DE1960817A1 - Vorbehandlung von Metallblechen,die im Anschluss an eine Formgebung mit einer Beschichtung versehen werden - Google Patents

Vorbehandlung von Metallblechen,die im Anschluss an eine Formgebung mit einer Beschichtung versehen werden

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Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG
LEVERKUSEN-Bcyerwerk Pttent-Abteihmg &
Vorbehandlung von Metairblechen, die im Anschluß an eine Formgebung mit einer Beschichtung versehen werden
Die Direktweißemaillierung von Stahlblech ist in den vergangenen Jahren zu einem produktionssicheren Verfahren geworden. Durch Rationalisierung des Fertigungsablaufes und Einführung kontinuierlicher, programmierter Fertigungsmethoden wurde eine gleichbleibende Qualität der analliierten Erzeugnisse, verbunden mit einer Verminderung der Emaillierkosten erzielt. Eine weitere Vereinfachung des Arbeitsablaufes im Emaillierwerk ist dadurch gegeben, daß man das zur Fertigung der Rohteile eingesetzte Band bereits im Stahlwerk zur Einschichtemaillierung vorbehandelt, d.h. also z.B. einen entsprechenden Beizvorgang mit anschließender Vernickelung vornimmt. Die so erzielte Haftgrundlage für die Einschichtweißemaillierung muß dann natürlich vor der Verformung derartig geschützt werden, daß keine Beschädigung der aufgebrachten Schicht erfolgt. Einen solchen Schutz erreicht man bei bereits bekannten Bandvorbehandlungsverfahren durch eine elektrolytisch aufgebrachte Zinkschicht (Belgische Patentschrift 557.963 und französische Patentschrift 1.187.958).
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Der Nachteil einer solchen metallischen Schutzschicht liegt bei der komplizierten Nachbehandlung, die das Emaillierwerk zwingt, wieder eine aus mehreren Stufen bestehende Anlage zu errichten (Entfetten, Spülen, Abbeizen der Schutzschicht mit Säure, z.B. Salzsäure, Spülen, Neutralisieren).
In gleicher v/eise ist es rationeller, metallische Materialien, die durch Ziehen, Pressen, Biegen oder andere nicht spanabhebende Bearbeitung in die gewünschte j?ona gebracht und dann anschließend mit einer festhafteriden metallischen oder nicht metallischen Schicht versehen werden, gleich im Anschluß an deren Herstellung zu entfetten und zu beizen und dann mit einer die Oberflächen schützenden, jedoch leicht zu entfernenden Abdeckung zu versehen. Auch Überzüge aus Metall, die galvanisch« oder chemisch abgeschieden werden bzw. Einbrennlacke, Tauchlacke und andere Kunststoffbeschichtungen verlangen einen möglichst reinen Untergrund, um einen dauerhaften Schutz der Oberflächen zu gewährleisten. Die Aufgabe, den Verarbeitern von Metallen ein für die nachträgliche Beschichtung möglichst direkt verwendbares Ausgangsmaterial au liefern, ist daher nicht auf die Emaillierindustrie beschränkt.
Die Vorteile sind vielfältig; neben einer Materialersparnis durch Wegfall einer zusätzlichen En" .rostung bzw. Entfernunganderer Korrosionsschichten ist die Beize und die damit verbundene Aufarbeitung der Abwasser in großen Anlagen wirtschaftlicher durchzuführen.
Es wurde nun ein Verfahren zur Vorbehandlung von metallischen Materialien, die nach einer Oberflächenbehandlung und Abdeckung mit einer entfernbaren Schicht ■
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verformt und mit einer festhaftenden Schutzschicht versehen werden gefunden,das dadurch gekennzeichnet ist,daß als entfernbare Abdeckung ein wasserlösliches, filmbildendes organisches Polymer verwendet wird.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren in der Emailliertechnik verwendet und ist besonders rationell bei der Einschichtemaillierung, für die speziell vorbehandelte Metalloberflächen notwendig sind.
Die zu verformenden Stahlbleche oder -bänder werden mit Vorteil direkt im Anschluß an die Herstellung entfettet, gebeizt und mit einer Nickelschicht versehen. Die Oberflächenbehandlung erfolgt nach an sich bekannten Verfahren entweder rein chemisch, vollelektrolytisch oder durch eine Kombination chemischer und elektrolytischer Schritte. Z.B. könnte ein elektrolytisch entfettetes, elektrolytisch gebeiztes und elektrolytisch vernickeltes Blech durch Vorschalten einer alkalischen Grobentfettung vorgereinigt werden.
