DE3702141A1 - Verfahren zum aufbringen von fluorkohlenwasserstoffharzen auf edelstahl - Google Patents
Verfahren zum aufbringen von fluorkohlenwasserstoffharzen auf edelstahlInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von
Fluorkohlenwasserstoffharzen auf Edelstahl.
In der Vergangenheit wurden Edelstähle in den seltensten
Fällen mit Lack, Farbe und dergl. versehen, weil zum einen
Edelstahl selbst hinreichend korrosionsbeständig ist und
ein gutes Aussehen besitzt und zum anderen die Haftung von
Lack- oder Farbfilmen im allgemeinen schlecht ist. Mit
zunehmender Ausweitung des Einsatzgebietes besteht ein
steigendes Interesse, auch auf Edelstählen Lack- oder
Farbüberzüge aufzubringen, weil sich dadurch der
Korrosionswiderstand und das Erscheinungsbild weiter
verbessern lassen und auch andere Eigenschaften verstärkt
oder geschaffen werden können.
In diesem Zusammenhang
finden insbesondere Fluorkohlenwasserstoffharze Beachtung.
Sie zeichnen sich durch einen hohen Widerstand gegenüber
Witterungseinflüssen und Verschmutzung aus, so daß
beispielsweise die Verwendung von hiermit beschichteten
Fassadenelementen und - wegen des geringen
Gleitwiderstandes gegenüber Schnee - Dachelementen mehr
und mehr beachtet wird.
Wegen der hohen chemischen Beständigkeit ist die Haftung
von Farbe, Lack und dergl. auf Edelstahl sehr gering. Dies
gilt insbesondere für Fluorkohlenwasserstoffharze, die aus
den vorgenannten Gründen von besonderem Interesse sind.
Mit dem Ziel, die Haftung zu erhöhen, hat man sich
physikalischer Aufrauhungsmethoden, wie Strahlen,
Schleifen (hair-line finishing) etc., bedient, jedoch
blieb der Erfolg aus. Zwar ist die insoweit chemische
Behandlung durch Chromatierverfahren wirksam, aber wegen
der Toxizität der Chromate entstehen andere Probleme,
insbesondere durch die Schutzbestimmungen für Arbeitsplatz
und Umwelt.
Aufgabe der Erfindung ist, die bekannten, insbesondere
vorgenannten Nachteile zu beheben und ein Verfahren zum
Aufbringen von Fluorkohlenwasserstoffharz auf Edelstählen
bereitzustellen, das in verfahrensmäßig einfacher Weise zu
festhaftenden Überzügen mit hoher Witterungsbeständigkeit
und Ebenheit sowie hohem Staub- bzw.
Schmutzabweisungsvermögen führt.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren der eingangs
genannten Art entsprechend der Erfindung derart
ausgestaltet wird, daß man auf den Edelstahl zunächst
einen Aminosilan-Haftvermittler in einer Menge von 1 bis
500 mg/m2 und anschließend das
Fluorkohlenwasserstoffharz aufträgt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung trägt man einen Aminosilan-Haftvermittler in
einer Menge von 3 bis 50 mg/m2 auf.
Die Erfindung ist nicht auf die Behandlung bestimmter
Edelstähle beschränkt, sondern universell z. B. für
martensitische, ferritische und austenitische Edelstähle,
anwendbar.
Aminosilan-Haftvermittler sind an sich bekannte
Verbindungen und besitzen die allgemeine Formel
H2N-(CH2) n -SiX3,
wobei X z. B. Halogene, gleiche oder verschiedene Alkoxy-
bzw. Alkylgruppen sind und die (CH2) n -Kette durch
sekundäre Amingruppen unterbrochen sein kann (vgl. z. B.
Ullmann, Encyklopädie der techn. Chemie, 4. Aufl., Bd. 21,
Seiten 496 ff., insbesondere Seite 497).
Besonders geeignete Aminosilan-Haftvermittler besitzen die
Formel
H2NC2H4NHC3H6Si(OCH3)3
H2NC2H4NHC3H6Si(CH3)(OCH3)2
H2NC3H6Si(OC2H5)3.
