DE3213863A1

DE3213863A1 - Verfahren zur anhebung der schmierfaehigkeit und der abriebbestaendigkeit einer beschichtug eines metalls sowie ein material zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3213863A1
Application number: DE19823213863
Authority: DE
Inventors: Adelaida Carbo; Raymond H. 60010 Barrington Ill. Good
Original assignee: American Can Co 06830 Greenwich Conn; American Can Co
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1981-05-04
Filing date: 1982-04-15
Publication date: 1982-11-18
Also published as: AU7823481A; KR830010159A; JPS57192495A; IT8247802A0; IT1147618B; FR2504827A1; AU555074B2; KR900000419B1

Description

Greenwich, Connecticut 06830

Verfahren zur Anhebung der Schmierfähjgkeit und der Abriebbeständigkeit einer Beschichtung eines Metalls sowie ein Material zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung des Gleitvermögens eines vorbeschichteten Metalls, wie von zinnfreiem Stahl, das mehrfachem Verformen unterzogen wird, wobei das fertiggestellte Produkt eine kontinuierliche Beschichtung zeigt. Eine derartige Schmierung ist erforderlich, um das vorbeschichtete Material vor dem Abrieb, Zerreißen oder einer sonstigen Beschädigung während des Verformens zu bewahren. Es ist üblich, auf die Vorbeschichtung aufgetragenes Gleitmittel heranzuziehen. Das Gleitmittel wird durch Walzen-, Sprüh-, Bürsten-, Elektrostatikdispersions- oder örtlichen Auftrag aufgebracht, was entweder nach der Vorbeschichtungsmaßnehme oder gerade vor dem Verpressen erfolgt, wobei das Erzeugnis durch mehrfache Behandlung des vorbeschichteten und geschmierten Metalls hergestellt wird. Nach einem höchst wirtschaftlichen Vorgehen erfolgt eine Vorbeschichtung durch Heißbesprühauftrag mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 183 - 244 m/min gleichzeitig auf beiden Seiten des durch Spulenbeschichtung beschichteten Metalls. Insbesondere wird dabei das vorbeschichtete Blech von dem Spulenbeschichter nach der Behandlung in dem Einbrennofen, wo das Aushärten der Vorbeschich-

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tung erfolgt, aufgenommen, um einen dünnen

Schmierfilm durch Heißbesprühen aufzubringen. Auf Grund der hohen Geschwindigkeit ist kein Ausblühen irgendeines inneren Gleitmittels auf der Oberfläche des vorbeschichteten Ausgangsmaterials sichtbar.

Bei einem langsamer arbeitenden Verfahren zur Beschichtung von Blechen (im Gegensatz zur Spulenbeschichtung) werden (110) 0,91 m lange Bleche pro Minute lediglich auf einer Seite behandelt. Die Geschwindigkeit bei diesem Vorgehen ist demzufolge etwa ein Fünftel von dem beim Spulenbeschichter, der gleichzeitig beide Seiten beschichtet. Im Gegensatz zum Spulenbeschichter wird hier 10 Minuten lang eingebrannt bzw. gehärtet, um das innere Schmiermittel ausblühen zu lassen. Jedes Blech wird durch einen Zwischenrahmen in einem Gestell gehalten, wenn es durch den Ofen tritt. Eine derartige Anordnung ermöglicht das Ausblühen mit relativer Gleichmäßigkeit, so daß ein konsistent niedriges Niveau des Gleitmittels (bis zu etwa 1,5 Gew.-%) bei der Blechbeschichtungsmaßnahme erkennbar ist. Zusätzlich ist das oberflächen-aufgetragene Schmiermittel bei niedriger Blechbeschichtungsgeschwindigkeit genauer auftragbar. Im Gegensatz dazu arbeitet der Spulenbeschichter schnell, zeigt jedoch wenig oder keine Genauigkeit im Hinblick auf die Auftragsmenge und die Gleichmäßigkeit der aufgetragenen 'Materialien. Die bevorzugte Menge an Schmiermittel bzw. Schmieröl beträgt 129 mg/m (12 mg/square foot) pro Seite für sowohl den Spulenbeschichter als den Flächenbeschichter (sheet

2 coater) . Die Toleranz bei beiden beträgt _+ 75 mg/m , was mit dem Spulenbeschichter schwieriger als mit dem Flächenbeschichter erreichbar ist.

