DE2129207A1

DE2129207A1 - Überzugsmasse und ihre Verwendung zur Oberflachenbehandlung von Stahlblech

Info

Publication number: DE2129207A1
Application number: DE19712129207
Authority: DE
Inventors: Kosei Yahano Kanji Himeji Hyogo Kushima (Japan) P
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1971-06-12
Publication date: 1972-02-03
Also published as: US3749598A; JPS5014233B1; FR2099675B1; CA984818A; NL7109596A; GB1319907A; FR2099675A1

Description

DiplHng. H. Sauerland - Dr.-Ing. R. Konig - Oipl.-lng. K. Bergen

Patentanwälte - 4OOq Düsseldorf - Cscilienallee 7b ■ Tetefan 43373a

Unsere Akte: 26 694 11. Juni 1971

================ Ill/Schü/Schn

Nippon Steel Corporation, No, 6-3, 2—chome, Ote-inaehi., Chiyoda-ku, Tokio, Japan

"Überzugsmasse und ihre Verwendung zur Oberflächenbehandlung von Stahlblech"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überzugsmasse und ein oberflächenbehandeltes Stahlblech, das auf der Oberfläche einen vorbereitenden Schmiermittelfilm aus einer Fettsäure, einem Amin und einem Weichmacher aufweist.

Wenn ein Stahlblech verformt wird, wie dem Preßformen, so ist im allgemeinen ein Schmiermittel erforderlich, um die Reibung zu vermindern und die Bildung von Abbrand zu verhüten. Als Schmiermittel wurden zu diesem Zweck bisher flüssige Schmiermittel, wie ölige Substanzen und Emulsionen verwendet. In jüngerer Zeit wurden Versuche unternommen, einen festen Schmiermittelfilm vorher auf die Oberfläche des Stahlbleches aufzutragen, um die Gleitfähigkeit und die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Gegenwärtig wird hierfür ein Schmiermittel auf Basis einer Metallseife und ein Kunststoffüberzug verwendet. Ein Schmiermittel auf Basis Metallseife bildet zwar einen festen Film mit ausgezeichneter Schmierfähigkeit, weist jedoch bestimmte Nachteile auf. Da es in Form einer wäßrigen Lösung zur Bildung des Films aufgetragen wird, ist längeres Erhitzen auf hohe Temperaturen zum Trocknen des Überzugs erforderlich» Dies führt dazu, daß große Produktionsanlagen notwendig werden

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und dadurch die Produktionskosten gesteigert werden. Das Erhitzen beschleunigt außerdem das Altern des als Substrat dienenden Stahlbleches und verschlechtert somit die Qualität des Stahls. Andererseits besitzt ein Kunststoffüberzug ausgezeichnete Schmierfähigkeit, läßt- sich jedoch nach dem Formen nur schwierig entfernen, da hierfür ein erheblicher Aufwand erforderlich ist.

Verschiedene Untersuchungen dieser Probleme haben gezeigt, daß durch Überziehen eines Stahlbleches mit einem bei Raumtemperatur festen Überzug, der eine höhere Fettsäure und eine bestimmte Menge eines Amins als Hauptbestandteile enthält, die Schwierigkeiten umgangen werden können, die bei der Herstellung und Verarbeitung eines mit dem Schmiermittel auf Basis von Metallseifen oder mit einem Kunststofffilm überzogenen Stahlbleches auftreten.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß dieser vorher aufgetragene Schmiermittelfilm zahlreiche Vorteile besitzt. So zeigt der Film bereits in geringer Menge ein ausgezeichnetes Schmiervermögen, das mit dem eines handelsüblichen hochwertigen Preßöls vergleichbar ist, er besitzt ausgezeichnete Fähigkeit zur Rostverhütung und läßt sich leicht entfernen. Außerdem kann der Film auf die Oberfläche des Stahlbleches mit Hilfe einer einfachen Vorrichtung aufgetragen werden. Andererseits hat sich jedoch gezeigt, daß das vorher aufgebrachte Schmiermittel beim Pressen herausgequetscht wird und sich als weißes Pulver auf der Oberfläche der Formmatrize ablagert, wodurch die Formteile verschlechtert werden und die Ausbeute vermindert wird.

Es konnte jedoch festgestellt werden, daß sich dieses Pulver in Form weißer Kristalle nur dann bildet, wenn die eine höhere Fettsäure und ein Amin enthaltende Masse in Gegenwart von Wasser einschließlich Wasserdampf abgekühlt

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wird. Der Grund dafür liegt darin, daß die Fettsäure und deren Aminsalz in Wasser unlöslich ist.

