DE60017146T2

DE60017146T2 - Verfahren zur Herstellung von lackierten Metallblechen

Info

Publication number: DE60017146T2
Application number: DE60017146T
Authority: DE
Inventors: Franz Hörzenberger
Original assignee: USINOR SA
Current assignee: USINOR SA
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: EP1201321A1; DE60017146D1; EP1201321B1; ES2235826T3; ATE285851T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vorlackierten Metallsubstrats in Form eines Blechs, umfassend einen Lackierungsschritt und einen Aushärtungsschritt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung von vorlackierten, schweißbaren Metallblechen.
STAND DER TECHNIK
In der Automobilindustrie besteht ein großer Bedarf nach metallbeschichteten Stahlblechen. Die Metallbeschichtung kann aus einer Zink enthaltenden Schicht bestehen, die beispielsweise durch Elektrogalvanisieren oder Feuerverzinken aufgetragen wird. In den letzten Jahren hat sich die Verwendung von vorlackierten Stahlblechen durchgesetzt. Um diese vorlackierten Bleche herzustellen, wird eine organische, schweißbare Lackschicht auf die Oberfläche der Metallbeschichtung aufgetragen.
Das Aushärten dieser Lackschichten bestimmt die endgültige Qualität des vorlackierten Blechs. Typischerweise wird das Aushärten durch Wärmekonvektion verrichtet. Dieses Verfahren verursacht jedoch Probleme mit der Flexibilität hinsichtlich der längeren Produktionszeiten und -kosten.
Eines der wichtigen Elemente von schweißbarem, organischem, lackiertem Blech ist das Design der mechanischen und/oder chemischen Haftung zwischen dem Metallblech und der organischen Lackschicht. Eine Vorbehandlung wird immer am Metallblech vorgenommen, um eine Schicht mit einer geeigneten Zusammensetzung zu erhalten, auf welcher der Lack aufgetragen wird. Ein ausschlaggeben der Faktor bei der Qualität der Lackschicht ist die Verbindung zwischen dieser Vorbehandlungsschicht und der endgültigen Lackschicht. Auf der einen Seite sollte die Verbindung stark genug sein, um eine gute Haftung und einen guten Korrosionsschutz, insbesondere den Schutz gegen Flanschkantenkorrosion sicherzustellen. Auf der anderen Seite sollte die Verbindung ausreichend leitfähig sein, um sehr gute Schweißergebnisse, ganz besonders beim Punktschweißen, zu ermöglichen. Schwermetallreiche Vorbehandlungsschichten, wie z.B. Schichten, die Chromate enthalten, sind gemäß dem Stand der Technik ein Begriff.
Umweltbestimmungen haben jedoch dazu geführt, diese schwermetallreichen, vorbehandelten Schichten zugunsten von schwermetallfreien, vorbehandelten Schichten, z.B. sehr dünne organische Schichten aus Metallkomplexen, sehr dünne Schichten aus Metalloxyden oder Schichten aus. funktionellen Molekühlen, zu vernachlässigen. Diese schwermetallfreien Vorbehandlungen leiden jedoch aufgrund der Insuffizienz der bestehenden Aushärtungsverfahren unter einer verminderten Leistung. hinsichtlich der Haftung und Korrosion.
Das Aushärten der vorlackierten Bleche findet sofort nach dem Lackierungsschritt statt, wenn eine flüssige Lackschicht auf dem Blech vorhanden ist. Während dem Aushärtungsverfahren sollten die nachfolgenden Vorgänge stattfinden:

– Entfernen des Lösungsmittels von der Lackschicht durch Verdunstung des besagten Lösungsmittels;
– Bilden eines Films der Lackschicht: Während das Lösungsmittel entfernt wird, bildet der Lack eine Schicht von höherer Viskosität als der flüssige Lack, bleibt aber weich genug, um die Poren der Vorbehandlungsschicht auszufüllen und bildet daher eine mechanische Verbindung zwischen der organischen Lackschicht und dem Metall;
– Polymerisation: Bilden von chemischen Verbindungen im Inneren der Lackschicht sowie zwischen der Lackschicht und der Vorbehandlungsschicht.