Es ist ebenfalls wesentlich, daß das richtige Schmieröl ausgewählt wird. Es soll die Adhäsion des Vorbeschichtungs-

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materials auf dem Metallsubstrat nicht beeinträchtigen und mit den Gebrauchserfordernissen des Artikels, der durch das mehrfache Verformen hergestellt wird, in Einklang stehen. Das Gleitmittel zeigt Unverträglichkeit mit dem Vorbeschichtungsmaterial, beeinträchtigt jedoch nicht die Adhäsion der Vorbeschichtung während des mehrfachen Verformens oder die nachfolgende Verwendung des geformten Gegenstandes. Die Unverträglichkeit führt dazu, daß das Gleitmittel zur Oberfläche der Beschichtung während des Härtens wandert. Dieses wird als "Ausblühen" bezeichnet. Jede Bedingung würde akzeptabel sein. Daher ist es wichtig, ein Gleitmittel auszuwählen, das die geforderte Unverträglichkeit aufweist, sich jedoch mit dem Vorbeschichtungsmaterial ohne Absonderung vor dem Auftrag mischt und die Schmiereigenschaften vermittelt, die erforderlich sind, um den extremen Drücken während des Verformens des Metalles derartig entgegenzuwirken, daß die Vorbeschichtung und das Metall selbst gegen diese Belastungen geschützt sind.

Es war bisher die Praxis, dem Vorbeschichtungsmaterial eine geringe Menge eines Gleitmittels zuzufügen, um danach noch zusätzlich oberflächlich ein Schmieröl anzuwenden. Insbesondere sind weniger als 2 Gew.-% des Gleitmittels dem Vorbeschichtungsmaterial hinzugefügt worden. Dabei wurde gefunden, daß in Kombination mit einer oberflächig aufgebrachten Besprühung eine zufriedenstellende Schmierung erreicht wird, wenn diese oberflächliche Besprühung gleichmäßig in der vorgeschriebenen Menge erfolgt.

Ein bevorzugter geformter Gegenstand, der auf Grund eines mehrfachen Formens hergestellt wird, wird in den US-Patentanmeldungen 234,428, 234,451 und 234 452 (alle am 13. Februar 1981 hinterlegt) beschrieben. Nach der Beschreibung

dieser Anmeldungen wird das Metall einem Abstreck(gleit)ziehen (ironing) unterzogen, so daß die Bedeutung der Schmierfähigkeit noch wesentlicher wird. Die meisten Kombinationen von Beschichtungsmaterial und Gleitmittel neigen dazu, auf Grund der bei der Behandlung auftretenden Belastungen aufzubrechen. Es ist daher wesentlich und wichtig,'besondere Schmierfähigkeitseigenschaften zu erzielen/ die den Druck- und Hitzeeinwirkungen, die während des Abstreckziehens auftreten, entgegenzustehen, ohne daß ein zusätzliches Kühlmittel oder Gleitmittel erforderlich ist.

Es ist daher Ziel der Erfindung ein geeignetes Gleitmittel vorzuschlagen, das nachteilige Einflüsse der beim mehrfachen Verformen auftretenden Belastungen weitgehend ausschließt. Es soll des weiteren vorgeschlagen werden, wie ein derartiges Gleitmittel in geeigneter Weise und ausreichend schnell verwendet werden kann, um die erforderliche Schmierung zu ermöglichen und um dadurch ein mehrfaches Verformen des vorbeschichteten Materials ohne Zerstörung der Beschichtung zu ermöglichen. Es soll daher des weiteren von der Erfindung ein spezielles und bevorzugtes Gleitmittel vorgeschlagen werden, das sich bei dem Hochgeschwindigkeitsmehrfachformen einer Lebensmittelkonservendose günstig auswirkt.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Anhebung der Schmierfähigkeit und der Abriebbeständigkeit einer Beschichtung einer metallischen Oberfläche bei deren mehrfachem Verformen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zu einem Vorbeschichtungsmaterial mit guter Haftung am Metallsubstrat, das durch Strecken und Verformen zu bilden ist, vor dem Vorbeschichten ein Trockenfilmgleitmittel zugemischt wird, wobei der Erweichungspunkt des Trockenfilmgleitmittels höher als der des mit ihm vermischten Vorbeschichtungsmaterials liegt und die Kombination aus Vorbeschichtungsmate-

rial und Trockenfilmgleitmittel in Form eines dünnen Filmes auf das Metallsubstrat aufgetragen und gehärtet wird, um sie auf dem Metallsubstrat zur Haftung zu brinyen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Vorbeschichtungsmaterial für ein Metallsubstrat,, dem es zwecks Auftrags angepaßt und das in Form eines haftenden Films härtbar ist, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein Beschichtungsmaterial, das nach dem Härten gut auf metallischen Oberflächen haftet und im allgemeinen mit der metallischen Oberfläche durch Strecken und Ziehen verformbar ist, und ein Trockenfilmgleitmittel, das mit dem Beschichtungsmaterial unter Bildung einer gleichförmigen Mischung vor dessen Auftrag auf die metallische Oberfläche mischbar ist, enthält, wobei der Erweichungspunkt des Trockenfilmgleitmittels höher als der dos Vorbeschichtungsmaterials liegt, um die Beständigkeit des Vorbeschichtungsmaterials gegen Temperatureinwirkungen und Belastungen zu verbessern.

