DE2807501C2

DE2807501C2 - Verfahren zur Verminderung des Schneidwerkzeugverschleißes bei der mechanischen Bearbeitung, insbesondere beim Stanzen und Schneiden, von metallischen Werkstoffen

Info

Publication number: DE2807501C2
Application number: DE19782807501
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Chem. Dr. 4330 Mülheim Marx
Original assignee: Rw Moll & Co Chemische Fabrik 4330 Muelheim De
Current assignee: Rw Moll & Co Chemische Fabrik 4330 Muelheim De
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE2807501A1

Description

80 bis 90 Gew.-% Acrylsäureester,
5 bis 10Gew.-% 2-HydroxyäthylacryIat
2,5 bis 5,0 Gew.-% Acrylnitril und
2,0 bis 3,0 Gew.-°/o Acrylsäure

zusammengesetzt ist. ""

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als 4,4'-Dioxydiphenylaikan das 4,4'-Dioxydiphenylpropan zugesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein reaktives rnethyloliialtiges Produkt

zugesetzt wird.

IZ Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktives methylolhaltiges Produkt Aminoplaste, insbesondere Melamin- oder Harnstoff-Formaldehydharze zugesetzt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Pigmente oder pigmentähnliche Stoffe zugesetzt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein pigmentähnliches organisches

Amid oder Polyamid zugesetzt wird. |

15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Pigment und/oder § ein anorganischer Füllstoff zugesetzt wird. |

16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß |

die Einbrenntemperatur des Oberzuges 200 bis 250° C beträgt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Verschleißes von Schneidwerkzeugen bei der mechanischen Bearbeitung, insbesondere beim Stanzen und Schneiden, von metallischen Werkstoffen wie Blechen und Bändern. Durch die vielfach erforderliche besondere Glühbehandiung bei der Herstellung weichmagnetischer Werkstoffe nach DIN 17 405 (Fassung 1970), DIN 41 301 (Fassung 1967). DIN 46400 (Fassung 1972) und DIN 1624 (Fassung 1954) wird ein grobes Korn gezüchtet, das in bestimmten Fällen sogar in Walzrichtung orientiert ist. Diese auch Textur genannte Grobkornbildung bringt eine schlechte Verformbarkeit der metallischen Werkstoffe durch Schneiden und Stanzen mit sich, wobei es unerheblich ist, woher die Verschlechterung der Verformbarkeit im einzelnen herrührt

Es wurde festgestellt, daß eine aus anderen Gründen notwendige Beschichtung von Blechen und Metallbändem, z. B. mit Papier oder Lacken, oft zu erheblichen Verbesserungen beim Stanzen führte. Jedoch waren diese |

Erfahrungen unspezifisch und es ließ sich kein signifikanter Zusammenhang zwischen Beschichtungssystem und Stanzverbesserungen erkennen.

Für die Massenverarbeiter solcher Bleche und Bänder ist jedoch der beim Stanzen oder Schneiden auftretende Verschleiß der Schneidwerkzeuge schon allein in bezug auf die Kosten von entscheidender Bedeutung, so daß j andere Anforderungen an die Beschichtungen oft dahinter zurücktreten müssen. |

Es wurde nun überraschend gefunden, daß man die Schneid- und Stanzbarkeit von Blechen und Bändern aus metallischen Werkstoffen durch eine bestimmte Beschichtung entscheidend verbessern kann.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung der Schneid- und Stanzbarkeit von Blechen und Bändern

und die damit verbundene Verminderung des Verschleißes an den Schneid- und Stanzwerkzeugen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Oberfläche der metallischen Werkstoffe vorher, d. h. vor der mechanischen Bearbeitung mit einer wäßrigen Dispersion eines mit einem Amin neutralisierten oder schwach alkalisch eingestellten Acrylat-Copolymerisat aus Acryl- oder Methacrylsäureestern und/ oder Hydroxy-Ci-s-alkylacrylaten mit Acrylsäure oder Methacrylsäure und Acrylnitril im Gemisch mit einem 4.4'-DioxydiphenyIaIkan überzieht und den Oberzug bei einer Temperatur von mindestens 150⁰C einbrennt Es bildet sich dabei ein dünner, festhaftender, glänzender Oberzug auf der Blechoberfläche mit guter Temperatur- und Alterungsbeständigkeit.

Als 4,4'-Dioxydiphenylalkan wird insbesondere 4,4'-Dioxydiphenylpropan verwendet, die Einbrenntemperatur liegt vorzugsweise zwischen 200 und 250⁰C

Die Acrylatdispersion wird in an sich bekannter Weise hergestellt durch Copolymerisation von Alkylestern, wie Methyl-, Äthyl-, Butyl- oder Hexylestem der Acryl- oder Methacrylsäure, oder Hydroxy-Q_₄-alkylacryIaten, wie z. B. Glycylacrylat, mit Acrylsäure und Acrylnitril, wobei die Copolymerisate eine Säurezahl von 50 bis 150, vorzugsweise 90 bis 100, besitzen.