Die beiden letzten Schritte sind dabei unerlässlich, um eine hoch qualitative Haftung innerhalb der Verbindung Vorbehandlungsschicht/Lackschicht zu bilden und werden ferner als die 'Aktivierung' der besagten Verbindung bezeichnet.
Aushärtungsverfahren funktionieren durch das Anwenden von Wärme an der nassen Lackschicht. Die bestehenden Verfahren erlauben jedoch keine optimale Ausführung der oben erwähnten Schritte. Dies trifft deshalb zu, weil sie dazu führen, dass diese Schritte allmählich, nämlich von der Oberseite zur Unterseite der Schicht stattfinden Dies führt dazu, dass die Oberseite der Lackschicht beginnt, einen weichen Film zu bilden, bevor das gesamte Lösungsmittel darunter verdunsten kann. Als Resultat werden Taschen des Lösungsmittels in der Lackschicht eingefangen, was zu Hohlräumen innerhalb der Schicht führt, oder sie brechen durch den oberen Film hervor, wodurch Krater in der Oberfläche gebildet werden. Die ordnungsgemäße Aktivierung der Verbindung zwischen der Vorbehandlungsschicht und der Lackschicht wird durch diese Mängel behindert, was zu einer verminderten Lackhaftung führt. Krater können so groß sein, dass sie das darunter liegende Metall bloßlegen, oder sie können in jedem Fall eine ungleichförmige Leitfähigkeit der resultierenden Schicht herbeiführen. Dies führt letztendlich zu einer minderwertigen Qualität der Erstlackierung und des Decklacks, die auf den vorbehandelten Blechen aufgetragen sind, beispielsweise in der Automobilfabrikanlage.
Das Problem der sich verschlechternden Leitfähigkeit ist besonders kritisch, wenn schwermetallfreie Vorbehandlungsschichten verwendet werden. Schwermetallreiche Schichten neigen weniger zu diesem Problem, das durch das Vorhandensein der Schwermetalle kompensiert wird. In allen Fällen kann jedoch festgestellt werden, dass eine mangelhafte Erscheinung der Oberfläche und verminderte Lackqualität als Resultat von bestehenden Aushärtungsverfahren beobachtet wird.
Im Dokument CA-1196235 wird ein naher Infrarotofen verwendet, um den Lack auszuhärten. Das zitierte Dokument beschreibt eine Fließbandfertigungslinie, einschließlich dem Metallbeschichten, der Vorbehandlung, dem Lackieren und Aushärten durch eine Reihe von nahen Infrarotlampen, wobei die Strahlungsenergie an die Blechdicke, -breite, etc. durch das Regeln der Anzahl der Lampen anpassbar ist, die entsprechend ein- oder ausgeschaltet werden.
Die in diesem Dokument beschriebenen Energiedichten ermöglichen jedoch normalerweise nur ein Aushärten der Lackschicht auf die oben beschriebene Weise, d.h. allmählich von oben nach unten, was zu einer verminderten Qualität der Lackschicht führt, besonders wenn schwermetallfreie Vorbehandlungsschichten aufgetragen werden.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von vorbehandelten Metallblechen bereitzustellen, z.B. für die Automobilindustrie, die eine gute Haftung zwischen dem Blech und der Lackschicht aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein in Anspruch 1 definiertes Verfahren.