Bei der Verwirklichung der oben wiedergegebenen Erfindung, deren besondere Ausgestaltungen nachfolgend noch erläutert werden, werden ohne weiteres die oben aufgezeigten Ziele erreicht und die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme behoben, indem ein mit einem besonderen Gleitmittel vorbeschichtetes Metall beim mehrfachen Verformen eingesetzt und dadurch den dabei auftretenden Belastungen standgehalten wird. Dies gilt insbesondere während des Verformens bei Einwirkung hohen Drucks, wodurch Wärme erzeugt wird. Das Gleitmittel muß imstande sein, sowohl den Druck- als auch den Hitzeeinwirkungen zu widerstehen, um die Vorbeschichtung und das vorbeschichtete Metall vor Zerstörung zu schützen. Es wurde gefunden, daß Gleitmittel vom Trockenfilmtyp in einem Lösungsmittel dispergiert und der Beschichtung einverleibt sein können, so daß das Gleitmittel

auf der Oberfläche als harte, feste Schutzschicht bei der Temperatur vorliegt/ die aus den Verformungsmaßnahmen resultiert. Es ist wesentlich, daß der Schmelzpunkt des festen Gleitmittels eingeregelt werden kann, um mit der Wärmeeinwirkung zusammenzuspielen, die während des mehrfachen Verformens vorliegt, wobei das Gleitmittel zunächst in fließfähiger Form zu der Zeit verfügbar ist, wenn die Temperatur einen vorbestimmten Grad überschreitet. Es wurde gefunden, daß bei einer bevorzugten Ausgestaltung diese Temperatur etwa 138 C beträgt. Um die mit dem Abrieb und dem Zerstören gezogener und einem Abstreckziehen unterworfener Behälter, die nach dem bekannten Verfahren behandelt werden, verbundenen Probleme zu lösen, sind die Behälter vorzugsweise mit einem Epoxid-/Phenolharz-Material oder Epoxid/Harnstofformaldehyd-Zubereitungen, die ein Gleitmittel hohen Schmelzpunkts enthalten, vorbeschichtet, d.h. mit diesen Materialien oberflächenbeschichtet, die sich schließlich außen befinden. Diese Wachse hohen Schmelzpunktes oder Dispersionen in n-Butanol können Polväthylen oder Carnauba-Wachs darstellen. Diese Technik kann in Verbindung mit beliebigen polymeren Kohlenwasserstoffen des Fischer-Tropsch-Typs angewandt werden, die als Gleitmittel so lange wirken, wie der Schmelzpunkt derartig eingeregelt ist, daß durch ausreichende Mengen derartiger Wachse in der Vorbeschichtung don besonderen Bedingungen beim Mehrfachformen Rechnung betragen ist. Die Notwendigkeit der Verwendung von Oberflächengleitmitteln wird weitgehend herabgesetzt oder ausgeschaltet. Selbst bei einem Hochgeschwindigkeitsverfahren,ζ.B. unter Kombination von Ziehen und Abstreck(gleit) ziehen , ist ohne, weiteres ein Fertigprodukt aus dem vorbeschichteten Metall erhältlich.

Die Erfindung betrifft demzufolge die Vorbeschichtung eines metallischen Blechs dünner Stärke sowie die verschiedensten Arten nachfolgender Verwendungen eines derartigen geformten Behälters der einen Durchmesser aufweist» der gewöhnlich weniger als die Höhe ausmacht. Derartige Behälter werden im allgemeinen zum Verpacken von behandelten Lebensmitteln verwendet und müssen

imstande sein, dem inneren Druck

während der Behandlung bei hoher Temperatur und dem äußeren Druck, der durch das beim Kühlen hervorgerufene Vakuum auftritt, zu widerstehen. Das in Rede stehende Vorbeschichtungsraaterial ist insbesondere ein derartiges Material, das auf der Oberfläche aufgetragen wird, die letztlich die Außen- oder Innenseite des Behälters darstellt. Die Beschichtung muß den scharfen Bedingungen, die beim Ziehen und beim Nachziehen auftreten, einschließlich der Bodenprofilierung, widerstehen, die beim überführen des flachen dünnwandigen vorbeschichteten Blechs in einen hohlen zylindrischen, mit Boden versehenen Behälter bei hoher Geschwindigkeit auftritt. Normalerweise werden die Beschichtungen lokal mit einem Schmieröl versehen, um die Herstellung zu erleichtern. Es wurde gefunden, daß die Einverleibung von inneren Gleitmitteln ebenfalls die Herstellung ohne lokale Schmierung unterstützen kann. ■