Ea hat sich als vorteilhaft erwiesen, dem Copolymerisat eine solche Menge eines Amins zuzusetzen, die zur Absättigung der freien Carboxylgruppen unter Salzbildung ausreicht Vorzugsweise wird hierbei die wäßrige Dispersion auf einen pH-Wert zwischen 7 und 8,5 eingestellt Dies hat den bedeutenden Vorteil, daß hierdurch weitgehend lösungsmittelfreie, unbrennbare Überzugs-Formulierungen entstehen, die gefahrlos zu verarbeiten sind. Als Amin eignen sich kettenförmige oder ringförmige Mono-, Di- oder Trialkylamine wie auch Mono-, Di- und Trialkylolsnnne. Die Alkylreste besitzen dabei 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Bei den kettenförmigen Alkylaminen und Alkylolaminen sind Alkylreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt Geeignete Amine sind z. B. Triäthylamin, Cyclohexylamin, Morpholin, Dimethyläthanolamin, Diisopropyläthanolamin usw.

Gegebenenfalls können den wäßrigen Dispersionen der Copolymeren reaktive methylolhaltige Produkte, wie z. B. Aminoplaste, insbesondere Melaminharze oder Harnstoff-Formaldehydharze, zugesetzt werden.

Auch übliche Pigmente, pigm&itähnliche Stoffe und/oder anorganische Fülhtoffe können der wäßrigen Dispersion zugesetzt werden. Ais Pigmente werden insbesondere Lithopone, Glimmer (Mica), geblähter Glimmer, Kreide, Fs₂Oa, CnOi oder feinverteiltes Aluminiumpulver eingesetzt

Ebenso können pigmentähnliche organische Amide oder Polyamide vom Typ Stearoylamid oder Äthylen-bisstearoylamid zugesetzt werden, die den Vorschub der beschichteten Bleche bei schnellen Schneid- und Stanzvorgängen wesentlich erleichtern.

Mit den erfindungsgemOen Vt-windungen wurden Versuche durchgeführt, die ihre stanzverbessernde Wirkung gegenüber Beschichtungen nach dem Stand der Technik nachweisen. Die Versuche wurden auf einer schnellaufenden 16-Mp-Exenterpre je mit 5 Hüben/sec. durchgeführt. Das Werkzeug selber wurde in ein spielfrei arbeitendes 2-SäuIen-FühningsgesteIl mit Kugelführung eingebaut Als Werkstoff für die Schneidplatten Uf d Stempel diente ein legierter Kaltarbeitsstahl. Die Härte des Werkzeugs nach Rockwell lag zwischen 56 und 65 HRC.

Es wurden einerseits die Grathöhe von Butzen und Lochrand als auch andererseits der Verschleiß des Werkzeugs gemessen. Der Schneidvorgang ist insoweit bekannt, als angenommen werden kann, dali der Werkstoff zunächst plastisch verformt und dann geschnitten wird, bis er schließlich nach Erschöpfung des Formänderungsvermögens in Richtung der maximalen Schubspannung einreißt Noch ungeklärt ist der exakte Zusammenhang zwischen einer Gratbildung und dem Werkzeugverschleiß, da diese Eigenschaften nicht proportional sind. Es konnte jedoch festgestellt werden, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Stanz- bzw. Schneidverbesserung umso größer war, je schlechter sich der unbehandelte Werkstoff stanzen bzw. schneiden ließ.

Es wurden zwei Proben untersucht. Probe A ist ein schlecht stanzbares weichmagnetisches Bandmaterial mit der Stärke 0,5 mm, grobkorngeglüht, Gehalt an

C 0.02%

Si 3,44%

Al 025%

ί
j Probe B ist ein gut stanzbares Material gleicher Stärke und gleicher Behandlung mit einem Gehalt an

\ C 0.03%

-Si 0,90% «

Ai 0.15

Die Zahl der Schnitte, die beim Schneiden ohne Schmiermittel zu einem Verschleiß von ca. 50 μπι am Stempel führen, geht aus der folgenden Tabelle hervor (Meßgenauigkeit ca. ± 5%):

Tabelle I

Zahl der Schnitte ohne Beschichtung

beschichtet mit Papier 0,01 mm

beschichtet mit Phenolharzlack 0,01 mm

beschichtet mit Formulierung gemäß Beispiel 2 0,01 mm

ProbeA
ίο Probe B

20 000 44 000

Ϊ20 140

120 000 145 000

340 320

Aus technischen Gründen, besonders zur Verbesserung der Wärmefestigkeit und zur Vermeidung der Schwindung beim Erwärmen, wie auch aus Kostengründen ist es oft notwendig, die Oberzüge zu pigmentieren. Daher wurde die Schneidbarkeit pigmentierter und unpigmentierter Überzüge gemäß der Erfindung geprüft Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle II.