Die Ablagerung des weißen Pulvers kann dadurch verhindert werden, daß vor dem Überziehen das Wasser von der Oberfläche des Stahlbleches so weit wie möglich entfernt und dafür gesorgt wird, daß nach dem Überziehen kein Wasser aufgenommen werden kann. Zu diesem Zweck darf das überzogene Stahlblech nicht an der Luft abgekühlt werden. Die in diesem Fall auftretenden Schwierigkeiten liegen jedoch darin, daß vor dem Beschichten ein ausreichendes Trocknen erforderlich ist und daß die Handhabung des Stahlbleches nach dem Überziehen bzw. Beschichten mühsam ist. Wenn beispielsweise das Stahlblech nach dem Beschichten bei Temperaturen unter 15⁰C gelagert wird, so kondensiert der Wasserdampf der Luft und es scheidet sich leicht weißes Pulver ab. Daher ist ein sorgfältiges Verpacken erforderlich, wenn das Produkt in feuchter Umgebung gelagert werden soll.

Dieses Problem konnte nun dadurch gelöst werden, daß dem Schmiermittel ein bestimmtes Reagens zugesetzt wird. Es wurde festgestellt, daß die Zugabe eines Weichmachers, der sowohl hydrophile als auch lipophile Gruppen enthält, als Kupplungsmittel sehr wirksam ist. Geeignet ist beispielsweise ein Kupplungsmittel, das Oxyäthylengruppen aufweist. Die Wirkung des Kupplungsmittels beruht darauf, daß es das Wasser gleichförmig in dem Schmiermittelfilm, der aus einer Fettsäure und einem Amin besteht, dispergiert und dem Film Plastizität verleiht. Dadurch wird die Ausscheidung des weißen Pulvers in dem Film vermieden und das Anhaften und Anreichern dieses Pulvers an der Oberfläche der Matrize während des Pressens verhindert.

Die Erfindung beruht auf den vorgenannten Erkenntnissen. Gegenstand der Erfindung ist daher eine bei Raumtemperatur

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feste überzugsmasse, die aus 95 bis 6096 einer aus 90 bis 60 Mol-% einer höheren Fettsäure und 10 bis 40 Mol-% eines Amins bestehenden Schmiermittelkomponente sowie 5 bis 40% eines hydrophile und lipophile Gruppen enthaltenden Kupplungsmittels besteht. Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein oberflächenbehandeltes Stahlblech zur Verwendung in einem Formverfahren, das gekennzeichnet ist durch einen Überzug aus einer bei Raumtemperatur festen Masse, die 95 bis 6096 einer aus 90 bis 60 Mol-% einer höheren Fettsäure und 10 bis 40 Mol-% eines Amins bestehenden Schmiermittelkomponente und 5 bis 40% eines hydrophile und lipophile Gruppen aufweisenden Kupplungsmittels enthalte

Bevorzugt liegen in dem Überzug des erfindungsgemäßen Stahlbleches Kupplungsmittel vor, die Oxyäthylen- oder Oxypropylen-Gruppen enthalten. Ein derartiges Stahlblech ist ausgezeichnet verformbar. Es wird angenommen, daß der erfindungsgemäße Schmierfilm aus einem durch Reaktion der höheren Fettsäure mit dem Amin gebildeten Salz, unumgesetzt gebliebener, freier, überschüssiger höherer Fettsäure und dem Kupplungsmittel besteht.

Die Schmierwirkung kann bei dem erfindungsgemäß behandelten Stahlblech in folgender Weise Zustandekommen. In dem Bereich, in dem der Zwischenflächendruck niedrig ist, zeigt die Oberflächenschicht selbst Flüssigkeitsschmierwirkung, wobei sich die Schicht als sehr viskose Flüssigkeit verhält. Ist andererseits der Kontaktdruck hoch, so wirkt die Metallseife, die an der Oberfläche des Stahlbleches durch Reaktion zwischen der Oberfläche des Stahlbleches und der freien höheren Fettsäure gebildet wird, als Grenzflächenfilm, der die Reibung vermindert. Anders als im Fall des Auftragens einer Metallseife auf die Oberfläche von Stahlblech, orientiert sich die Metallseife, die durch Reaktion der Oberfläche des Stahlblechsubstrats mit der höheren

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Fettsäure in der angegebenen Weise entsteht, gleichmäßig und ist fest an die Oberfläche des Stahlblechsubstrats gebunden. Infolgedessen zeigt sie ein ausgezeichnetes Verhalten als Grenzflächenfilm. Es ist außerdem ersichtlich, daß auch dann, wenn ein Teil des Grenzflächenfilms durch hohen Kontaktdruck zerstört wird, in dem Film vorliegende überschüssige freie Fettsäure diesen Grenzflächenfilm sofort wieder herstellt. Aus diesen Gründen kann durch einen nur sehr dünnen Überzug eine ausgezeichnete Schmierwirkung erzielt werden.

