DE69913199T2 - Stahldraht mit glänzender oberfläche - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen beschichteten Stahldraht, der eine glänzende farbige Oberfläche aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Stahldrahtes mit einer glänzenden farbigen Oberfläche.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Eine Anzahl von Versuchen wurde bereits unternommen, um einem Stahldraht eine glänzende Oberfläche zu geben und ein annehmbares Niveau an Glanz während der Lebensdauer des Drahtes beizubehalten. All diese Versuche weisen jedoch einige größere Nachteile auf.
  • Einer dieser Versuche bestand im Galvanisieren eines Stahldrahtes und Emaillieren des galvanisierten Stahldrahtes, so dass ein lackierter Draht erzielt wird. Solch ein lackierter Draht weist einerseits den Vorteil, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf Grund der Zweifachschicht "Zink + Lack" zu besitzen, sowie andererseits den Vorteil auf, eine Vielfalt von Farben anzubieten. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass für Anwendungen, wo der Draht hohen mechanischen Verformungen unterworfen ist, der Lack auf Grund seines ihm innewohnenden Mangels an Zähigkeit nicht auf der Oberfläche des Drahtes haftet.
  • Noch ein anderes Problem ist der relativ hohe Reibungskoeffizient von Lackbeschichtungen. Dies verlangsamt beträchtlich die Geschwindigkeit der nachfolgenden Verarbeitung des lackierten Stahldrahtes.
  • US-A-4 358 887 offenbart ein Rohr, das feuerverzinkt und mit Polyester kunststoffbeschichtet ist. Zwischen der Zinkbeschichtung und der Palyesterbeschichtung liegt eine Chromsäuresalzverbindung.
  • EP-A-0 751 453 offenbart einen galvanisierten Streifen. Auf der Zinkbeschichtung liegt eine Haftschicht und auf der Haftschicht liegt eine Polymerbeschichtung wie eine Polyesterbeschichtung mit einem Farbstoff.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen korrosionsbeständigen Stahldraht mit einer glänzenden, vorzugsweise farbigen Oberfläche bereitzustellen.
  • Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stahldraht mit einer typisch metallisch erscheinenden Farbe bereitzustellen.
  • Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stahldraht mit transparent gefärbter Beschichtung bereitzustellen, die ihre Durchsichtigkeit bewahrt.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine haftende Beschichtung eines glänzenden Stahldrahtes bereitzustellen, ohne den ursprünglichen Grad an Glanz des Stahldrahtes zu vermindern.
  • Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein umweltfreundliches Verfahren bereitzustellen, um einem Stahldraht eine glänzende, metallisch erscheinende Farbe zu geben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stahldraht mit einer glänzenden und farbigen Oberfläche bereitgestellt. Der Stahldraht ist mit einer Zwischenbeschichtungsschicht bedeckt, welche dem Stahldraht den Glanz verleiht, und wird des Weiteren unmittelbar darauf mit einem thermoplastischen Polyester überzogen. Dieser Polyester ist transparent. Der Polyester ist gefärbt, z. B. durch Miteinbeziehen eines transparenten Farbmittels, welches dem Polyester in der Form kleiner Körnchen in einem Trägermaterial eines ähnlichen oder des gleichen Polyesters hinzugefügt ist. Das Farbmittel kann organisch sein. Ein unmittelbarer Vorteil ist, dass eine Vielzahl von Ausführungsformen in Abhängigkeit von der Konzentration und der Art des Farbmittels möglich sind. Metallische Farben und fluoreszierende Farben können dem Stahldraht auf diese Weise verliehen werden.
  • Im Vergleich mit einer Lackbeschichtung sind diese transparenten Polyester zäher und weisen einen kleineren Reibungskoeffizienten auf. Eine Reibungskraftprüfung zeigt, dass eine Beschichtung aus Polyäthylenterephthalat einen Reibungswiderstand aufbietet, der dreimal kleiner ist als der Reibungswiderstand einer Zinkbeschichtung.
  • Vorzugsweise besteht die Beschichtung aus einem thermoplastischen Polyester wie Polyäthylenterephthalat ("PET"), Polybutylenterephthalat ("PBT") und Polyäthylennaphtenat ("PEN").
  • Die bevorzugteste Ausführungsform unter diesen ist Polyäthylenterephthalat, da es die besseren Eigenschaften wie hohe Zähigkeit, geringe Feuchtigkeitsaufnahme mit relativ geringen Kosten verbindet.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe "Polyäthylenterephthalat" oder "PET" nicht nur Homopolymere aus Äthylenterephthalat sondern auch Copolymere aus Äthylenterephthalat, die nicht mehr als 20% von anderen copolymerisierten Einheiten enthalten, die z. B. von anderen Säuren als Terephthalsäure wie von Isophthalsäure oder von anderen Glykolen als Äthylenglykol stammen. Das Polymer kann auch Mischungen von Polymeren umfassen, um bestimmte der Eigenschaften desselben zu modifizieren.
  • Die Polyäthylenterephthalat-Beschichtung ist zu mehr als 50% amorph und vorzugsweise zu mehr als 70% amorph. Dies kann durch schnelles Abkühlen nach dem Extrusionsvorgang erzielt werden. Im Vergleich mit einem kristallinen Aufbau der Beschichtung weist eine amorphe Polyäthylenterephthalat-Beschichtung zum Beispiel einen tieferen Glanz auf und ist biegsamer. Im Laufe der Zeit kann jedoch Rekristallisation auftreten. Im Vergleich zu einer PBT-Beschichtung läuft die Rekristallisation bei einer Polyäthylenterephthalat-Beschichtung viel langsamer ab. Dies ist ein Vorteil, der für eine Polyäthylenterephthalat-Beschichtung gegenüber einer PBT-Beschichtung spricht.