Bei der Angabe der Größe der Konservendose bzw. der Blechdose wird hier auf die übliche Terminologie der Konservendosenhersteller zurückgegriffen. (Die entsprechende Übereinkunft gibt den Durchmesser der vollständigen Doppelbördelung in Inches plus sechzehntel Inches an, dann die Höhe in Inches plus sechzehntel eines Inches). Ein Behälter mit einem Durchmesser von 4 4/16 Inches (10,8cm) und einer Höhe von 3 7/16 Inches (8,74cm) wird demzufolge mit"404 zu 307" bezeichnet.

Das Material mit der Bewertung 75# Normalkiste, das in Verbindung mit den hier beschriebenen geformten Behältern verwendet wird, steht in Bezug mit der üblichen Terminologie der "Normalkiste" für das Normalgewicht (base weight). Eine derartige Terminologie bezieht sich ursprünglich auf die Menge an Stahl in einer Normalkiste eines Zinnblechs, das aus 112 Stahlblechen von 14" zu 20" besteht oder auf 202 272 cm² (31,360 square inches) der Platte. Derzeitig bezieht sich die

"Normalkiste" auf das "Normalgewicht" (base weight), bezogen

auf die Menge von Stahl bei einer Oberfläche von 202 272 cm (31,360 square inches) des Stahls, sei es in Form eines Spulen- oder geschnittenen Blechs. Zinnfreier Stahl des Chromtyps wird im allgemeinen mit der Abkürzung TFS-CT und Stahl, auf dem elektrolytisch Zinn abgeschieden worden ist, mit · der Abkürzung ETP gekennzeichnet. Die Menge des Zinns wird ebenfalls in kg (bzw. pounds) pro Normalkiste angegeben.

Die Beschichtung kann experimentell mittels des Bandtests vor oder nach der Sterilisierung des Lebensmittels geprüft werden, wobei jede Probe eines Behälters, der durch mehrfaches Formen eines vorbeschichteten Ausgangsmaterials erhalten wurde, mit einem Haftklebestreifen getestet werden kann, wie mit einem 2,54 cm breiten 3M Band der Kennzeichnungsnummer 610.. Dieses wird auf die Oberfläche über die gehärtete und gezogene und mehrfach nachgezogene Vorbeschichtung gelegt. Das Band wird auf die Oberfläche unter ausreichender Druckeinwirkung gedruckt, um vollständigen Kontakt herzustellen, wodurch dazwischen befindliche Luftblasen entfernt werden. Dieser Bandtest erfordert es, daß das Band schnell von der Beschichtungsoberflache abgezogen wird, auf der es haftet, um dadurch die Beschichtung abzuziehen bzw. jegliche schlecht haftende Beschichtung anzuheben. Um des weiteren die Boschichtungsadhäsion zu prüfen, werden Kreuze ' mit. einem scharfen Gerät in die Beschichtung eingekratzt, bevor das Band aufgelegt wird. Diese Kreuze führen zu frisch eingekerbten Kanten, die Stellen liefern, an denen jegliches Ablösen, das auftreten könnte, eingeleitet wird.

·. Wenn ein Behälter aus einem vorbeschichteten Ausgangsmaterial durch mehrfaches Verformen hergestellt worden ist, dann ist es wichtig sicherzustellen, ob der Behälter in geeigneter Weise durch die Vorbeschichtung geschützt ist oder nicht.

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Ein Schnelltest, mit dem demonstriert werden kann, ob die äußere Beschichtung während des mehrfachen Verformens zerbrach oder nicht, schließt die Verwendung von Kupfersulfat ein. Jeder Behälter wird 2 Minuten lang in eine Kupfersulfatlösung getaucht. Diese Lösung wird dadurch hergestellt, indem 751,2 g (26 1/2 ozs) Kupfersulfatkristaile mit 184,3 g (6 1/2 fluid ozs) konzentrierter Chlorwasserstoffsäure, verdünnt mit 3,785 Liter (one gallon) destillierten Wassers gemischt wird. Nach dem Eintauchen in die Lösung wird die Konservendose mit Wasser abgespült und dann bezüglich der Kupferabscheidung visuell geprüft. Jegliche Spuren Kupfer auf der Oberfläche zeigen einen Fehler der Beschichtungskontinuität und insbesondere die exakte Art der Diskontinuität bezüglich Form und lokaler Lage.