Für die Erfindung geeignete Stahlblechsubstrate sind beispielsweise warmgewalztes Mittelblech, warmgewalztes Feinblech, kaltgewalztes Stahlblech, Blaublech und verschiedene Arten von plattiertem Stahlblech. Diese Bleche werden nachstehend allgemein als Stahlblech bezeichnet.

Die Bezeichnung "höhere Fettsäure" bedeutet im Rahmen der Erfindung eine Fettsäure, die mehr als 10 Kohlenstoffatome enthält. Zu diesen bei Raumtemperatur festen Fettsäuren gehören beispielsweise Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und Arachinsäure. Auch ein Gemisch dieser Fettsäuren kann erfindungsgemäß verwendet werden. Geeignet sind auch Produkte, die ein Gemisch dieser Fettsäuren und der entsprechenden ungesättigten Fettsäuren als Hauptbestandteile'enthalten» wie Tallölfettsäure, hydrierte Fettsäuren, hydrierte Rizinusölfettsäure und Naphthensäuren. Diese höheren Fettsäuren fallen zwar industriell gewöhnlich als Gemisch an; sie fallen Jedoch unter die erfindungsgemäßen Verbindungen.

Für die Zwecke der Erfindung geeignete Amine umfassen beispielsweise primäre Amine, wie Ootylamin und Cyclohexylamin, sekundäre Amine, wie Dilsopropylamin und Dicyclohexylamln, tertiäre Amine, wie Triäthylamin und Triätha-

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nolamin, Oxazine, Imidazole und Gemische solcher Verbindungen,

Das erfindungsgemäße Kupplungsmittel ist ein Weichmacher, der im Molekül sowohl hydrophile als auch lipophile Gruppen, insbesondere Oxyäthylengruppen -CHpCHgO- oder Oxypropylengruppen -CH₂CH₂CH₂O- aufweist und dessen durch die nachfolgende Formel definierte Hydrophil-lipophil-Gleichgewichtswert (HLB-Wert) 5 bis 15 beträgt.

_mT, _W<ST+ Menge der hydrophilen Gruppen 100 ra,ß-wei-c - Menge der hydrophilen Gruppen + Menge ^x T"

Beispiele für diese Kupplungsmittel sind folgende Verbindungen ι

Polyoxyäthylen, (CH₂CH₂O)_nH, wobei η = 2 bis 40,

Polyoxyäthylenalkyläther, RO(CH₂CH₂O)_mH, in der R eine Cj- bis C₂Q-Alkylgruppe bedeutet und m = 1 bis 20,

Polyoxyäthylenf ettsäureester, RCOO (CH₂CH₂O)_1nH, worin R eine C,- bis C^g-Gruppe bedeutet und m = 1 bis 20,

Polyoxyäthylenalkylphenoläther,

R _/ ^-0(CH₂CH₂O)_1nH, worin R eine C₅- bis C₂₀-Alkyl-

gruppe bedeutet und m = 1 bis 10,

■PhosphorslUireester und -diester von Polyoxyäthylenalkylphenoläther

\- 0(CH₂CH₂O)_1n - P^-OH

- 0(CH₂CH₂O)_1n

worin R. und R₂ C_Q- bis CpQ-Alkylgruppen bedeuten und m = 1 bis 10,

Polyoxypropylen (CH₂CH₂CH₂O)_nH, worin η = 1 bis 15 sowie Gemische solcher Verbindungen. Wirksam sind außerdem Aminsalze und Alkalisalze der genannten Phosphorsäureester.

Nachstehend soll erklärt werden, warum in dem erfindungsgemäß auf das Stahlblech aufgetragenen, vorbereitenden Schmiermittel der Mischungsanteil jedes der Bestandteile auf bestimmte Mengenbereiche begrenzt ist.

In der erfindungsgemäßen Masse trägt bei dem Formverfahren die höhere Fettsäure zu der Schmierwirkung bei; ihre Wirksamkeit hängt von¹ dem Mischungsverhältnis mit dem Amin ab. Andererseits wird das Amin zugesetzt, um den Rostschutz zu verbessern und das Entfetten sowie das Auftragen des Überzugs zu erleichtern.

Wenn in der aus höherer Fettsäure und Amin bestehenden Masse der Anteil an Amin weniger als 10 Mol-96 beträgt, so ist der Rostschutz unzureichend, und das Entfetten bzw. Entfernen des Films erfolgt ebenfalls in unzureichender Weise, wodurch das Entfetten langwierig wird. Überschreitet andererseits der Amingehalt 40 Mol-96, so wird die Fähigkeit zur Rostverhütung bei hoher Feuchtigkeit schlecht, und es wird kein ausreichendes Schmiervermögen erzielt, da der Gehalt an höherer Fettsäure entsprechend gering wird.

