DE2315437A1

DE2315437A1 - Verfahren zur vorbehandlung von stahlbandoberflaechen vor dem gluehen

Info

Publication number: DE2315437A1
Application number: DE19732315437
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Chem Friedemann; Hans-Guenther Dipl Germscheid; Rudolf Dipl Chem D Schoenemann
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1973-03-28
Filing date: 1973-03-28
Publication date: 1974-10-10
Also published as: DE2315437C2; GB1459304A; NL7402743A; FR2223480B1; IT1004413B; FR2223480A1; BE812828A; AT328821B; ATA252874A

Description

HENKEL & ClE GMBh U Düsseldorf, den 26. März 1973

Patentabteilung Henkelstraße 67

Dr. Ar/Ge

Patentanmeldung DJJ693

"Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlbandoberflächen vor dem Glühen"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlbandoberflächen vor dem Glühen durch eine Reinigung in wäßrigen alkalischen Lösungen mit oder ohne Anwendung von elektrischem Strom.

Kaltgewalzte Stahlbänder werden im allgemeinen vor dem Glühen gereinigt. Hierbei sollen alle Verunreinigungen, vornehmlich Fette und öle sowie Walzabrieb, die Pehler bei der Glühe bzw. anschließenden Vergütungsprozessen hervorrufen können, beseitigt werden. Die Reinigung wird durchweg mit alkalischen-Lösungen im Spritzen, Tauchen - teilweise unter Einschaltung von Burstzonen - durchgeführt. Vielfach wird die Reinigungswirkung durch eine Elektrolyse verstärkt. Die Reinigungsoperation kann aueh in 2 Zonen erfolgen, wobei in der zweiten Zone eine elektrolytische Feinreinigung durchgeführt wird. Für die Reinigung werden alkalische Lösungen verwendet, die neben Ätzalkali, Ortho- oder Polymerphosphat bzw. Silikate enthalten können. Es ist auch bekannt, Gluconsäure oder Gluconat Reinigungsmitteln zur Verbesserung der Wirkung zuzusetzen. Bei der Reinigung der Stahlbandoberflächen vor dem Glühen sind nicht nur alle Verunreinigungen zu entfernen, sondern gegebenenfalls können auch Deck- oder Schutzschichten, soweit diese gewünscht werden, aufgebaut werden.

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Für die Reinigung und die anschließenden Spülzonen sind gewisse Zeiten erforderlich, um. eine.einwandfreie Reinigung zu gewährleisten. Die erforderlichen Minimalzeiten richten sich hierbei nach den zu reinigenden Oberflächen, deren Entfettungs- und Verschmutzungsgrad und den anlagetechnischen Gegebenheiten.

Im Zuge einer Rationalisierung der Fertigung werden immer kürzere Behandlungszeiten gefordert aber gleichzeitig auch höhere Anforderungen an die Qualität- der Oberflächenbehandlung gestellt. Mit den bisher bekannten Behandlungsverfahren waren aber eine Verkürzung der Behandlungszeit ohne Beeinträchtigung der Qualität bzw. eine Steigerung der Qualität ohne Verlängerung der Behändlungszeit nicht zu erzielen.

Es-wurde nun gefunden, daß man die Behandlungszeit verkürzen bzw. die Qualität der Reinigung und die Sicherheit des Verfahrens erhöhen kann, wenn man sich der nachstehend beschriebenen Arbeitsweise bedient. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlbandoberflächen vor dem Glühen, werden die Oberflächen einer Reinigung in wäßrigen, alkalischen Lösungen mit oder ohne Anwendung von elektrischem Strom unterworfen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung bei Temperaturen von 50 bis 10O⁰C, vorzugsweise 65 bis 85⁰C, mit alkalischen Reinigungslösungen durchführt, die einen pH-Wert über 13 besitzen und 0,5 bis 35 g/l Alkalisilikate, berechnet als SiO₃, und 0,05 bis 5 g/l Alkanolamine mit mindestens 3 Hydroxylgruppen im Molekül enthalten.