Die Reihenfolge der Vorbehandlungsstufen würde in diesem Falle folgendermaßen aussehen:
Alkalische Grobentfettung
Elektrolytische Feinentfettung
Spülung
Elektrolytische Beize
Spülung
Elektrolytische Vernickelung
Spülung
Trocknung
Der Vorteil der elektrolytischen Vorbehandlung gegenüber rein chemischen Methoden liegt in einer Verkürzung der Gesamtverweilzeit um etwa 65 #.
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Im Anschluß wird dann das wasserlösliche, filmbildende organische Polymer z.B. im Tauch- oder Spritzverfahren aufgebracht. Die ganze Behandlung läßt sich einschließlich der Blechherstellung vollkontinuierlich durchführen. Das mit der Abdeckschicht versehene Blech läßt sich dann durch Walzen, Pressen, Ziehen oder andere nicht spanabhebende Methoden verformen. Im Anschluß an die Verformung kann die Abdeckung vor der Emaillierung abgezogen oder mit Wasser abgewaschen werden, ohne daß eine Beeinträchtigung der für die Emaillierung präparierten Oberflächen erfolgt.
' Überraschenderv/eise wurde festgestellt, daß die Abdeckung: aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Polymeren bei der Blechverformung als Schmiermittel wirken und auch bei ungenügender oder vollständig fehlender Entfernung vor der Emaillierung keine Beeinträchtigung der Emailhaftung ' und Emailoberfläche festzustellen ist.
Dadurch ergibt sich die interessante Möglichkeit, die Pressen auch fettfrei arbeiten zu lassen und so eine Nachbehandlung vollständig zu umgehen. In der Praxis wird eine solche Arbeitsweise nicht immer möglich sein, da eine Verschmutzung durch die Emaillierung störende Substanzen kaum zu vermeiden ist. Immerhin ist es sehr vorteilhaft, daß auch bei einer unvollständigen Entfernung der Schutzschicht eine einwandfreie Emaillier*· tg gewährleistet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf Emaillierverfahren beschränkt, sondern kann auch auf ähnlichen technischen Gebieten verwendet werden, bei denen verformte metallische Gegenstände anschließend mit einer Schutzschicht versehen werden, wobei im übrigen für die gute Haftung der Schutzschichtefei sorgfältig gereinigter Untergrund, gegebenenfalls auch ein speziell vorbehandelter Unter-
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grand notwendig ist. Wie bereits ausgeführt, bietet das Verfahren Vorteile, z.B. auch bei der Herstellung metallischer Gegenstände, die nach der Verformung galvanisch oder chemisch metallisiert oder mit Kunststoffbeschichtungen versehen werden.
Als geeignete wasserlösliche, filmbildende Polymere kommen in Präge:Polyäthylenoxid; Polyvinylalkohol bzw. partiell verseifte Polyviny!acetate; Polyvinylpyrrolidon; Polyacrylamide sowie acrylamidhaltige Copolymerisate mit z.B. Acrylestern bzw. Acrylsäuren gegebenenfalls in Form ihrer Salze; Polyacrylsäure bzw. Polymetacrylsäure sowie deren Copolymerisate gegebenenfalls in Form ihrer Salze; wasserlösliche Cellulosederivate wie z.B. Methylcellulose; Carboxymethylcellulose; Hydroxyäthylcellulose; Hydroxypropylcellulose; Alginate; Pektine usw; wasserlösliche Copolymerisate, die durch Umsetzung von Maleinsäureanhydridcopolymerisaten mit z.B. Styrol, Isobutylen, Äthylen unter Aufspaltung der Anhydridgruppe gebildet worden sind, worunter Salze, Amide bzw. Amidammoniumsalze verstanden werden; besonders geeignet sich solche Polymere, die besonders gute Filmfestigkeiten und Filmelastizitäten aufweisen wie z.B. Polyäthylenoxide, Polyvinylalkohole, Carboxymethylencellulosen (Na-SaIz), Hydroxyäthylcellulose.