Ein Test, der für die beabsichtigte Verwendung derartiger Behälter repräsentativ ist, wird als "Wasserverpackungstest" bezeichnet. Der mehrfach verformte Behälter wird bis nahezu an seinen Rand mit destilliertem Wasser gefüllt. Ein Zwischenraum von 0,635 cm verbleibt. Die Behälter werden geschlossen, hermetisch abgedichtet und unter einem Vakuum von 440 mbar (330 mm Quecksilbersäule/13 inches) gesetzt. Derartige Dosen werden dann in eine Retorte überführt und 90 Minuten lang bei einer Temperatur von 129 C (265°F) der Einwirkung von Dampf ausgesetzt. Nach der Retortenbehandlung werden die Dosen 7 Minuten lang gekühlt, wobei Druck einwirkt. Auf diese Weise werden die Behälter ähnlichen Bedingungen unterworfen, die bei ihrer üblichen Verwendung bei der Aufnahme und bei der Verpackung von Nahrungsmitteln wesentlich sind. Die derartig behandelten Behälter werden dann beurteilt. Insbesondere wird die Außenbeschichtung geprüft, nachdem die Behälter über Nacht einem Lufttrocknen überlassen blieben. Diese Behälter können auch, wenn erforderlich, in einer Kammer hoher Feuchtigkeit gelagert werden, um jegliche freiliegende Metalloberfläche einer Oxydation auszusetzen. In ähnlicher Weise kann

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der Kupfersulfattest ebenfalls herangezogen werden. Das heißt, nach diesem Behandlungstest können die Behälter in Kupfersulfat eingetaucht werden, um Bereiche der Beschichtungsdiskontinuität exakt zu isolieren.

Beispiel 1

Eine 20-%ige Dispersion eines hochschmelzenden Polyäthylens (Erweichungspunkt: 138°C (280⁰F) in n-Butanol SL280 (von Daniel Products) wurde zu einer Epoxyd/Harnstoff-Formaldehyd-Zubereitung GL650C136 (hergestellt von SCM Glidden Coatings and Resins) hinzugefügt. Die Konzentration des verwendeten Trockengleitmittels schwankte zwischen 1/2 bis 6% der gesamten nicht-flüchtigen Harzfeststoffe in der Beschichtung. Hiermit wurden zwei Funktionen erfüllt:

(a) Als inneres Gleitmittel ermöglichte lediglich di<> (1/2 bis 2?,icjc>) Polyäthy.l onzugabc zur Beschichtung das Mehrfachziehen in Form des Abstreck (gleit) Ziehens .eines 29,5 kg (65 Ib)TFS-Blechs,das mit dieser Zusammensetzung in einer Geschwindigkeit von 1 25 Blechen/min vorbeschichtet worden war.

(b) Als komplettes Gleitmittel bei Konzentrationen von 2, 4 und 6% ermöglicht das Polyäthylen ein dreifaches Ziehen und Abstreck(gleit)ziehen, wobei lokal kein Petrolat aufgetragen wurde, um eine kommerziell akzeptable Konservendose ohne Abrieb zu bilden.

Die Adhäsion und die Unversehrtheit der Beschichtung mit dem Polyäthylengleitmittel waren selbst nach einer Behandlung in der Retorte während 90 Minuten bei 129°C (265°F) hervorragend.

Beispiel 2

Eine 24-%ige Dispersion des Polyäthylens SL177 (Erweichungspunkt: 138°C (280°F) in Xylol (von Daniel Products) wurde zu einer Epoxid-ZPhenolharz-Beschichtung ( Handelsprodukt MC 9372-006 von Mobil Chemical) gegeben.

Die Konzentrationen des verwendeten Gleitmittels betrugen 2 bzw. 4 Gew.-% der gesamten Harzfeststoffe in der Beschichtung. Bei einer Auftragsmenge von 0^349 mg/cm ( 9 mg/ 4 square inches) und bei einem Backen während 9 Minuten bei 204⁰C erlaubte die Beschichtung ein dreifaches Ziehen bzw. Strecken mit Abstreck (gleit) ziehen eines 29-, 5 kg (65 Ib)-TFS-Materials.