Die Leichtigkeit des Auftragens der erfindungsgemäßen Masse auf ein Stahlblech ist von folgenden Gegebenheiten abhängig: Wenn die höhere Fettsäure und das Amin in etwa äquimolaren Anteilen eingesetzt werden (Fettsäure zu Amin = 2/3 bis 3/2), so bildet sich leicht ein Salz durch Reaktion zwischen beiden Verbindungen, wodurch der Schmelzpunkt der Masse merklich erhöht wird (beispielsweise beträgt der Schmelzpunkt eines äquimolaren Gemisches aus Stearinsäure

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und Cyclohexylamin etwa 9O⁰C). Infolgedessen ist das Beschichten eines Bleches bei Raumtemperatur schwierig, und es ist erforderlich,, das Stahlblech zum Beschichten bzw. überziehen vorher zu erhitzen. Für dieses vorherige Erhitzen "des Stahlbleches ist jedoch eine große Vorrichtung erforderlich und darüber hinaus wird durch das Erhitzen die Alterung des Stahlbleches beschleunigt^ und auf diese Weise die Qualität des Stahls verschlechtert. Andererseits ist auch aus dem bereits angegebenen Grund, daß freie höhere Fettsäure eine ausgezeichnete Grenzflächenschmierung ergeben, wenn das Preßformen unter scharfen Bedingungen mit hohem Kontaktdruck durchgeführt wird, das Vorliegen von freier höherer Fettsäure in dem Überzugsfilm erforderlich.

Das Kupplungsmittel wird erfindungsgemäß zugegeben, um in beiden Fällen das Abscheiden eines weißen Pulvers in dem Film zu verhindern, wenn der Schmiermittelfilm auf die Oberfläche eines Stahlbleches aufgetragen wird, auf der Wasserspuren verblieben sind und wenn das mit einem Schmierfilm überzogene Stahlblech bei niedrigen Temperaturen aufbewahrt wird. Als Kupplungsmittel eignen sich am besten Weichmacher, die sowohl hydrophile als auch lipophile Eigenschaften besitzen. Wenn der Gehalt an Kupplungsmittel geringer als 5% ist, so wird das Abscheiden des weißen Pulvers nAcht verhindert; überschreitet der Gehalt an Kupplungsmittel 40%, so bleibt die Masse bei Raumtemperatur nicht fest, da die angegebenen Kupplungsmittel bei. Raumtemperatur flüssig sind; infolgedessen geht eines der erfindungsgemäßen Merkmale, die Schmiereigenschaften einer bei Raumtemperatur festen Substanz, verloren. Der Gehalt an Kupplungsmittel beträgt daher vorzugsweise 5 bis 40%.

Es reicht zwar aus, wenn das Stahlblech zunächst mit dem vorbereitenden Schmiermittel behandelt wird und in Form eines bereits vorher mit Schmiermittel behandelten Stahl-

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bleches dem Formverfahren unterworfen wird; das erfindungsgemäße Schmiermittel kann jedoch auch wie übliches Preßöl unmittelbar vor dem Pressen auf die Oberfläche des Rohlings oder der Formmatrize aufgetragen werden.

Das Beschichten des Stahlbleches mit dem vorbereitenden Schmiermittel kann nach beliebigen Verfahren erfolgen. So wird beispielsweise die Masse durch Erhitzen geschmolzen und mit Hilfe eines Walzenbeschichters aufgetragen, oder die Masse wird in einem organischen Lösungsmittel gelöst und die so erhaltene Flüssigkeit durch Walzenbeschichten, Sprühbeschichten, elektrostatisches Beschichten, nach dem Bürstenstreichverfahren oder durch Fließbeschichten aufgetragen. Das Beschichten wird erleichtert, wenn beim Beschichten nach dem Schmelzverfahren eine geringe Menge eines organischen Lösungsmittels zum Einstellen des . Schmelzpunktes zugesetzt wird. Die erfindungsgemäße feste Masse kann außerdem direkt in Form feiner Teilchen, beispielsweise durch Besprühen, auf die Oberfläche des Stahlbleches aufgetragen werden, wo sie haftet und danach durch Erhitzen unter Bildung eines gleichmäßigen Überzugs aufgeschmolzen wird» Das Erhitzen kann beispielsweise mit Hilfe von Infrarotstrahlen, Heißluft oder beheizten Walzen erfolgen.