Das besagte Verfahren umfasst weiterhin einen Vorbehandlungsschritt, der zu einer Vorbehandlungsschicht auf dem besagten Metallsubstrat führt, wobei der Vorbehandlungsschritt vor dem besagten Lackierungsschritt ausgeführt wird. Gemäß der Erfindung besteht die besagte Lackschicht aus. einem schweißbaren, organischen Lack und der besagte Aushärtungsschritt wird durch nahe Infrarotstrahlung unter Hochenergie mit einer Energiedichte von mindestens 400 kW/m² durchgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet das Erhitzen in Zeitabständen von maximal 2 Sekunden statt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die besagte nahe Infrarotstrahlung in einem nahen Infrarotofen, umfassend eine Vielzahl von nahen Infrarotlampen, durchgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die besagte Vorbehandlungsschicht aus einer schwermetallfreien Schicht.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann ferner einen Metallbeschichtungsschritt vor dem Vorbehandlungsschritt umfassen, wobei der besagte Metallbeschichtungsschritt in der gleichen Fließbandfertigungslinie durchgeführt wird, wie der besagte Vorbehandlungsschritt, der besagte Lackierungsschritt und der besagte Aushärtungsschritt. Der besagte Metallbeschichtungsschritt kann aus einer Gruppe ausgewählt werden, bestehend aus einem Elektrogalvanisierungsschritt und einem Feuerverzinkungsschritt.
Das besagte Erhitzen kann auf einer Seite des besagten Substrats oder auf beiden Seiten des besagten Substrats stattfinden.
In der Ausführungsform, in der das Erhitzen auf beiden Seiten stattfindet, kann das Substrat auf beiden Seiten lackiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine erste Energiedichte in einem ersten Teil des besagten Ofens angewendet und eine zweite Energiedichte wird in einem zweiten Teil des besagten Ofens angewendet, wobei die besagte erste Energiedichte höher liegt als die besagte zweite Energiedichte.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fließbandfertigungslinie gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 stellt ein Diagramm dar, das die Aushärtungszeiten als Funktion der Blechdicke aufzeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein in Anspruch 1 definiertes Verfahren zur Herstellung eines vorlackierten Metallsubstrats in Form von Blechen, wobei die Lackschicht aus einem schweißbaren Lack besteht, einschließlich der Schritte des Lackierens und des Aushärtens der Lackschicht nach dem Lackieren und bevorzugt den Schritt einer Vorbehandlung des Metallbleches vor dem besagten Lackierungsschritt umfasst. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders für schwermetallfreie Vorbehandlungsschichten geeignet. Die Hauptkomponente der vorliegenden Erfindung ist die ordnungsgemäße Aktivierung der Verbindung zwischen der Vorbehandlungsschicht und einer flüssigen, organischen Lackschicht. Die Vorbehandlungsschicht ist bereits vor dem Auftragen eines Lösungsmittels oder eines schweißbaren Lacks auf Wasserbasis getrocknet und hat einen Film oder eine Umsetzungsschicht auf dem Metall gebildet. Auf diese Schicht sollte eine schweißbare Lackschicht sehr stark verbunden werden, um eine gute Haftung und Korrosionsleistung, jedoch auch eine gute Schweißbarkeit zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung schlägt die Verwendung von naher Infrarotstrahlung unter Hochenergie mit einer Energiedichte von mindestens 400 kW/m² vor, um die gesamte Lackschicht innerhalb sehr kurzer Zeit, die unter 3 Sekunden, bevorzugt unter 2 Sekunden liegt, zu erhitzen.
Es ist die Strahlung unter Hochenergie, die die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung im Vergleich zu bestehenden Verfahren erzeugt. Die nahe Infrarotstrahlung unter Hochenergie wird durch die gesamte Lackschicht absorbiert und durch Wärmeleitung in das Blech übertragen. Die Wärmeübertragung an der Verbindung Polymer/Metall findet relativ schnell statt, während der Wärmetransport in das Metall sehr schnell stattfindet. Dies bedeutet, dass innerhalb des oben besagten kurzen Zeitraums die Lackschicht und das darunter liegende Blech auf eine ähnliche Temperatur erwärmt werden. Die Wärme durchdringt rasch die Lackschicht, die in ihrer Gesamtheit erwärmt wird, wodurch die Lösungsmittel effektiv entfernt werden können, bevor die Ausbildung der Lackschicht in einen Film eingeleitet wird. Während der anschließenden Filmbildung und Polymerisation findet keine Bildung von Kratern oder Hohlräumen statt, sodass eine optimale Aktivierung der Verbindung zwischen der Vorbehandlungsschicht und der weichen (lösungsmittelfreien) Lackschicht stattfinden kann.