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Durch die erfindungsgemäße Behandlung wird eine erheblich bessere Reinigungswirkung erzielt. Walzabrieb und Pigmentverschmutzungen sowie Fette und Metallseifen werden von der Oberfläche schneller und besser entfernt. Hierdurch ist eine Verkürzung der Behandlungszeit möglich. Eine Steigerung der Qualität der Oberflächen zeigte sich bei Veredlungsverfahren nach der Glühe, z.B. dem Galvanisieren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine größere Sicherheit bei der Veredlung durch Verringerung von Fehlern erzielt.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten alkalischen Reinigungslösungen müssen einen pH-Wert Über 13 aufweisen. Dieser pH-Wert wird meist dadurch erreicht, daß die Reinigungslösungen Kaliumhydroxid oder vorzugsweise Natriumhydroxid enthalten. Im allgemeinen beträgt die Menge etwa IO bis 50 g/l. Die Menge ist jedoch im gewissen Umfang von der Alkalität des verwendeten Alkalisilikats abhängig. Die alkalischen Reinigungslösungen enthalten Alkalisilikate in einer Menge von 0,5 bis 35 g/l» berechnet als SiO₂, in Form von Kalium-, vorzugsweise Natriumsilikaten mit Molverhältnissen von Na₂Q bzw. K₃O : SiO₂ wie 1 : 0,5 bis 1 : 4. Vorzugsweise finden Sesqui- und/oder Metasilikate Anwendung. Als Alkanolamine mit mindestens 3 Hydroxylgruppen im Molekül, die in" einer Menge von 0,05 bis 5 g/l eingesetzt werden, kommen Verbindungen wie beispielsweise Triäthanolamin, Triisopropanolamin, Tri-n-propanolarain und N,N,N',N¹,-Tetrakis-(2-hydroxyäthyl)-äthylendlamin in Betracht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, die Reinigung bei gleichzeitiger Anwendung von elektrischem

Strom bei einer Stromdichte von 3 bis 25 A/dm durchzuführen* Die.elektrolytische Behandlung wird hierbei meist in Wechselpolarisation vorgenommen.

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Der erfindungsgemäßen Reinigungslösungen können weiterhin zur Verbesserung der Reiriigungswirkung 0,5 bis 10 g/l, vorzugsweise 0,1 bis 5 g/lj Glucon- oder Heptagluconsäure bzw. deren Salze oder Borsäurekomplexe zugesetzt werden. Es hat sich auch gezeigt, daß in vielen Fällen durch einen Zusatz von 0,1 bis 10 g/l an Alkaliphosphaten, insbesondere polymeren Phosphaten, wie Alkalipyrophosphaten u'nd Alkalipolyphosphaten, eine Erhöhung der Entfettungs- und Reinigungswirkung zu erzielen ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die alkalischen Reinigungslösungen Alkalisilikate in einer Konzentration von 2 bis 15 g/l» berechnet als SiOp, enthalten. .

Wendet man als Reinigungskomponente ausschließlich die oben genannten Zusätze wie Gluconat und Alkaliphosphat, einzeln oder im Gemisch, in Verbindung mit Alkalisilikat an, so erreicht man zwar auch eine Verbesserung der Entfettung und Pigmentschmutzentfernung, aber bei weitem nicht den Effekt wie mit der erfindungsgemäßen Reinigungslösung. Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise werden Pigmente, wie Walzabrieb, weitgehendst entfernt und der zurückbleibende metallische Pigmentschmutz, der vielfach zu Störungen führen kann, sowie auch die Restbefettung wird stark vermindert. Ohne die erfindungsgemäße Arbeitsweise wird ferner in keinem Fall eine Konditionierung der Stahlbandoberfläche für weitere Verfahrensschritte erzielt.