Die erfindungsgemäße Masse ist selbst dann wirksam, wenn die aufgetragene Menge sehr gering ist, beispielsweise dann, wenn sie etwa 0,1 g/m beträgt. Die Schmierwirkung erhöht sich bei einer Erhöhung der aufgetragenen Menge, Im Hinblick auf ein Blockieren und den Schlupf auf der Walze bei Verwendung des beschichteten Stahlbleches sowie auf das Entfernen des Films und die Verunreinigung der zum endgültigen Entfernen des Überzugsfilms erforderlichen Ablöseflüssigkeit beträgt die praktische obere Grenze der aufgetragenen Menge Jedoch 5 g/m .

Verschiedene Vorteile eines erfindungsgemäß vorbehandelten

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Stahlbleches sollen nachstehend genannt werden:

Wegen der ausgezeichneten Schmierfähigkeit der Überzugsschicht ist es nicht erforderlich, zusätzliches Bearbeitungsöl beim Pressen aufzutragen. Aus diesem Grund wird die Produktivität wesentlich verbessert. Die Streckgrenze ist bei dem erfindungsgemäßen Preßvorgang ebenfalls sehr hoch«

Selbst wenn Wasser an der Oberfläche des Stahlbleches haftet oder das Produkt nach der Behandlung bei niedriger Temperatur während langer Zeit aufbewahrt wird, tritt fast keine Alterung des Überzugs (Abscheidung einer weißen pulverigen Substanz) ein; infolgedessen lagert sich auf der Formmatrize während des Pressens keine Substanz aus dem Oberflächenfiim ab. Die Schwierigkeit, daß die Form we&en der Ablagerung des vorher aufgetragenen Schmiermittels während des Pressens gereinigt werden muß, tritt erfindungsgemäß nicht auf, so daß die Wirksamkeit der Bearbeitung erhöht wird.

Da der erfindungsgemäße Überzug fest und nicht klebrig ist und seine Dicke gering ist, wird der Überzug beim Stapeln der Stahlbleche nicht zerstört, es tritt kein Blocking ein und Staub haftet kaum auf dem Produkt,

Das Stahlblech läßt sich durch Schweißen, wie Punktschweißen und Nahtschweißen verarbeiten, ohne daß es nach dem Formen entfettet wird. Bin Verkleben der Bleche mit Hilfe eines Klebemittels ist ebenfalls möglich.

Der Überzug kann mit Hilfe eines alkalischen Entfettungsmittels oder eines organischen Lösungsmittels leicht entfernt werden. Da die aufgetragene Menge gering ist, tritt nur eine geringe Verunreinigung der Entfettungsflüssigkeit ein»

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Da der höheren Fettsäure ein Amin zugesetzt wird, ist der Rostschutz ausgezeichnet. Das erfindungsgemäße Stahlblech besitzt mit einem Überzug aus nur einer geringen Menge des Überzugsmaterials, beispielsweise mit einer Menge von 0,1 g/m einen Rostschutz, der dem eines mit einem üblichen Rostschutzöl beschichteten Stahlbleches gleicht oder überlegen ist. Es ist nicht erforderlich, beim Transportieren des erfindungsgemäßen Stahlbleches dieses mit einem zusätzlichen Rostschutzöl zu überziehen; der Rostschutz nach dem Preßformen ist ebenfalls ausgezeichnet.

A₁₁Ch wenn für die Zwecke der Erfindung ein Beschichtungsverfahren angewendet wird, das mit einem Trocknen verbunden ist, so reichij es aus, kurz bei niedriger Temperatur zu trocknen. Es ist daher nur eine einfache und kleine Vorrichtung erforderlich, und das Substrat wird durch das Beschichten nicht beeinträchtigt.

Beispiel 1

Verschiedene erfindungsgemäße Überzugsmassen, deren Zusammensetzungen in Tabelle I aufgeführt sind, wurden in einer Dicke von 0,8 mm auf ein kaltgewalztes Blech aus unberuhigtem Stahl aufgetragen. Dann wurde die Schmierfähigkeit, der Rostschutz und die Leichtigkeit des Entfernens des Überzugs geprüft. Die Proben 1 bis 8 unterscheiden sich hinsichtlich des Mischungsverhältnisses von Fettsäure und Amin; sie umfassen Massen, die nicht im Bereich der Erfindung liegen. Die Proben 9 bis 16 zeigen die Wirkung verschiedener Arten von Fettsäuren unter Zusatz bestimmter Anteile an Amin und Kupplungsmittel. Zum Vergleich wurden außerdem handelsübliche Rostschutzöle (Proben 17 bis 18) und handelsübliche mineralische Preßöle (Proben 19 bis 20) geprüft. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in Tabelle II aufgezeigt.