Ein sehr hoher Energieaufwand wird in nur kurzer Zeit mit naher Infrarotstrahlung erreicht, die über eine Energiespitze bei einer Wellenlänge von etwa 1 Mikron verfügt. Energiedichten von 400 kW/m² und darüber sind notwendig, um die oben beschriebene Aktivierung zu ermöglichen. Handelsübliche nahe Infrarotlampen, die in kurzen Abständen zueinander aufgestellt werden und reflektierendes, hitzebeständiges Material zusammen mit Luftkühlung oder hoch reflektierende Aluminiumspiegel zusammen mit Wasserkühlung einsetzen, ermöglichen solch hohe Energiedichten über einen längeren Zeitraum hinaus.
Die maximale Energiedichte (in kW/m²) der Anzahl der Lampen kann durch die maximale Leistung jeder Lampe (z.B. 4 kW/10 Zoll) und der Lampendichte in Breitenrichtung (z.B. 1 Zoll zwischen zwei Lampen) und in Beschichtungsrichtung (z.B. 4 Lampen mit je 10 Zoll Länge innerhalb von 1 m) beeinflusst werden.
Innerhalb des Anwendungsbereichs dieser Erfindung können verschiedene Vorbehandlungen aufgetragen werden. Die Vorbehandlungsschicht ist bevorzugt dünn: ungefähr 0,1 bis 1 μm. Diese Schicht kann durch eine alkalihaltige Passivierung der Metallschicht erhalten werden. Bevorzugt ist diese Schicht jedoch eine dünne, organische Schicht, umfassend Epoxydharz, Polyester oder Polyurethan mit dem Zusatz von komplexen Metallionen, wie z.B. Zr oder Ti. Eine weitere Vorbehandlungsschicht, die innerhalb des Anwendungsbereiches der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist eine Schicht umfassend funktionelle Molekühle, wie z.B. Silane oder spontan zusammenbauende Moleküle, die in der Lage sind, starke Verbindungen zu bilden und den Korrosionswiderstand zu verbessern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Metallsubstrat keiner Vorbehandlung vor dem Lackieren ausgesetzt. In dieser Ausführungsform ermöglicht der rasche und hohe Energieaufwand, bevorzugt durch nahe Infrarotstrahlung von hoher Energie, eine gute Aktivierung der Verbindung zwischen der Oberfläche des Metallsubstrats und der Lackschicht zu erzielen.
Geeignete Lacke, die verwendet werden können, basieren z.B. auf Fe₃P oder auf Zn-Partikeln als leitfähige Pigmente. Die verwendeten Lacke sind Flüssigkeit enthaltende Lösungsmittel, wie z.B. Lösungsmittel auf Wasser- oder organischer Basis.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Strahlung auf einer Seite oder auf zwei Seiten eines Metallblechs angewendet werden. Es hat sich herausgestellt, dass Aushärtungsverfahren auf einer Seite ein gutes Ergebnis bei Blechdicken von bis zu 1,2 mm abgeben. Bis zu dieser Dicke ermöglicht das Infraroterwärmen auf einer Seite das beschriebene, globale Erwärmen der Lackschicht mit einer anschließenden ausgezeichneten Qualität der Lackschicht. Für höhere Dicken wird die Strahlung auf zwei Seiten für Bleche empfohlen, die auf einer Seite lackiert sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft im Fall von Blechen, die auf zwei Seiten lackiert sind. Falls diese Bleche einer zweiseitigen Strahlung ausgesetzt werden, kann dieselbe Aushärtungsqualität in einer kürzeren Strahlungszeit erzielt werden, als bei demselben Blech, das nur auf einer Seite lackiert ist. Dieser Effekt besteht aufgrund der größeren Wärmeabsorption durch die Lackschicht im Vergleich zu der Metalloberfläche, die ein hohes Reflexionsvermögen vorweist. Dies wird durch die in Tabelle I enthaltenen Laborresultate dargestellt, die für das Aushärten eines 0,75 mm dicken, verzinkten Blechs gelten, wobei eine Lackschicht auf Zn-Basis darauf aufgetragen ist. Spalte eins zeigt die Bestrahlungszeit in Sekunden und die Energieleistung der Lampen in Prozent (100% entspricht der maximalen Energiedichte). Die angezeigten Temperaturen sind die Lacktemperaturen, gemessen mit einem Pyrometer, nach den festgelegten Zeitabständen.