Tabellen

Zahi der Schnitte Probe A, beschichtet mit

gemäß Beispiel 2

1) als Klarlack 0,01 mm

2) Pigmentiert mit Kreide 1 :1 auf Festkörper

3) Pigmentiert mit Fe₂O₃ 1 :1 auf Festkörper

4) Pigmentiert auf Cr₂Os 1 :1 auf Festkörper

5) Pigmentiert mit Lithopone 1 :1 auf Festkörper

6) Pigmentiert mit Mica 1 :1 auf Festkörper

7) Pigmentiert mit Alupulver 5% auf Fcstkörper

340 000 tOO 000

130 000 70 000 250 000 235 000 340 000-350

Aus Tabelle II geht hervor, daß die erfindungsgemäß behandelten Proben A 5) bis A 7) trotz eints Zusatzes von Pigmenl noch eine erhebliche Schneidverbesserung gegenüber den nach dem Stand der Technik mit Papier und Phetiolharzlacken überzogenen Proben (vgl. Tabelle I) besitzen.

Für die erfindungsgemäß einzusetzenden wäßrigen Dispersionen können die Einzelkomponenten der Acrylat-Copolymerisate vorzugsweise in Mengen innerhalb der folgenden Bereiche vorhanden sein:

80—90% Acrylester (Butyl- oder Methyl) 5—10% 2-Hydroxyäthylacrylat 2,5—5,0% Acrylnitril 2,0—3,0% .Acrylsäure

Die resultierenden Acrylat-Copolymerisate ergeben zähe Harze mit einer Säurezahl zwischen 50 und 100. Sie lagen den folgenden Beispielen zugrunde.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel J

55 Eine Dispersion aus

20 Gew.-% Acrylat-Copolymerisat (Säurezahl 2,5) mit ca. 75% Festkörper neutralisiert mit
10 Gew.-% Diisopropylamin, und

5 Gew.-% 4,4'-Dioxy-diphenyI-2,2-propan,
60 2 Gew,-% Aminoplast (Methanolveräthertes Melaminformalderiydharz 60 Gew,-% in Wasser) und

0,5 Gew.-% Polyacrylamid in 62,5 Gew.-% Wasser

mit einem pH-Wert von 8 wird auf Metallbänder aufgebracht und ergibt nach dem Trocknen bei 220—250⁰C, 65 das weniger ais eine Minute benötigt, einen glänzenden, harten Film hoher Schwund- und Alterungsbeständigkeit.

Beispiel 2

Eine Dispersion aus

Gew.-% Acrylat-Copolymerisat mit ca. 75% Festkörper, neutralisiert mit 5

Gew.-% Dimethyläthanolamin, und

2,5 Gew.-% 4,4'-Dioxydiphenyl-2^-propan,

2,5 Gew.-% Aluminiumpulver und

0,5 Gew.-°/o Stearoylamid in
57,5 Gew.-% Wasser io

wird auf Metallbänder aufgebracht und ergibt nach dem Trocknen bei 220—250^eC einen harten, glänzenden
Film.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung des Schneidwerkzeugverschleißes bei der mechanischen Bearbeitung, insbesondere beim Stanzen und Schneiden, von metallischen Werkstoffen wie Blechen oder Bändern, d a durch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche der Werkstoffe vorher mit einer wäßrigen Dispersion mit einem Amiii neutralisierten oder schwach alkalisch eingestellten Acrylat-Copolymerisats aus Acryl- oder Methacrylsäureester und/oder Hydroxy-Ci-ralkylacrylaten mit Acrylsäure oder Methacrylsäure und Acrylnitril im Gemisch mit einem 4,4'-DioxydiphenyIalkan überzieht und den Oberzug bei Temperaturen von mindestens 150° C einbrennt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Copolymerisat mit einer Säurezahl im

Bereich zwischen 50 und 150 verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Copolymerisat mit einer Säurezahl im Bereich zwischen 90 und 100 verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Amine kettenförmige Mono-, Di- oder Trialkylamine und/oder Mono-, Di- oder Trialkylolamine mit Alkylresten mit 1 bis 6 C-Atomen verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Triäthylamin, Dimethyläthanolamm oder Diisopropyläthanolamin eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Amine ringförmige Mono-, Di- oder Trislkyl- bzw. -alkylelamhie mit Alkylresten mit ί bis 6 C-Atomen verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Cyclohexylamin oder Morpholin eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Amin ein pH-Wert zwischen 7 und 8,5 in der wäßrigen Dispersion eingestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat aus |