Wie aus Tabelle II ersichtlich ist, zeigt der Vergleich

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der Schmierfähigkeit mit der eines üblichen Preßöls, daß Fettsäuren mit einer Kohlenstoffzahl von mehr als 10 (Caprinsäure und Fettsäuren mit einer höheren Anzahl an Kohlenstoffatomen als Caprinsäure) vorteilhaft sind. Vor allem bei Raumtemperatur feste Massen zeigen ein ausgezeichnetes Schmierverhalten. Eine besonders gute Wirkung besitzen Palmitinsäure, Stearinsäure und ein Gemisch dieser Säuren. Das Mischungsverhältnis von Fettsäure zu Amin wird vorteilhafterweise so gewählt, daß die Fettsäure in mehr als der dem Amin stöchiometrisch äquivalenten Menge vorliegt.

Wenn der Gehalt des Amins in der Schmiermittelkomponente geringer wird als 10 Mol-% oder 40 Mol-96 überschreitet, so ist ein relativ großer Zeitaufwand zu seinem Entfernen erforderlich.

Beträgt der Anteil an Amin in der Schmiermittelkomponente weniger als 10 Mol-%, so ist der Rostschutz im Freien unzureichend; wenn dieser Anteil 40 Mol-% überschreitet, so wird der Rostschutz in feuchter Atmosphäre unbefriedigend.

Die Ergebnisse der Versuche zeigen, daß es vorteilhaft ist, wenn das Verhältnis von Fettsäure zu Amin in der Schmier- ■ mittelkomponente so eingestellt wird, daß 90 bis 60 Mol-96 Fettsäure und 10 bis 40 Mol-96 Amin vorliegen.

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	Tabelle I	(Mol-#)	Stearinsäure	100 DCHA*	Amin	(%)	-	Fp
		Il	95	(MoI-Ji)	80	Kupplungs	(°c)
		Il	90	0	80	mittel	65
Pro	Schmiermittelkomponente	Il	80	' 5.	80	(#)	60
be	Fettsäure	Il	70	10	80	AP* 20	57
1		Il	60	20	80	20	53
2	Il	50	30	80	20	50
3	Il	25	40	80	20	59
4	Caprylsäure	80 CHA*	50	80	20	86
5	Caprinsäure	80	75	70	20	24
6	Laurinsäure	80	20	70	20	10
7	Myri stins äure	80	20	70	20	20
8	Palmitinsäure	80	20	70	PEG* 30	27
9	Stearinsäure	80	20	70	30	41
10	Arachinsäure	80	20	70	30	46
11	Palmitinsäure Stearinsäure	20 DCHA* 60	20	70	30	55
12	20	70	30	66
13	20	30	45
14		30
15		30
16

17 handelsübliches Rostschutzöl A Viskosität SUS 42 see,

18 handelsübliches Rostschutzöl B Viskosität SUS 100 see.

19 handelsübliches Preßöl

(Mineralöl)

20 »

A Viskosität SUS 130 see, B Viskosität SUS 2000 see,

* DCHAi Dicyclohexylamin CHAj. Cyclohexylamin

AP ί Nonylphenoxy-polyoxyäthylen-phosphorsäureester PEG: Polyäthyienglykol

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	Menge	Γ	Wert Maximale aus Belastg. Kegel- des becher- Stempels test beim Hy- linder- becher- Ziehen	(t)	Dauer des Ent fet tens	Rostverhütungs	X
	des Auf trags	Dabelle II	(mm)	2.70	(see)	vermögen in Gera- in feuch tenetz ter Ver- (instru- packung ment Screen)	Δ
	(g/m²)		37.3	2.67	60		O
Pro be	0.5	Schmierfähigkeit	37.2	2.61	30	XX	©
	0.5	Erichsen- Wert	37.0	2.57	10	χ	©
1	0.5	(mm)	36.9	2.55	5	Δ	O
2	0.5	.11.6	36.9	2.62	5	Δ	X
3	0.5	11,7	37.1	2.66	5	O	X
4	0.5	12.1	37.4	2.85	30	O	Δ
VJl	0.5	12.0	38.1	2.86	30	Δ	O
6	0.5	12.0	38.0	2.75	5	X	O
7	0.5	11.9	37.3	2.73	5	X	O
8	0.5	11.6	37.1	2.73	5	Δ	(S)
9	0.5	10.9	37.1	2,62	5	O	®
10	0.5	10.8	36.8	2.60	5	O	O
11	0.5	11.5	36.9	2.69	5	ο	(δ)
12	0.5	11.6	37.2	2.57	10	O
13	0.5	11.9	36.4		5	... O
14	0.5	12.1			O
15		12.1
16	11.8
	12,2

17	2	.5	10.5	37	.9	3.10	10	Δ	O
18	2		10.6	38	.1	2.95	10	0	O
19	5		10.8	37	.3	2.85	30	Δ	XX
20	8	11.4	37	.1	2.56	120	ο	XX

Prüfmethoden für die Schmierfähigkeit.