Beispiel 3

Eine 24%ige Dispersion des gleichen Polyäthylens SL177, wie beim vorausgehenden Beispiel/ wurde in Kombination mit einer 20-%igen Dispersion eines polymeren Wachses (Handelsbezeichnung SL425 von Daniel Products) (Erweichungspunkt: 107⁰C (225°F) in einem Epoxid-/Phenolharz-Material MC 9372-006 (von Mobil Chemical} in einem Gewichtsverhältnis von 4:1 verwendet. Die niedrige Konzentration des zugefügten polymeren Wachses verbesserte die Abriebbeständigkeit beim Ziehen bzw. Strecken und beim Abstreck(gleit)ziehen des Epoxid-ZPhenolharzmaterials bei den 29,5 kg (65 Ib)-TFS- und 29,5 kg (65 Ib)-ETP-Materialien.

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Eine 20%ige Dispersion des Polyäthylens SL 50 (Erweichungspunkt: 107⁰C (225°F) in n-Butanol (von Daniel Products) wurde drei weiß-pigmentierten inneren Emaillen einverleibt. Die erste Emaille war das Phenolharz-modifizierte Epoxid-/Harnstoff-Formaldehyd-Material (Handelsbezeichnung GL588-92C von Glidden). Die anderen waren zwei Handelsprodukte (WS28-419 und WS28-420 von Watson-Standard), bei denen es sich jeweils um Vinylorganosole handelt. Bei einer 2%igen Konzentration des trockenen Polyäthylens führten diese Vorbeschichtungen zu einer guten Herstellung, ohne daß ein Adhäsionsverlust zu beobachten war. Das Produkt SL50 wird von der Behörde für Nahrungsund Heilmittel (USA) für Beschichtungen in Kontakt mit Lebensmitteln genehmigt.

Die folgenden Beispiele ziehen Carnauba-Wachse niedrigeren Schmelzpunktes heran und geben beim kontinuierlichen Betrieb ein schlechteres Leistungsvermögen wieder, was die Bedeutung der Bedingung des Einsatzes eines Schmieröls an dem Punkt anzeigt, wo Belastungs- und Hitzeeinwirkungen auftreten.

BejLspjLeIe 5 und 6

Zwei Beschichtungsmaterialien, die Carnauba-Wachs enthielten, wurden in einer Menge von 1,95% Feststoff in einer Epoxid-/Phenolharz-Zubereitung MC 9372-007 und einer Epoxid-ZHarnstoff-Formaldehyd-Zubereitung MC 8406-020 dispergiert (Gewichtsangaben bezogen auf Feststoffe). Es erfolgte eine Beurteilung der äußeren Vorbeschichtungen gezogener und abstreck-gezogener Konservendosen. Die

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Konservendosen wurden zunächst auf einer Pilotstrecke in einer Presse einem Napfziehen unterzogen, wonach sich ein Mehrfachformen oder Nachziehen bzw. erneutes Ziehen in einer anderen Presse anschloß. Bei der überführung zu einer Presse mit aufeinanderfolgenden Verformungen versagte die Vorbeschichtung, die das Carnauba-Wachs enthielt, auf Grund der stärkeren Hitzeeinwirkung. Der zeitliche Abstand zwischen den Stationen des Napfziehens und des Verformens auf den beiden obigen Anordnungen aus zwei Pressen ist derartig, daß zwischen diesen beiden Stufen ein Hitzeableiten erfolgt. In der Presse mit kontinuierlicher Folge, wo höhere Temperaturen momentan auftreten, war das Carnauba-Wachs nicht wirksam. Folglich sind Gleitmittel mit höheren Erweichungspunkten als in den Beispielen 1 bis 4 bei einer kontinuierlichen Mehrfachformfolge und hoher Temperatureinwirkung erforderlich.

Beispiele 7 und 8

Die Dispersionen des Carnauba-Wachses bei einem Feststoffgehalt von 1 bzw. 2% (bezogen auf Feststoffe) in den Epoxid-/Harnstoff-Formaldehyd-Beschichtungen GL588-4 4 (von Glidden) wurden hergestellt und als äußere Vorbeschichtun-¹-gen bei mehrfachem Hochgeschwindigkeitsformen durch Ziehen mit Abstreck(gleit)ziehen erprobt. Bei dem Beispiel mit einem Feststoffgehalt von 1% zeigte sich nach dem Wassertest eine geringfügige Oberflächenaufrauhung. Bei der Wahl eines Feststoffgehaltes von 2% wurde die Herstellung guter Konservendosen ermöglicht. Sie genügen beide dem Wasserverpackungs- und Kupfersulfattest. Während dieses Wachs zum dreifachen Ziehen mit Abstreck(gleit)ziehen bei der Anordnung von zwei Pressen genügt, sind die Ergebnisse auf der Presse mit kontinuierlicher Folge in Konsistenz mit denjenigen bei den Beispielen 5 und 6.