Die erfindungsgemäßen Überzüge können nach bekannten Methoden aufgebracht werden, z.B. können schmelzbare Polymere in Form ihrer Schmelze z.B. aufgesprüht, getaucht, aufgestrichen oder in Form einer Folie aufgebracht werden. Zur Auftragung besonders dünner Filme sprüht man vorzugsweise eine wäßrige oder auch organische Lösung auf die Unterlage oder man taucht die Unterlage in die Lösung ein und verdampft das Lösungsmittel. Eine pulverförmige Auftragung mit
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anschließender Sinterung kann auch vorgenommen werden.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Beispielen näher erläutert:
Beispiel 1
Ein kaltgewalztes Blech der Richtanalyse
G = 0,004 f° Mn = 0,320 ?o
S = 0,035 . $>
P = 0,040 Io
Si = 0,020 fo
Gu = 0,027 c/o
wurde alkalisch entfettet, warm und kalt gespült, 6' in 9 $iger H2SO4 bei 750O geheizt, gespült, 6! in 1,2 folger KiSO..7 H20-Lösung bei 700C und pH 3 vernickelt, gespült und schließlich neutralisiert. Im Anschluß daran wurde das fertig vorbehandelte Blech mit einer 2 folgen wäßrigen lösung von Polyvinylalkohol im Spritzverfahren beschichtet. Der verwendete Polyvinylalkohol besaß einen K-V/ert von 70 (K-Wert nach Fikentscher, Zellulose Chem. 13t 1932, S-. 58 und 71). Nun erfolgte eine Verformung des beschichteten Bleches mit Hilfe eines fettfreien Werkzeuges und schließlich eine Direkt emaillierung mit einem B-Ti-Weißemail folgender Zusammensetzung:
38 5 fo SiO2
ο, fo Al2O3
21 fo B2O5
15 fo Alkalioxid
2 fo Fluor
19 VJl fo TiO2
0, fo Mg
3 % P2O5
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ohne eine vorherige Entfernung der Polj'vinylalkoholschieht.
Die Emaillierung zeigte nach dem üblichen Einbrand bei 8200G eine sehr gute Emailhaftung und Emailoberiläche.
Beispiel 2
Ein Stahlblech der oben angeführten Analyse wurde alkalisch vorentfettet, elektrolytisch feinentfettet, gespült, elektrolytisch in einer Lösung von 150 g Fa^SO4.10H20/l und 5 ml HpSO. konz./l bei einer Stromdichte von 10 A/dm 1' gebeizt, gespült und schließlich in einer Lösung von
80 g FiSO4 . 7 E20/l
10 g NH4C1/1
20 g MgSO4.7 H20/l
5 g Η,ΒΟ,/1
2
bei Stromdichten von 0,5 A/dm 1' vernickelt.
Nach vorangegangener Spülung wurde das Blech mit einer 1 "folgen Lösung einer Carboxymethylcellulose (als Na-SaIz, "Viskosität der Lösung 300 Gentipoise) durch Tauchen beschichtet und nach erfolgter Trocknung einer in Emaillierwerken üblichen Verformung auf einer hydraulischen Presse unterzogen. Kach der Verformung wurde die Schutzschicht durch Abputzen mit HpO entfernt, das Teil getrocknet und anschließend mit einem B-Ti-Weißema:\ obiger Zusammensetzung direktweißemailliert. Sowohl Haftung als auch Emailoberfläche waren ausgezeichnet.
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Beispiel 3
Kaltgewalztes Peinblech der oben angeführten Analyse wurde, in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise vorbehandelt^ jedoch nach dem Reduktionsverfahren mit Ka-Hypophosphit als Reduktionsmittel 5r bei 3O0C, vernickelt* Das vorbehandelte Blech wurde mit einer 1 ^igen wäßrigen Hydroxypropylcelluloselösung durch Bepinseln beschichtet. Nach der Trocknung der aufgebrachten Schicht wurde das Blech im Emaillierwerk zvL einer Abdeckplatte eines im Handel befindlichen· Elektroherdes verpreßt» Anschließend wurde die Hydroxy,-propylcelluloseschicht durch Abspritzen mit Wasser entfernt. Im Anschluß daran wurde das verformte Blech mit einem B-Ti-Weißemail obiger Zusammensetzung direktweißemailliert. Sowohl Haftung als auch Emailoberfläche waren ausgezeichnet. (Die Viskosität der 1 fiigen Lösung der Hydroxypropylcellulose lag bei 100 Centipoise)«
Beispiel 4
Ein Stahlblech obiger Analyse wurde wie in Beispiel 1 vorbehandelt. Das vorbehandelte Blech wurde mit einer 1 $igen wäßrigen Polyäthylenoxidlösung durch Spritzen beschichtet und nach erfolgter Trocknung einer im Emaillierwerk üblichen Verformung unterworfen. Danach wurde die Polyäthylenoxidschicht durch Tauchen des verformten Bleches in einem warmen Wasserbad entfernt. Die anschließende Emaillierung mit einem B-Ti-Weißemail obiger Zusammensetzung lieferte in Bezug auf Haftung und Emailoberfläche ausgezeichnete Ergebnisse. (Die Viskosität der 1 ^igen Polyäthylenoxidlösung lag bei 100 Centipoise).