Erichsen-Test. Is wurde nur die dem Stempel zugekehrte Seite des Rohteils behandelt. Der Erichsen-Wert ergibt

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sich in einem Test, bei dem ein mit Schmiermittel behandelter Prüfling in eine Formmatrize gelegt und dieser Prüfling mit Hilfe eines Stempels in die Matrize gepreßt wird. Der Erichsen-Wert stellt der Weg in mm dar, der von dem Stempel zurückgelegt wird, bis an mindestens einer Stelle des Prüflings ein Riß auftritt, der die rückwärtige Fläche des Prüflings erreicht. Der Erichsen-Test ist in Sheet Metal Industries, 44, Seite 466 (1967) beschrieben.

Kegelbechertest. Es wurde nur die der Form zugewendete" Seite des Rohteils behandelt. Der Konusbecher-Wert fällt in einem Test an, bei dem ein mit Schmiermittel behandelter Prüfling in eine konische bzw. kegelförmige Formmatrize gelegt wird. Der Prüfkörper wird durch einen Stempel in die Form gepreßt und dadurch zu einem Kegelbecher verformt· Wenn in dem Boden des Bechers mindestens ein Bruch von 0,05 mm auftritt, wird der maximale und minimale Außendurchmesser der Oberkante des Kegelbechers bestimmt. Der Kegelbecherwert stellt das arithmetische Mittel aus dem maximalen und minimalen Außendurchmesser in Millimetern dar. Der Kegelbecher-Test ist in Sheet Metal Industries, Seite 21 (196?) beschrieben.

Zylinderbecher-Zugtest. Beide Seiten des Prüflings wurden mit Schmiermittel behandelt. Bei dem Zylinderbecher-Zugtest werden auf beiden Seiten mit Schmiermittel behandelte Rohteile von 80 mm Durchmesser und kreisförmigem Querschnitt mit Hilfe eines abgeflachten Stempels von 40 mm Durchmesser gezogen. Es wird die maximale Belastung des Stempels gemessen. Je geringer der Wert ist, umso besser ist die Schmierfähigkeit. Der Test ist in Sheet Metal Industries, 40, Seite 620 (1963) beschrieben.

Entfernen des Schmierfilms.

Der Prüfling wurde in ein auf 50⁰C gehaltenes Entfettungsbad getaucht, weiches gerührt wurde. Es wurde die zum Ent-

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fetten erforderliche Zeit gemessen," Das Entfetten wurde nach den wasserabstoßenden Eigenschaften des Prüflings beurteilt.

Das Entfettungsbad hatte folgende Zusammensetzung:

10 g/l NaOH
10 g/l Na₃PO₄.12H₂O . : 0.5 g/l oberflächenaktives Mittel

(Octylphenol-polyoxyäthylenäther).

Prüfen des Rostschutzes.

ψ Test im Gerätenetz. Ein einzelnes Stück eines Stahlbleches wurde 20 Tage in einem Gerätenetz aufbewahrt.

Test in feuchter Verpackung. Die behandelten Stahlbleche wurden gestapelt und ein mit Wasser getränktes Filtrierpapier zwischen die Bleche eingefügt· Der Stapel wurde verpackt und 30 Tage bei 37°C gelagert. Diese Bedingungen waren extremer als bei üblicher Verpackung. Das in Tabelle II aufgeführte Ergebnis stellt ein Gesamtergebnis dar, das sich bei einem Stahlblech ergab, das sich in Berührung mit einem mit Wasser getränkten oder nicht getränkten Filterpapier befand. Der Grad der Rostbildung wurde folgenderma- mk ßen bewertet:

Bewertung xx χ £± ο (S)

angenäherte Fläche 10 1 0.1 0.01 0.00 der Rostbildung (%)

Beispiel 2

Ein kaltgewalztes Stahlblech wurde entfettet, mit Wasser gewaschen, getrocknet und mit einer Masse beschichtet, die unterschiedliche Mischverhältnisse der Schmiermittelkomponente und des Kupplungsmittels aufwies, und 2 Wochen in

laltenen Raum ge]
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einem bei 10⁰C gehaltenen Raum gelagert. Die Oberflächen-

beschaffenheit wurde untersucht, und die Anreicherung der Überzugsmasse an der Preßmatrize beim Verpres.sen des Bleches zu einem Karosserieteil wurde festgestellt. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt.