H2NC2H4NHC3H6Si(CH3)(OCH3)2
H2NC3H6Si(OC2H5)3.
Zwar ergeben auch andere Silan-Haftvermittler, wie Vinyl-,
Methacryloxy- und Epoxysilane, eine gewisse
Haftungsverbesserung, jedoch sind Aminosilane bei der
Aufbringung von Fluorkohlenwasserstoffharzen auf Edelstahl
von besonders herausragender Eignung.
Die Aminosilan-Haftvermittler können durch Tauchen oder
Spritzen elektrostatisch, durch Rollen- oder
Bürstenauftrag appliziert werden. Um das geforderte
Schichtgewicht von 1 bis 500 mg/m2, vorzugsweise 3 bis
50 mg/m2, zu erzielen, wird in einfacher Weise eine
verdünnte Lösung aufgetrocknet, deren Verdünnungsgrad
derart gewählt ist, daß man 1 bis 5 g/m2 Lösung
aufbringen kann.
Die Auftrocknung der Lösung dient lediglich der Entfernung
des Lösungsmittels. Dies kann - bei Verwendung hinreichend
niedrigsiedender Lösungsmittel - an der Luft erfolgen. Im
allgemeinen empfiehlt sich jedoch Erwärmung auf eine
Temperatur von 80 bis 200°C für die Dauer von 10 sec bis
30 min, je nach Lösungsmittel und gewählter Temperatur.
Der Auftrag des Aminosilan-Haftvermittlers in der
geforderten Menge ist insofern von Bedeutung, als bei
Mengen unter 1 mg/m2 eine ausreichende Haftvermittlung
nicht erreichbar ist. Bei Auftragsmengen von mehr als 500
mg/m2 kehrt sich der haftverbessernde Effekt um, d. h.
die Haftvermittlung wird wieder schlechter.
Vor dem Auftrag des Aminosilan-Haftvermittlers ist die
Edelstahloberfläche gründlich zu reinigen, z. B. mit einem
Entfettungsmittel.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für sämtliche auf dem
Markt befindlichen Fluorkohlenwasserstoffharze geeignet.
Diese Harze können in Form von Lack oder Farbe, aber auch
in Form einer zuvor erzeugten Folie aufgebracht werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele
beispielsweise und näher erläutert.
Edelstahlbleche der Qualität SUS 304 (JIS) wurden zunächst
geschliffen (hair-line finished), dann mit einem stark
alkalischen Reiniger auf Silikatbasis entfettet, mit
Wasser gespült und getrocknet.
Eine Partie dieser Bleche wurde mit einer Lösung von
Aminosilan-Haftvermittler behandelt, die durch Auflösung
von 1 Gew.-Teil gamma-Aminopropyltriethoxysilan
(H2NC3H6Si(OC2H5)3) in 99 Gew.-Teilen Wasser
mit einem Gehalt von 1 Gew.-% Ethanol erhalten worden war.
Die Aufbringung erfolgte durch Tauchen, wobei ein
Flüssigkeitsfilm von 1,5 g/m2 an der Edelstahloberfläche
haften blieb. Nach dem Trocknen bei 100°C während 3 min im
Umluftofen resultierte ein Aminosilan-Überzug mit einem
Schichtgewicht von 15 mg/m2.
Danach wurden fünf verschiedene handelsübliche Lacke auf
Basis Fluorkohlenwasserstoffharz nach konventionellen
Methoden und unter Berücksichtigung der Angaben der
jeweiligen Lackhersteller aufgebracht. Anschließend
erfolgte die Bewertung der Lackhaftung nach den weiter
unten beschriebenen Methoden.
Die Ergebnisse dieser mit 1 bis 5 bezeichneten Beispiele
sind in der Tabelle wiedergegeben. Die eingesetzten
Fluorkohlenwasserstoffharz-Lacke sind mit A bis E
bezeichnet.