Der Erweichungspunkt ist die Temperatur oder der Temperaturbereich, bei der eine Substanz erweicht. Um diese Eigenschaft zu ermitteln, wird ein thermomechanischer Analysator (Perkin-Elmer TMS-1) verwendet.

Eine Probe des beschichteten Blechs wird aus einem Blech gestanzt und unter einen belasteten Meßfühler gebracht. Ein vorbestimmter programmierter Temperaturbereich wird dann überlaufen bzw. abgetastet. Wenn die Beschichtung zu erweichen beginnt, dann dringt der Meßfühler in die Beschichtung ein. Dabei tritt ein deutliches Einbrechen bei der Schreiberaufzeichnung auf. Der Erweichungspunkt ist dann diejenige Temperatur, die dem Mittelpunkt einer Linie entspricht, die tangential zu dem "Bruch" in der Kurve liegt, d.h. zwischen den Vorumwandlungs- und Nachumwandlungsgrundlinien.

Der Krwc'iehunyspunkt stellt einen Faktor dar, der das Strecken bzw. Ziehen sowie auch das Abstreck(gleit)ziehen der Beschichtung beeinflußt. Wenn das innere Gleitmittel weich oder flüssig ist, dann wird der Erweichungspunkt einer Beschichtung um ein größeres Ausmaß herabgesetzt. So führen 0,5% Lanolin in einer "Glidden-Zubereitung" zu einem Erweichungspunkt von 84 C (183°F) der gehärteten Beschichtung, während ein hartes, festes Wachs", wie Polyäthylen, eines Schmelzpunktes, von 138°C (280⁰F), wenn es der gleichen Zubereitung einverleibt wird, zu einem Erweichungspunkt von 90⁰C (194°F) führt. Dieses erste Beispiel versagte im Hinblick auf ein zufriedenstellendes Ziehen bzw. Abstreck(gleit)ziehen. _vDas zweite Beispiel genügte diesem Herstellungstest.

Beispiel Art der Bezeichnung Inneres Schmiermittel Beschich- der Beschich- (Schmelzpunkt in C) tung tung

Gew.-Z Erweichungs- Rei- Herstellung Wasser- CuSo,-punkt bungs- verpackungs- Test

koef. test

E'HF	GL 588-67M	138 C	Polyäthylen
E-HF	GL 588-67A	138⁰C	Polyäthylen
E-HF	GL 588-67B	I38°C	Polyäthylen
E-HF	GL 588-67C	138⁰C	Polyäthylen
E-HF	GL 588-67D	138°C	Polyäthylen
E-Ph	MC9372-OO6	138°C	Polyäthylen
E-Ph	MC9372-OO6	138⁰C	Polyäthylen

E-HF	GL 588-92C
Vinyl- liarz	WS 28-419
Vinyl- harz	WS 28-420
E-Ph	MC9372-007
E-HF	MC84O6-O2O
E-HF	GL 588-44A

(mit einem polymeren Wachs eines Erweichungspunktes von 107 C)

107°C Polyäthylen

107 C Polyäthylen

85 C Carnaubawachs

85°C Carnaubawachs

5. E-HF GL 588-44B 85°C Carnaubawachs

Anmerkung: E-HF: Epoxyd-/Harnstoff-Formaldehyd-Zubereitung E-Ph: Epoxyd-/Phenolharz-Zubereitung

0,5	90⁰C	-	kein	Abr ieb	gut	bestanden
1,0	9O⁰C	0,09	kein	Abrieb	gut	bestanden
2,0	88,9⁰C	0,08	kein	Abrieb	gut	bestanden
4,0	87,2⁰C	0,08	kein	Abrieb	gut	bestanden
6,0	85⁰C	0,08	kein	Abrieb	gut	bestanden
2,0	83,9⁰C	0,05	kein	Abrieb	gut	bestanden
2,0	87,8⁰C	0,05	kein	Abrieb	gut	bestanden
0,5
2,0	-	. -	kein	Ablöse	-	-

problem beim Stanzen

kein Ablöse- gut problem beim Stanzen

0,06 kein Abrieb gut auf der Pilotstrecke

kein Abrieb gut auf der Pilotstrecke

bestanden

" " " schwache bestanden Rauhigkei:

¹¹ " " gut bestanden

Bei diesen Beispielen wurde lokal kein Gleitmittel aufgetra" Beste Variante im Beispiel I. 8^en

OO OO CD CO

Andere Beispiele dieser Tabelle zeigen, daß der Erweichungspunkt umgekehrt proportional der Konzentration des trockenen Filmes oder des Wachses als inneres Schmiermittel ist. Diese Beispiele sind trotz der niedrigeren Erweichungspunkte durchzuführen, weil das Gleitmittel zumindest partiell zur Oberfläche des Überzugs wandert. Hochschmelzende Wachse bilden eine harte Schutzschicht auf dem Uberzugsfilm, während niedrigschmelzende Wachse und flüssige Gleitmittel zerfließen, abgewischt werden und einen relativ ungeschützten Uberzugsfilm zurücklassen, der gegen Herstellungsbelastungen anfällig ist.

