vermeiden. Bei vielen Einbrennüberzügen ist bei dem genannten Temperaturbereich eine Einbrennzeit von etwa 10 Minuten erforderlich.

In vielen Fällen wäre es für die Stahlindustrie vorteilhaft, die Verbraucher von verzinnten, Schwarzoder Tiefziehstahlblechen (sheet steel) mit Material zu beliefern, das ein- oder beidseitig mit einem Lacküberzug versehen ist. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, womit dieses Ziel erreicht werden kann. Ein weiterer Gegenstand ist die Schaffung eines Verfahrens zum überziehen von Stahlblech (sheet steel) mit Lack, das gleichzeitig mit anderen Bearbeitungsprozessen bei der Bandstahlfabrikation (steel strip) durchgeführt und mit einer bei solchen Vorgängen üblichen Geschwin- digkeit arbeiten kann.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß ein umgekehrtes Verhältnis zwischen Einbrennzeit und Einbrenntemperatur bei den meisten z.Zt, verwendeten organischen Uberzugsstoffen besteht. Es wurde festgestellt, daß dieses Verhältnis sich über einen weit größeren Be-

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reich erstreckt, als dies früher wahrgenommen werden konnte. Insbesondere hat sich gezeigt, daß ein Film aus organischem Material, wie die meisten handelsüblichen Lacke, rasch und ohne Verkohlen eingebrannt werden kann, indem die Temperatur rasch in steiler Kurve gesteigert wird, und zwar auf einen Grad, der weit über dem bei den bisherigen Einbrennverfahren liegt, vorausgesetzt jedoch, daß das überzogene Einbrenngut praktisch | sofort mit etwa gleicher Schnelligkeit auf eine Temperatur unterhalb des normalen Einbrenntemperaturbereiches abgekühlt wird. Ganz besonders umfaßt die Erfindung die Erwärmung eines lacküberzogenen Bandstahles (steel strip) auf eine gegenüber dem normalen Einbrennverfahren zwei- bis dreimal höhere Temperatur und dann sofortige Temperaturverringerung unter die normalen Einbrenngrade, alles in einer Zeit, die nur 2 bis 5 $ derjenigen von normalen Einbrennverfahren und -temperaturen beträgt. · , ^{

Ein neuartiges Merkmal des vorliegenden kurzfristigen Einbrennverfahrens bei hoher Temperatur besteht darin, daß die Überzüge Temperaturen unterworfen werden, die weit über dem normalerweise als Zersetzungspunkt organischer tiberzugsstoffe (ca. 260° C) betrachteten Temperaturgrad liegen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Zersetzung vermieden werden kann und der gewünschte Einbrenngrad durch sorgfältige Kontrolle der Einbrenn-

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zeit bei der betreffenden iiolien Temperatur erzielt werden kann. Derart kann die bei so hohen Temperatur en mögliche rasche Einbreiinwirkung zunutze gemacht werden, chne die G-efahr einer Beeinträchtigung, wie sie gewöhnlich eintritt, wenn organische Stoffe derartigen Temperaturen unterworfen werden. Durch dieses Verfahren läßt sich eine Durchsatzgeschwindigkeit erreichen, wie sie bei der Bandstahlverarbeitung (steel strip) von der Vergütung bis zum Fertigprodukt üblich ist.

Ein völliges Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden eingehenden Erläuterung anhand der beifolgenden Zeichnungen, die eine geeignete Vorrichtung durch Durchführung des Verfahrens veranschaulichen, und 2war zeigt

Fig. 1 einen weitgehend schematischen Schnitt entlang einer durch die Litte der Vorrichtung gelegten senkrechteil Ebene;

Fig. 2 zeigt Erwärinungs- und Abkühlungskurven für zwei Überzüge A und B, die gemäß der Erfindung eingebrannt wurden, und

Fig. 3 und 4 sind die Kurven A und B nach Fig. 2, jedoch in anderem Laßstab ausgetragen, um einen Vergleich mit den Erwärmungs- und Abkühlungskurven früherer Einbrennverfahren zu ermöglichen.