Eine Temperatur von ±170°C wird am Ende des Aushärtungsabstands benötigt, um eine optimale Lackqualität zu ergeben. Aus Tabelle I ist klar ersichtlich, dass ein zweiseitiges Erwärmen zu einer Reduktion der Aushärtungs zeiten führt. Tabelle II stellt den Effekt einer zusätzlichen Lackschicht auf der anderen Seite des Metallblechs dar: Nur aufgrund dieser Lackschicht ist die Temperatur am Ende des gleichen Zeitabstands bei derselben Strahlungsenergie höher. Dies bedeutet, dass die Bleche mit zweiseitiger Beschichtung, die durch zweiseitige Erwärmung ausgehärtet sind, schneller ausgehärtet werden können, als einseitig lackierte Bleche.
Ein sehr hoher Energieaufwand in der Lackschicht innerhalb einer kurzen Zeit steht mit örtlich hohen Konzentrationen von Lösungsmitteln in Beziehung. Damit die Aktivierung der Verbindung bei hohen Geschwindigkeiten stattfinden kann, ist es wünschenswert, die Lösungsmittel und/oder das Wasser ziemlich rasch zu entfernen. Erstens ist das Mischen des Lösungsmittels mit einer großen Menge Luft für den sicheren Betrieb notwendig, d.h. unterhalb des unteren Berstdrucks. Zweitens ist das rasche Entfernen der gasförmigen Lösungsmittel-/Wasserschicht über dem Lack notwendig, um ein effektives Durchdringen der nahen Infrarotstrahlung in die Lackschicht zu ermöglichen und daher eine gute Effizienz der nahen Infrarotstrahlung zu ermöglichen.
Aufgrund der sehr raschen Aktivierung der besagten Verbindung und der Aushärtung der Lackschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein ebenso rasches Entfernen der Lösungsmittel aus dem Aushärtungsofen möglich. Die Luftgeschwindigkeit, die über der auszuhärtenden Oberfläche angewendet wird, sollte hoch genug sein, um zu einem ausreichenden Abtransport der besagten Lösungsmittel zu führen.
Die vorliegende Erfindung produziert noch weitere Vorteile. Die niedrigen Aktivierungs- und Aushärtungszeiten ermöglichen eine Kombination des nahen Infrarot-Erwärmungsabschnitts (Aushärten des Lacks) und Verzinkung in einer einzigen Fließbandfertigungslinie. Verschiedene Experimente haben ergeben, dass ein bestimmter Temperaturanstieg während dem Aktivieren wünschenswert ist, um eine ausgezeichnete Wechselwirkung zwischen den funktionellen Gruppen der schwermetallfreien Vorbehandlung und den funktionellen Gruppen des Lacks zu erzielen. Diese Temperatur hängt von der Blechdicke ab. Dies bedeutet, dass der Temperaturanstieg an dünnerem Blech durch niedrigere Energiedichten erreicht werden kann, während an dickerem Blech höhere Energiedichten zu empfehlen sind.
Infrarotöfen sind für deren rasche Reaktionszeit bekannt. Eine Veränderung der Dimension (Dicke und/oder Breite) des Blechs kann sehr rasch durch eine Anpassung der Lampenleistung und/oder dem Ausschalten von Lampenabschnitten befolgt werden, um die Breite des Streifens zu regulieren.