Eine zweite Partie von Edelstahlblechen wurde lediglich
mit den Fluorkohlenwasserstoffharz-Lacken A bis E in
identischer Weise wie oben behandelt. Das heißt, die
Applikation des Aminosilan-Haftvermittlers unterblieb. Die
Versuchsergebnisse sind in der gleichen Tabelle unter den
Nummern 6 bis 10 angegeben.
In einem Versuch 11 wurde der gleiche
Aminosilan-Haftvermittler wie bei den Versuchen 1 bis 5
aufgebracht, jedoch aus einer derart verdünnten Lösung,
daß ein Schichtgewicht von lediglich 0,5 mg/m2
resultierte. Die Art der Aufbringung und die anschließende
Lackbehandlung waren identisch mit der des Beispiels 4.
In einem weiteren Versuch 12 erfolgte die Aufbringung des
Aminosilan-Haftvermittlers aus einer wesentlich höher
konzentrierten Lösung, so daß das Schichtgewicht
600 mg/m2 betrug. Die weiteren Bedingungen entsprachen
denen des Beispiels 4.
Die Haftergebnisse für beide Versuche sind ebenfalls in
der folgenden Tabelle aufgeführt.
Schließlich wurde in einem Vergleichsversuch 13 anstelle
des Aminosilan-Haftvermittlers ein Chromatüberzug erzeugt.
Hierzu diente eine herkömmliche Chromatierungslösung mit
einem Gehalt an Kieselsäure und einer Gesamtkonzentration
von 100 g/l. Die Chromatierungslösung wurde bei 130°C
während 2 min aufgetrocknet. Das Schichtgewicht lag bei 30
mg/m2. Die anschließende Lackierung geschah wie bei
Beispiel 4.
Die Lackhaftung wurde nach 6 Verfahren ermittelt.
Gitterschnitt-Test:
Hierzu wurden die Bleche nach Lagerung von einer Woche bei Raumtemperatur bis auf die Metalloberfläche derart geritzt, daß Felder von 1 mm2 Kantenlänge entstanden. Anschließend wurde Cellophan-Klebeband aufgedrückt und wieder abgezogen. Die Bewertung erfolgte für eine Fläche von 10 × 10 mm (= 100 Felder) unter Angabe der Zahl von Feldern, deren Lackfläche unversehrt geblieben ist (maximaler Wert: 100).
Hierzu wurden die Bleche nach Lagerung von einer Woche bei Raumtemperatur bis auf die Metalloberfläche derart geritzt, daß Felder von 1 mm2 Kantenlänge entstanden. Anschließend wurde Cellophan-Klebeband aufgedrückt und wieder abgezogen. Die Bewertung erfolgte für eine Fläche von 10 × 10 mm (= 100 Felder) unter Angabe der Zahl von Feldern, deren Lackfläche unversehrt geblieben ist (maximaler Wert: 100).
Gitterschnitt/Erichsen-Test:
Bei diesem Text wurden die wie vorstehend mit einem Gitterschnitt versehenen Bleche zusätzlich durch Eindrücken einer Kugel bis auf eine Wölbung von 5 mm Höhe verformt. Dann erfolgte die Bewertung der Lackhaftung, wie beim Gitterschnitt-Test angegeben.
Bei diesem Text wurden die wie vorstehend mit einem Gitterschnitt versehenen Bleche zusätzlich durch Eindrücken einer Kugel bis auf eine Wölbung von 5 mm Höhe verformt. Dann erfolgte die Bewertung der Lackhaftung, wie beim Gitterschnitt-Test angegeben.
Kochwasser-Test:
Hierbei wurden sowohl mit einem Gitterschnitt als auch zusätzlich wie beim Gitterschnitt/Erichsen-Test verformte Bleche eine Stunde in siedendes vollentsalztes Wasser getaucht und unmittelbar danach nach der Klebebandmethode bewertet.
Hierbei wurden sowohl mit einem Gitterschnitt als auch zusätzlich wie beim Gitterschnitt/Erichsen-Test verformte Bleche eine Stunde in siedendes vollentsalztes Wasser getaucht und unmittelbar danach nach der Klebebandmethode bewertet.