In Fig. 1 der Zeichnung wird ein beispielsweise verzinnter und in bekanntem Verfahren gründlich gereinigter kohlenstoffarmer Bandstahl 10 (steel strip) von einer Spule 11 auf einem Abwickler 12 bekannter Ausführung abgewickelt, über eine i'ührun.-sDcheibo 13 und dann

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abwärts durch einen Überzugsbehälter 14 gezogen. Der Behälter besitzt Kontaktwalzen 15, zwischen denen das Band hindurchläuft und enthält einen Überzugsstoff, etwa einen organischen Lack, welcher bisher bei der ^osenherstellung verwendet wurde, z.B. ein in einem geeigneten Lösungsmittel verdünntes Kunstharz.

Sofort nach Passieren des Überzugsbehälters wird das Band fast augenblicklich auf eine Temperatur erwärmt, die viel höher ist als die bisher beim Einbrennen von lacküberzogenem Stahlblech liegt. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise durch Hochfrequenz-Induktionsvorrichtungen 16, welche Wirbelströme im Stahlband induzieren. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, verläuft das Band zwischen zwei der etwas voneinander abgesetzten Vorrichtungen. Sie müssen genügend leistungsfähig sein, um das Band mit 260° C/ see erwärmen zu können, so daß eine Temperatur von 260° bis 425° C bei hohen Bahngeschwindigkeiten, z.B. 200 m/ min. erreicht wird, οώιβ allzulange Anlagen, d.h. über (

2,5 - 3m länge, zu erfordern. Die Einzelheiten solcher Heizanlagen sind bekannt und erfordern keine weitere Erläuft t rung.

Fig. 2 zeigt die Heizkurven, die sich zum Einbrennen zweier handelsüblicher Blechlaoke eignen.

Naoh Erwärmen auf die gewünsohte Temperatur in den HeieroprioJatuniien 16 tritt das Band in eine Einbrennzone _# 17a am Ilngang einer Absohreokgrube 17 ein, in welcher der

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Überzug völlig haltbar gemacht 7/ircu Das Band verliert nur \·ιβΐΑ.£ Wärme in der Eir>renri:5orj.e. „edoch kann dieaei Verlust gs.vunschtenf alls durch weitere Heizmittel in Zone 17a aasgeglichen und ergänzt werden. Das Band passiert dann zwischen Kühlluftvertei.lern IS mit Düsen 19, duruh die ein kühlender Luftstrahl auf das Band gerichtet wird, und gelangt dann schließlich in ein Abschreckbad 20 mit ,, /Yasser am Boden der Grube. G-ebläse 21 führen den Verteilern 18 gewünschtenfalls Luft zu und geeignete Zerstäuber 22 mit Anschluß an die Wasserleitung können das Kitreißen von Wassertropfchen im Luftstrom bewirken. Das durch die Kühlluftverteiler 18 und die Wassergrube 20 bewirkte Abs öhre Civci j. setzt die Temperatur des Bandes rascher herab als es erwärmt wurde. Die Kurven der Fig. 2 zeigen die extrem hohe Kühlgeschwindigkeit infolge des Abschreckvorganges. Das Band wandert um eine in das Abschreckbad eintauchende Führungsscheibe 23 und dann aufwärts zwischen Ausdrückwalzen 24 zu einer Führungsscheibe 25 oberhalb der <?rubenmühdung 17· Das Band trocknet beim Hochsteigen infolge der Restwärme und wird um. eine Scheibe 25 zu einer Aufwickelvorrichtung 26 gezogen.

Falls die Einbrennzeit verlängert werden soll, können einige der Düsen am Oberteil der Verteiler geachlosaen oder die Gebläse 2'1 abgestellt werden, so daß das Bad 20 als einalgee Abschreckmittel übrigbleibt. Eine geeignete oder notwendige Vorrichtung kann die Kühlung des

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Abschreckbades besorgen, obwohl es noch bis zum Erreichen des Sieuepunktes wirksam bleibt. Wenn die Verteiler 18 nicht im Betrieb aind, fällt die Bandtemperatur nur etwa 10 - 38° 0, bis es in das Abschreckbad eintaucht.