Die Gesamtzahl der nahen Infrarotlampen, die in dem Ofen vorhanden sind, hängt von der Geschwindigkeit der Fließbandfertigungslinie und der zu erreichenden Aushärtungszeit ab. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die verwendeten Lampen einen Glühdraht und sind so installiert, dass sich der besagte Draht parallel zur Transportrichtung des Metallblechs durch den Ofen befindet. Die Lampen werden nebeneinander mit geringen Abständen voneinander über die gesamte Breite des Ofens platziert. Die Gesamtofenlänge (Zugabe von mehreren Lampen in einer Reihe) hängt typischerweise von der Geschwindigkeit und Aushärtungszeit des Substrats ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Leistung der ersten Lampengruppe höher eingestellt werden, als die einer zweite Lampengruppe. Die erste Hälfte der Lampen am Anfang vom Ofen kann z.B. auf eine maximale Ausgangsleistung von 90% eingestellt werden, während die zweite Hälfte am Ende auf 50% eingestellt werden kann. Dies kann die Aktivierung der besagten Verbindung unter bestimmten Umständen verbessern.
Aufgrund der sehr kurzen Aushärtungszeiten des schweißbaren Lacks können die Eindringungsverfahren in das Metallsubstrat unterdrücken. Brennhärtbare (galvanisierte) Stahl- oder Aluminiumbleche sind durch ihre Erhöhung der Härte aufgrund eines zusätzlichen, organischen Beschichtungsverfahrens gekennzeichnet, wie z.B. das Einbrennen auf einer Erstlackierung 15 bis 20 Minuten lang bei etwa 170°C, das z.B. in einer Automobilfabrik stattfindet. Vorlackierte Bleche, die gemäß dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt werden, werden zunächst verformt, in eine Fahrzeugkarosserie eingebaut und dann weiter durch aufeinander folgende Lackschichten bedeckt: dem E-Lack, dem Porenschließer, dem Erstlack und dem Decklack. Ein Vorteil von brennhärtbaren Blechen ist, dass diese einen reduzierten Widerstand gegen das Verformen in Tiefziehgeräten aufweisen und dann einen wichtigen Teil ihrer mechanischen Eigenschaften durch das Brennhärte-Phänomen erlangen. Diese Brennhärtefähigkeit kann jedoch in der Aushärtungsphase des Vorlackierungsverfahrens eliminiert werden, wenn dieses Aushärten zu viel Zeit in Anspruch nimmt. Die hohe Geschwindigkeit des nahen Infrarot-Aushärtungsverfahrens gemäß der Erfindung ermöglicht es, das Eindringverfahren in das Blech bei höheren Temperaturen im Vergleich zu der Wärmekonvektionsaushärtung zu unterdrücken und bewahrt somit die Brennhärtbarkeit des Blechs.
BEISPIEL EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 stellt eine schematische Sicht einer Fließbandfertigungslinie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Metallsubstrat 1 in der Form eines fortlaufenden Blechs oder Streifens wird durch eine Reihe von aufeinander folgenden Phasen geführt: Die Vorbehandlungsphase 2, die Lufttrocknungsphase 3, die Lackierungsphase 4, die Aushärtungsphase 5 und die Abkühlphase 6. In der dargestellten Ausführungsform wird die Vorbehandlung durch einen ersten Satz Rollen 7 durchgeführt und das Lackieren findet durch einen zweiten Satz Rollen 8 statt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aushärtungsofen gemäß der vorliegenden Erfindung nahe Infrarotlampen auf jeder Seite des Substrats, wobei jede Lampe maximal 4,4 kW pro 10 Zoll erzeugt.
Die Lampen werden in einem Abstand von 2 cm voneinander über die Breite des Ofens platziert und auf solche Weise installiert, dass die Hitze erzeugenden Drähte parallel zu der Richtung angeordnet sind, in welcher das Metallsubstrat transportiert wird.