Aus den Ergebnissen ist klar ersichtlich, daß beim. Vorpressen eines Stahlbleches, das mit einer Überzugsmasse beschichtet ist, die kein Kupplungsmittel enthält, diese Masse außerordentlich stark an der Formmatrize haftet und auf diese Weise die Wirksamkeit des Pressens wesentlich beeinträchtigt. Es ist weiter ersichtlich, daß im Gegensatz dazu beim Auftragen einer erfindungsgemäß ein Kupplungsmittel enthaltenden Masse keine Alterung des Überzugs stattfindet und infolgedessen das Pressen mit hoher Wirtschaftlichkeit durchgeführt werden kann,¹

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Tabelle III

	Überzugsmasse	Kupp lungs mittel	Oberflächenbe schaffenheit	Oberfläche ist flüssig	Ablagerung der Masse an der Matrize beim Verpressen
	Schmier mittelkom ponente	0	Verstreute AbIa- x gerung weißer Kristalle		Nach dem Pressen von 5 bis 10 Teilen muß die Matrize gerei nigt werden.
1	100	1	/\ Verstreute wei ße Flecken	Nach dem Pressen von 10 bis 20 Teilen muß die Matrize gerei nigt werden.
2	99	O VJl	glatt ohne Aus- o pressen bzw. Ablagerung (o) "	Keine Ablagerung, auch nach aufeinan
3 4	95 90	20	"O^ «	derfolgendem Pres
5	80	30	(O »	sen von 100 Teilen
β	70	40	(δ)
7	60		keine Ablagerung, aber schlechte Schmierwirkung.
8	50

Stearinsäure

Weiße Kristalle auf der gesamten Oberfläche

Ablagerung auf der Matrize nach dem
Pressen von 1 bis 2 Teilen, häufige Reinigung ist erforderlich.

Erläuterungen: Schmiermittelkomponente

Kupplungsmittel Beschichtung (aufgetragene Menge)

Stearinsäure zu Cyclohexylamin 80 : 20 (Molverhältnis)
Diäthylenglykolmethyläther

0.8 g/m²

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Beispiel 3

Es wurden Versuche zum Prüfen der Schmierfähigkeit unter Verwendung eines zinkplattierten kaltgewalzten Stahlbleches einer Dicke von 0,8 mm durchgeführt, das mit der erfindungsgemäßen. Masse A, mit einem ftostschutzöl B und mit einem Preßöl C beschichtet war. Es wurden die in Tabelle IV zusammengestellten Ergebnisse erzielt.

	Aufgetra	Tabelle	■- (mm)	IV	Maximale Be
	gene Menge		12.3		lastung des
		Erichsen-Wert	10.4	Wert des	Stempels
			11.0	Kegelbecher-	beim Zylin-
			Tests	derbecher-
		t		Ziehen
	(g/m²)			' (t)
	0.5			2.58
	2	(mm)	3.05
A	6	36.5	2.77
B	38.1
C	37.2

Erläuterungen:

Erfindungsgemäße Masse:

Stearinsäure (82 Mol) Dicyclohexylamin (18 Mol) Diäthylenglykolmethyläther

7096 1096 2096

Rostschutzöl
Preßöl

Viskosität SUS 60 see. Viskosität SUS 120 see.

Aus den Ergebnissen dieses Versuches ist klar ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Masse auch bei. Verwendung eines zinkplattierten Stahlbleches ausgezeichnete Schmierfähigkeit zeigt. Bei plattierten Stahlblechen ist es möglich, einen geringeren Gehalt an Amin zu verwenden als bei bloßem Stahlblech,

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Claims

Nippon Steel Corporation, No. 6-3, 2-chome, Ote-machi , Chiyoda-ku, Tokio, Japan

Patentansprüche:

1, Bei Raumtemperatur feste Überzugsmasse, bestehend aus 95 bis 60% einer aus 90 bis 60 Mol-% einer höheren Fettsäure und 10 bis 40 Mol-% eines Amins bestehenden Schmiermittelkomponente sowie 5 bis 40% eines hydrophile und lipophile Gruppen enthaltenden Kupplungsmittels.

W 2. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine höhere Fettsäure mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen enthält,

3. Überzugsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als höhere Fettsäure Stearinsäure, Palmitinsäure oder ein Gemisch dieser Säuren enthält.

4. Überzugsmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Amin Cyclohexylamin, Dicyclohexylamin oder ein Gemisch dieser Amine

_ enthält.

5. Überzugsmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Kupplungsmittel einen Weichmacher mit Oxyäthylen- oder Oxypropylen-Gruppen enthält.

6. Verwendung einer Überzugsmasse nach einem der Ansprüche

1 bis 5 zum Beschichten eines plattierten oder unplattierten Stahlbleches,

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7. Verwendung einer Überzugsmasse nach den Ansprüchen 1 bis 5 in einer Menge von 0,1 bis 5 g/m für den Zweck nach Anspruch 6₀

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