Wie bereits angegeben, zeigen die Erwärmungs- und Kühliurven nach Fig. 2 die für zwei handelsübliche Lacke geeigneten Einbrennperioden. Kurve A zeigt diejenige für aluminiumpigmentierte Emaille Nr. 1H-C der Interchemical Corporation. Kurve B bezieht sich auf "Vinsynite" AU-1 "

von Thompson und Co* In beiden Fällen wurde das Abschrecken nur durch Bad 20 bewirkt, während die Verteiler 18 ausgeschaltet waren. Die Erwärmungsgeschwindigkeit betrug etwa 38 - 49° C pro Sekunde und die Kühlgeschwindigkeit war noch größer, d.h. etwa 175° C pro Sekunde.

Fig, 3 zeigt die Kurve A in von Fig. 2 verschiedenem Maßstab, um einen Vergleich mit Kurve C zu ermöglichen, welche die normale Einbrennbehandlung darstellt. Fig. 4· zeigt in ähnlicher Weise Kurve B in gleichem Maßstabe . , wie Kurve D, welche den gewöhnlichen Einbrennkreislauf darstellt. Ss läßt sich ersehen, daß die Kurven A und B zwei», "bis dreimal so hoch wie die Kurven C und D verlau fen* Die Gesamtzeiten, d.h. Heizung plus Kühlung betragen Jedoch nur 1 - 5 i» derjenigen der Kurven C und D.

Überzugsfabrikate als oben erwähnt eignen gleichartige, kurzzeitige Einbrennbehandlung Temperatur, wie etwa

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Hersteller

Werksbezeichnung

erreichte Erwärmungs-u. Höchst-Temp. Abschreckzeit insges. Sek.

Thompson & Go.	PV 678	ca. 330°	G	VJl
	PS-2	335°	G	5,2
	AS-4	330°	G	5,0
η	13 670	425°	G	7,0
Pgh. Plate Glass	VD 4084	450°	G	7,6
Interchemical Corp	. 3475 B	295°	C	4,6
It ti	1457	440°	G	7,5
Il It	3396	340°	G	5,4
DuPont	U43 970	435°	G	6,5

Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren zum Einbrennen von Lacküberzügen bei -Uurchsatzgeschwindigkeiten schafft, die denjenigen vergleichbar sind, womit Reinigungs- und Verzinnungsanlagen für Bandstahl (steel strip) betrieben werden, ohne daß die Heizeinrichtungen übertrieben lang ausgeführt werden müssen. Während bei der verwendeten hohen Temperatur gewöhnlich ein Verkohlen des Überzugs zu erwarten wäre, wird dies durch die rasch nach Erreichen der Höchsttemperatur folgende Abschreckung wirksam verhindert. Ein weiterer, aus der Verwendung von Induktions-Heizanlagen sich ergebender Vorteil ist die Erzeugung von Wärme innerhalb des Bandes, wodurch das Überzugslösungsmittel verdampft und der Lösungsrückstand auf dem Band von innen nach außen fest eingebrannt wird und haften bleibt.

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Im Vorstehenden wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wodurch jedoch irgendwelche Änderungen oder .Abwandlungen im Rahmen des Erfindungsgedankens nicht ausgeschlossen sind.

Patentansprüche

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Claims (7)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Einbrennen eines Kunststoff- o.dgl. Überzuges auf Bandstahl, (steel strip), gekennzeichnet durch fortschreitendes Erwärmen des Bandes "binnen weniger Sekunden auf eine Temperatur zwischen 260 bis 425 G und darauf folgendes rasches Kühlen des Bandes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch fortschreitendes Erwärmen des -Bandes binnen 4-7 Sekunden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Erwärmen mit einer Geschwindigkeit von etwa 45° G/sec.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einbrennperiode zwischen aem Ende der -Erwärmung und dem Beginn des Abschreckens.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die^Abkühlung durch Abschrecken des erwärmten Bandes in einer Flüssigkeit erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch Abschrecken des Bandes zuerst durch auftreffende luftströme und schließlich durch, Eintauchen in ein Flüssigkeitsbad.

7. Verfahren naoh Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch Abkühlung des Bandes praktisch auf Raumtemptratur.

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