Zur weiteren Verbesserung der Reinigungs- und Entfettungswirkung können den Reinigungslösungen, vorzugsweise wenn mineralölbefettete Oberflächen gereinigt werden sollen, alkalistabile schwach schäumende Netzmittel in Konzentration von 0,03 bis 1 g/l zugesetzt werden.

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Als alkalistabile, schwach schäumende Netzmittel kommen vorzugsweise Anlagerungsprodukte von 3 bis 10 Mol Propylenoxid pro OH-Gruppe an Polyalkohole mit k und mehr OH-Gruppen, wie beispielsweise Pentaerythrit, Dipent-aerythrit und Polyglycerin, in Betracht und/oder Anlagerungsprodukte von 3 bis 10 Mol Propylenoxid pro reaktionsfähigem Wasserstoffatom an aliphatische Amine oder Polyamine mit mindestens 3 reaktionsfähigen Wasserstoffatomen wie Triäthylentetramin, Triäthanolamin und Triisopropanolamin und/oder endgruppenverschlossene Kondensationsprodukte des Äthylenoxids, wie beispielsweise endgruppenverschlossene Alkylphenol-Äthylenoxid-Addukte· Derartige endgruppenverschlossene Produkte werden dadurch erhalten, daß man die freie Hydroxylgruppe des Äthylenadduktes mit Alkylierungsmittel wie Alkylehloriden, vorzugsweise mit 1 bis h C-Atomen, mit Dimethylsulfat oder Diäthylsulfat umsetzt. Ebenfalls kann eine Umsetzung zu Acetalen erfolgen. , Die Netzmittel können einzeln oder im Gemisch zugesetzt werden.

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Henkel & CIe GmbH s.u. 6 «rρο..»!«™.»«»,d ^ 69 3 Beispiel 1

In einer Bandstahlentfettungsanlage wurde kaltgewalztes Stahlband vor der Glühe elektrolytisch gereinigt. Zum Walzen war ein weitgehend verseifbares Fett verwendet worden. Im . Reinigungsbad wurde eine Lösung verendet, die 20 g/l NaOH, 10 g/l Na₂SiO₃, 1,5 g/l Natriumtriphosphati, 1,5 g/l Triethanolamin, 1 g/l Natriumglukonat enthielt und einen pH-Wert von 13,5 besaß. Die Betriebstemperatur des. elektrolytischen Reinigungsbades betrug 75⁰C und die Stromdichte ca. 15 A/dm In der vorgegebenen Anlage, die mit einer Bandgeschwindigkeit von 150 m/Min, arbeitete, konnte bei überprüfung der Reinigungswirkung eine deutliehe Verminderung des Restfettgehaltes und des Eisenabriebs auf dem Band gegenüber der Fahrweise mit einem üblichen Bandstahlentfettungsmittel beobachtet werden. Auch die Verschmutzung der Anlage, vornehmlich im Hinblick auf das Absetzen von Eisenabrieb und Metallseifen, war deutlich geringer, wenn mit dem'vorgenannten.. erfindungsgemäßen Reinigungsmittel gearbeitet wurde.

Beispiel 2

Ein mit einer mineralölhaltigen Emulsion kaltgewalztes Stahlband wurde in einer Reinigungsanlage zunächst stromlos vorentfettet und anschließend elektrolytisch feinentfettet. Sowohl in der stromlosen wie in der elektrolytischen Entfettung wurde mit einer Lösung gearbeitet, die 30 g/l NaOH, 7,5 g/l Na₂SiO₃, 10 g/l Natriumtr!phosphat, 0,5 g/l Triäthanolamin und 0,15 g/l einer Netzmittelkombination_s bestehend aus einem Anlagerungsprodukt von 4 Mol Propylenoxid pro OH-Gruppe an Polyglycerin und eines durch Umsetzung mit Alkylchlorid endgruppenverschlossenen Anlagerungsproduktes von 15 Mol Äthylenoxid an Nonylphenol, enthielt. Der pH-Wert der Reinigungslösung lag zwischen 13,5 und lt.. Die Betrlebs-

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temperatur in den Bädern betrug 8O°C; die Stromdichte

im elektrolytischen Bad IO A/dm . In der vorgegebenen Bandstahlentfettungsanlage konnte aufgrund der erfindungsgemäßen Reinigungslösung eine Steigerung der Bandgeschwindigkeit um ca. 50 % gegenüber der Arbeitsweise mit herkömmlichen Bandstahlentfettungsmitteln erzielt werden-. Die Qualität der Reinigung war einwandfrei.