Warmwasser-Test:
Der Test geschah ähnlich dem vorgenannten Kochwassertest, jedoch erfolgte die Tauchbehandlung in vollentsalztem Wasser von 40°C für die Dauer von 20 Tagen.
Der Test geschah ähnlich dem vorgenannten Kochwassertest, jedoch erfolgte die Tauchbehandlung in vollentsalztem Wasser von 40°C für die Dauer von 20 Tagen.
Aus den Tests folgt, daß die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren beschichteten Edelstahlbleche gegenüber den
nicht mit Aminosilan-Haftvermittler vorbehandelten Blechen
hervorragende Haftungsergebnisse aufwiesen. Vielfach wird
der maximal mögliche Wert von 100 erzielt.
Die Beispiele 6 und 7 veranschaulichen, daß das
Schichtgewicht des aufgebrachten
Aminosilan-Haftvermittlers von wesentlicher Bedeutung ist.
Insbesondere unter den schwereren Testbedingungen des
Gitterschnitt/Erichsen-Testes und der Wasser-Tests werden
bei zu niedrigen, aber auch bei zu hohen Schichtgewichten
die optimalen Ergebnisse nicht mehr erreicht.
Wie vorstehend dargelegt, gelingt es mit Hilfe des
erfindungsgemäßen Verfahrens, auf Edelstahl
Fluorkohlenwasserstoffharze mit hervorragender Haftung
aufzubringen. Darüber hinaus gelingt es, Überzüge zu
erzeugen, die das Aussehen der Edelstahloberfläche nicht
beeinträchtigen und deren Witterungsbeständigkeit,
Schmutzabweisevermögen und Oberflächenglätte überragend
sind.
Auch wenn anstelle von geschliffenem (hair-line finished)
Edelstahl solcher eingesetzt wird, der blankgeglüht oder
anderweitig vorbehandelt worden ist, erhält man mit Hilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens eine beträchtliche
Verbesserung der Haftung von Fluorkohlenwasserstoffharzen,
bei zuvor eingefärbten Edelstahloberflächen zudem von
hohem Glanz. Hierdurch wird der Einsatzbereich von
Edelstahl erweitert und kann sich auch auf Erzeugnisse von
ästhetischem Äußeren erstrecken.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß auf
die bislang übliche Aufrauhung der Edelstahloberfläche,
z. B. durch Schleifen oder Strahlen, zwecks Verbesserung
der Lackhaftung verzichtet werden kann, so daß
beispielsweise bei der Herstellung von Fassaden- oder
Dachelementen für den Bausektor ein beträchtlicher
fertigungstechnischer Rationalisierungseffekt erzielbar
ist. Infolge der Chromatfreiheit der beim
erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommenden
Chemikalien sind zudem keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen
am Arbeitsplatz oder bei der sonstigen Handhabung der
Verfahrensprodukte erforderlich.
Claims (2)
1. Verfahren zum Aufbringen von
Fluorkohlenwasserstoffharzen auf Edelstahl, dadurch
gekennzeichnet, daß man auf den Edelstahl zunächst
einen Aminosilan-Haftvermittler in einer Menge von 1
bis 500 mg/m2 und anschließend das
Fluorkohlenwasserstoffharz aufträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man einen Aminosilan-Haftvermittler in einer Menge von
3 bis 50 mg/m2 aufträgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP61014669A JPH0657872B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | ステンレス鋼の表面処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3702141A1 true DE3702141A1 (de) | 1987-10-01 |
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Family Applications (1)
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Country Status (3)
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JP (1) | JPH0657872B2 (de) |
DE (1) | DE3702141A1 (de) |
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- 1986-01-28 JP JP61014669A patent/JPH0657872B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1987
- 1987-01-24 DE DE19873702141 patent/DE3702141A1/de not_active Withdrawn
- 1987-01-24 EP EP87100986A patent/EP0231001A1/de not_active Withdrawn
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