Beispiel 5
Ein Peinblech der oben angeführten Analyse wurde in der Beispiel 1 beschriebenen Weise vorbehandelt und mit einer ■ 2 #igen PolyvinylalkohollÖsung durch Spritzen beschichtet.
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Die dadurch auf das Blech aufgebrachte JPolymerisafcmenge
betrug etwa 2,2 g reiner Polyvinylalkohol pro m Blechoberfläche. Nach erfolgter !Trocknung wurde das beschichtete Blech einer im Emaillierwerk üblichen Verformung unterworfen. Anschließend -wurde die Polyvinylalkoholschicht durch Bürsten unter fließendem Wasser entfernt. Es folgte die Direktweißemaillierung mit einem B-Ti-Weißemail obiger Zusammensetzung. Sowohl Haftung als auch Emailoberfläche waren ausgezeichnet.(Der verwendete Polyvinylalkohol besaß dasselbe Molgewicht wie in Beispiel 1).
Drei Feinbleche mit der Bezeichnung A, B und C der oben angeführten Analyse wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise vorbehandelt. Blech A wurde im Emaillierwerk zu einer Abdeckplatte eines Elektroherdes verformt. Anschließend wurde das verformte Blech mit einem B-Ti-Weißemail obiger Zusammensetzung direktweißemailliert. Sowohl Haftung als auch Emailoberfläche waren sehr schlecht. Blech B wurde verformt und anschließend mit Wasser abgespritzt. Die Direktemaillierung mit dem B-Ti-Email obiger Zusammensetzung lieferte in Bezug auf Haftung und Emailoberfläche sehr schlechte Ergebnisse. Blech G wurde nach der Vorbehandlung mit einer 2 %igen wäßrigen Polyvinylalkohollösung durch Spritzen beschichtet und dann - wie die Bleche A und B verformt. Anschließend wurde die Polyvinylalkoholschicht durch Abspritzen mit Wasser entfernt;. Im Anschluß daran wurde das verformte Blech mit dem B-Ti-Email obiger Zusammensetzung direktweißemailliert. Sowohl Haftung als auch Emailoberfläche waren - im Gegensatz zu den Blechen A und B ausgezeichnet. (Der eingesetzte Polyvinylalkohol besaß einen K-Wert von 5Oi
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Claims (5)

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1. Verfahren zur Vorbehandlung von metallischen Materialien, ~~die nach einer Oberflächenbehandlung und Abdeckung mit einer entfernbaren Schicht verfcrmt und mit einer lesthaftenden Schutzschicht versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als entfernbare Abdeckung ein wasserlösliches, fumbildendes organisches Polymer verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als filmbildende organische Polymere Polyäthylenoxid, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose und Hydroxyäthylcellulose verwendet werden.
3. Verwendung von wasserlöslichen, filmbildenden organischen Polymeren zum Schutz metallischer Oberflächen bei der nicht spanabhebenden Verformung.
4. Verwendung von wasserlöslichen, filmbildenden organischen Polymeren zur Beschichtung von Stahlblechen, die nach der Verformung emailliert werden.
5. Mit einer Schutzschicht aus wasserlöslichen, filmbildenden organischen Polymeren versehene Stahlbleche.
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DE19691960817 1969-12-04 1969-12-04 Mit einer abziehbaren, wasserloeslichen schutzschicht, welche organische polymere enthaelt, versehenes, verformbares metallisches material Withdrawn DE1960817B2 (de)

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