Beispiel 3

Stark verschmutzte Stahlbänder wurden in einer Reinigungsanlage, die aus einer stromlosen Vorentfettung und einer elektrolytischen Feinentfettung bestand, vor einer Glühbehandlung im Durchlaufverfahren gereinigt. In beiden Reinigungszorien wurde eine Lösung verwendet, die 25 g/l NaOH, 5 g/l Natriumsesquisilikat, 3 g/l Tri-isopropanolamin und 0,6 g/l einer Netzmittelkombination, bestehend aus einem Anlagerungsprodukt von 7 Mol Propylenoxid pro reaktionsfähigem Wasserstoffatom an Triäthanolamin und einem endgruppenverschlossenen Nonylphenol + 20 SO, enthielt. Der pH-Viert des Reinigungsbades lag bei 13,5; die Betriebstemperatur bei 70 bis 75°C. Im elektrolytischen Entfettungsbad wurde mit einer Stromdichte

ρ
von ca. 15 A/dm gearbeitet. Das Stahlband zeigte gegenüber der Arbeitsweise mit herkömmlichen Bandstahlentfettungsmitteln eine deutlich verbesserte Oberflächenreinheit, und das Band war durch die im Reinigungsverfahren vorgenommene Konditionierung besonders gut .für eine galvanische Veredlung nach der Glühe geeignet.

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Claims

Henkel & CIe GmbH s.i„ 8 Iurpal.ntonm„duneD 4693 Patentansprüche

1. Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlbandoberflächen

vor dem Glühen durch eine Reinigung in wäßrigen, alkalischen Lösungen mit oder ohne Anwendung von elektrischem Strom, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung bei Temperaturen von 50 bis 10O⁰C mit alkalischen'Reinigungslösungen durchführt, die einen pH-Wert über 13 besitzen und 0_a5 bis 35 g/l Silikate, berechnet als SiO₂, und 0,05 bis 5 g/l Alkanolamine mit mindestens 3 Hydroxylgruppen im Molekül enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Reinigung unter gleichzeitiger Anwendung von elektrischem Strom

wird.

2 Strom bei einer Stromdichte von 3 bis 25 A/dm durchgeführt

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die 10 bis 50 g/l Alkalihydroxid enthalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die zusätzlich 0,05 bis 10 g/l Glucon- oder Heptagluconsäure bzw. deren Salze oder Borsäurekomplexe enthalten.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis k₃ dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die zusätzlich 0,1 bis 10 g/l Phosphate, insbesondere polymere Phosphate, enthalten.

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6. Verfahren nach -Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die Alkalisilikate in einer Konzentration von 2 bis 15 g/l> berechnet als SiO₂, enthalten.

7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die
zusätzlich 0,03 bis 1 g/l schwachschäumende alkalistabile Netzmittel enthalten.

8. Verfahren nach Anspruch i bis J, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung mit Lösungen durchführt, die
als Netzmittel Anlagerungsprodukte von 3 bis 10 Mol
Propylenoxid pro OH-Gruppe an Polyalkohole mit U und
mehr OH-Gruppen und/oder Anlagerungsprodukte von 3 bis
10 Mol Propylenoxid pro reaktionsfähigem VJasserstoffatom an aliphatische Amine oder Polyamine mit mindestens drei reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und/oder endgruppenverschlossene Kondensationsprodukte des Äthylenoxids
enthalten.

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