Wenngleich besondere Zusätze verschiedener Trockenfilmgleitmittel, wie polymere Wachse und Carnauba-Wachs, vorstehend im Zusammenhang mit der Erfindung beschrieben wurden, so' stellt letztere in weitester Auslegung die Verwendung eines Trockenfilmgleitmittels dar, das in ausreichender Menge in einer Beschichtung vorliegt, um wirksam den Erweichungspunkt dor Beschichtung anzuheben. Das bedeutet, daß das Trockenfilmgleitmittcl einen Erweichungspunkt haben muß, der so hoch wie der des Überzugs oder höher ist, um in Verbindung mit dor beim mehrfachen Verformen beabsichtigten Schutzfunktion nützlich zu sein.

Der vorstehend verwendete Begriff "Epoxid-/PhenOlharz" umfaßt u.a. Harze, die die Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin und Bisphenol A (auch als Diglycidyläther des Bisphenol A oder DGEBA-Harze bekannt) oder andere Harze dieses Typs, die durch die Reaktion von mehrwertigen Phenolen und Epichlorhydrinen mit Phenol-Formaldehyd-Harzen entstehen. Der Ausdruck DGEBA-Harze umfaßt auch epoxidierte Novolakharze.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Anhebung der Schmierfähigkeit und der Abriebbeständigkeit einer Beschichtung einer metallischen Oberfläche bei deren mehrfachem Verformen, dadurch gekennzeichnet , daß zu einem Vorbeschichtungsmaterial mit guter Haftung am Metallsubstrat, das durch Strecken und Verformen zu bilden ist, vor dem Vorbeschichten ein Trockenfilmgleitmittel zugemischt wird, wobei der Erweichungspunkt des Trockenfilmgleitmittels höher als der des mit ihm vermischten Vorbeschichtungsmaterials liegt und die Kombination aus Vorbeschichtungsmaterial und Trockenfilmgleitmittel in Form eines dünnen Filmes auf das Metallsubstrat aufgetragen und gehärtet wird, um sie auf dem Metallsubstrat zur Haftung zu bringen.

2. Vorbeschichtungsmaterial für ein Metallsubstrat, dem es zwecks Auftrags angepaßt und das in Form eines haftenden Films härtbar ist, dadurch gekennze'ichn e t , daß es ein Beschichtungsmaterial, das nach dem Härten gut auf metallischen Oberflächen haftet und im allgemeinen mit der metallischen Oberfläche durch Strecken und Ziehen verformbar ist, und ein Trockenfilmgleitmittel, das mit dem Beschichtungsmaterial unter Bildung einer gleichförmigen Mischung vor dessen Auftrag auf die metallische Oberfläche mischbar ist, enthält, wobei der Erweichungspunkt des Trockenfilmgleitmittels höher als der des Vorbeschichtungsm.aterials liegt, um die Beständigkeit des Vorbeschichtungsmaterials gegen Temperatureinwirkungen und Belastungen zu verbessern.

3. Vorbeschichtungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenfilmgleitmittel ein polymeres Wachs ist.

4. Vorbeschichtungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs in einer Menge von bis zu 1 Gew.% dem Vorbeschichtungsmaterial zugefügt wird.

5. Vorbeschichtungsmaterial nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenfilmgleitmittel ein natürlich vorkommendes Wachs eines Erweichungspunktes von mindestens 85°C ist.

6. Vorbeschichtungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Epoxid-/Phenolharz-Material als
Beschichtungsmaterial und ein Trockenfilmgleitmittel in Form eines polymeren Wachses enthält.

7. Vorbeschichtungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Wachs in einer Menge von
0,5 Gew.% zugefügt ist.

8. Vorboschicht ungsmater.ial nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenfilmgleitmittel
einen Erweichungspunkt von mehr als 9i9 C aufweist.

9. Vorbeschichtungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken und Formen eine
Herabsetzung der Stärke des Metallsubstrats durch Abstreckziehen umfaßt.