Die Energieausgabeleistung der Lampen lässt sich auf die Dicke und Breite des Substrats einstellen, sodass sich die Energiedichte auf einer Seite zwischen 400 kW/m² und 800 kW/m² einstellen lässt. Für eine zweiseitige Be strahlung führt dies zu einem Maximum von 1600 kW/m². Die Strecke zwischen dem Blech und der nahen Infraroteinheit beträgt 20 mm. Typische Aushärtungszeiten für ein galvanisierte Stahlblech mit einer Dicke von 0,75 mm werden in Tabelle I und II dargestellt.
2 ist eine graphische Darstellung, wobei die Aushärtungszeit mit dem Verfahren gemäß der Erfindung als eine Funktion der Blechdicke bei einem Zn-Partikel enthaltenden Lack dargestellt ist. Die dargestellte Kurve gilt für die maximale nahe Infrarot-Energiedichte durch zweiseitiges Beheizen (1600 kW/m²). Die Kurve stellt dar, dass diese maximale Dichte das Aushärten innerhalb von 2 Sekunden von einer Blechdicke von bis zu 1,75 mm effektiv ermöglicht. Bei einer reduzierten Dichte, z.B. bei dem einseitigen Beheizen bei 400 kW/m², ist das Aushärten eines 0,5 mm dicken Blechs immer noch innerhalb desselben Abstands von 2 Sekunden möglich. Ein effektives Aushärten kann ebenso durch das Anwenden von mehr Leistung am Anfangsteil und weniger Leistung am Endteil des Ofens, z.B. 80% in der ersten und 20% in der zweiten Hälfte, erreicht werden.
Tabelle I (Zn-Partikel enthaltender Lack)
Tabelle II (Fe₃P-Partikel enthaltender Lack)

Claims

Verfahren zur Herstellung einer schweißbaren, organischen Lackschicht auf mindestens einer Seite eines Metall- oder metallbeschichteten Substrats zur Herstellung von vorlackierten Metallblechen, wobei das besagte Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Lackieren einer Seite des besagten Substrats, was zu einer schweißbaren, organischen Lackschicht führt, – Aushärten der besagten Lackschicht durch die Anwendung naher Infrarotstrahlung (NIR) unter Hochenergie, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedichte der besagten nahen Infrarotstrahlung, die während dem besagten Aushärtungsschritt auf einer Seite des besagten Substrats angewendet wird, mindestens 400 kW/m² beträgt, und dass das besagte Aushärten in einem Zeitabstand von weniger als 3 Sekunden erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Vorbehandlungsschritt, der zu einer Vorbehandlungsschicht auf dem besagten Metallsubstrat führt, wobei der besagte Vorbehandlungsschritt vor dem besagten Lackierungsschritt ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die besagte nahe Infrarotstrahlung in einem eine Vielzahl an nahen Infrarotlampen umfassenden nahen Infrarotofen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Energieleistung der besagten Lampen variierbar ist, so dass die Gesamtenergiedichte, die auf der einen Seite des Substrats angewendet wird, zwischen 400 kW/m² und 800 kW/m² verändert werden kann.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die besagte Vorbehandlungsschicht eine schwermetallfreie Schicht ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die besagten Schritte in einer Fließbandfertigungslinie ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Metallbeschichtungsschritt, z.B. ein Verzinkungsschritt, und ein Vorbehandlungsschritt vor den besagten Lackierungs- und Aushärtungsschritten in der besagten Fließbandfertigungslinie ausgeführt wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das besagte Substrat auf einer Seite lackiert wird, und das besagte Erwärmen auf der besagten Seite, die lackiert ist, angewendet wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das besagte Substrat auf einer Seite lackiert wird, und wobei das besagte Erwärmen auf beiden Seiten angewendet wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das besagte Substrat auf beiden Seiten des besagten Substrats lackiert wird, und wobei das besagte Erwärmen auf beiden Seiten angewendet wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 10, wobei eine erste Energiedichte in einem ersten Teil des besagten Ofens, und eine zweite Energiedichte in einem zweiten Teil des besagten Ofens angewendet wird, wobei die besagte erste Energiedichte höher liegt, als die besagte zweite Energiedichte.