  • Im Vergleich zu Beschichtungen mit Polyamiden wie Nylon-6 (PA6) weist eine Poläthylenterephthalat-Beschichtung eine bessere Haftung sowie Haftungserhalt auf, besitzt eine höhere Korrosionsbeständigkeit, eine bessere Beständigkeit gegen ultraviolettes Licht (= bessere Witterungsbeständigkeit) und weist eine geringere Aufnahme von Wasser oder Feuchtigkeit auf und behält als Folge davon in viel besserem Maße seinen ursprünglichen Grad an Transparenz und Glanz. Insbesondere absorbiert die Polyäthylenterephthalat-Beschichtung nur ein Zehntel der Menge an Feuchtigkeit im Vergleich zu einer Nylon-6-Beschichtung unter denselben Bedingungen. Darüber hinaus kann die Anwendung einer Polyäthylenterephthalat-Beschichtung in einer umweltfreundlichen Weise ausgeführt werden, d. h. mit einer wesentlich einfacheren Vorbehandlung ohne den Einsatz von Chromsäuren, die anderenfalls den Grad des Glanzes mindern würden, und ohne den Einsatz von Grundiermitteln, welche ebenfalls den ursprünglichen Grad des Glanzes beeinträchtigen könnten.
  • Ein Weg, um dem Stahldraht den ursprünglichen Glanz zu geben, besteht darin, eine metallische Zwischenbeschichtung wie eine Kupferbeschichtung, eine Kupferlegierungsbeschichtung wie Bronze oder Messing, eine Zinkbeschichtung, eine Zinklegierungsbeschichtung wie eine 95% Zink–5% Aluminiumlegierung, eine Nickelbeschichtung, eine Nickellegierungsbeschichtung, eine Zinnbeschichtung oder eine Zinnlegierungsbeschichtung aufzubringen.
  • Ein anderer Weg, um dem Stahldraht den ursprünglichen Glanz zu geben, besteht darin, eine Zwischenbeschichtung wie eine Kupfer-Zinn-Sulfatbeschichtung oder eine Kupfer-Sulfatbeschichtung aufzubringen.
  • Der Grad des Glanzes des Stahldrahtes kann durch den Glanz der Zwischenbeschichtung des Stahldrahtes entweder vor dem Beschichten mit dem transparenten Polymer oder nach dem Entfernen des transparenten Polymers gemessen werden. Diese quantitative Bestimmung besitzt den Vorteil, dass sie unabhängig von der Farbe des Polymers und der Dicke des Polymers erfolgt. Der Grad des Glanzes des Stahldrahtes kann auch auf dem fertigen Stahldraht, d. h. auf dem mit dem transparenten Polymer beschichteten, quantitativ bestimmt werden, was aber den Nachteil aufweisen kann, dass er von der Farbe des Polymers, wenn vorhanden, und von der Dicke des Polymers abhängig ist.
  • Die quantitative Bestimmung kann entweder durch Bestimmen der Umfangsrauheit des Stahldrahtes oder durch Bestimmen des so genannten L-Werts des Stahldrahtes durchgeführt werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stahldrahtes, der eine glänzende gefärbte Oberfläche aufweist, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • (a) Bereitstellen eines Stahldrahtes;
    • (b) Beschichten des Stahldrahtes mit einer Schicht als Zwischenbeschichtung;
    • (c) Versehen der Zwischenbeschichtung mit einem Grad an Glanz;
    • (d) Färben eines Polymers, z. B. durch Hinzufügen eines Farbmittels zum Polymer, wobei das Polymer ein thermoplastisches Polymer ist;
    • (e) weiteres Beschichten des glänzenden Stahldrahtes mit einem Polymer (16).
  • Das Beschichten des Stahldrahtes mit einer Schicht als Zwischenbeschichtung kann mittels eines Tauchschmelzvorgangs oder mittels eines elektrolytischen Beschichtungsverfahrens ausgeführt werden.
  • Der Zwischenbeschichtungsschicht kann durch Nassziehen des zwischenbeschichteten Stahldrahtes in einem geeigneten Schmiermittel ein erforderlicher Grad an Glanz verliehen werden.
  • Jedoch ist Nassziehen nicht unbedingt notwendig, um den angeforderten Grad an Glanz zu erzielen. Dieser gewünschte Grad an Glanz kann auch auf einem Stahldraht auf seinem Enddurchmesser durch geeignetes Abkühlen des Drahtes, unmittelbar nachdem er das Bad in einem Schmelztauchgalvanisierungsvorgang verlässt, oder durch Elektroplattieren des Stahldrahtes erzielt werden.
  • Das weitere Beschichten mit einem transparenten Polymer kann mittels eines Extrusionsvorgangs ausgeführt werden.
  • Die Erfindung ist besonders auf Stahldrähte, welche hohen mechanischen Verformungen unterworfen sind, anwendbar.
  • Für kohlenstoffarmen Stahldraht, welcher ein Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,20% ist, werden folgende Arten von Drähten hohen mechanischen Verformungen unterworfen: Buchbindedraht, Heftklammerndraht, Webdraht, Matratzendraht, Büroklammerdraht, Kleiderbügeldraht, Kübelgriffdraht, Ankerbandagendraht, Lampenschirmdraht, Dekorationsdraht, Spinndraht, Heftdraht...
  • Ein typischer Durchmesserbereich für Buchbindedraht beträgt von 0,60 mm bis 1,80 mm. Bei kohlenstoffreichem Stahldraht, welcher ein Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,25% ist, kann ein Speichendraht hohen mechanischen Verformungen unterworfen sein. Ein Speichendraht, der gemäß der Erfindung beschichtet ist und eine fluoreszierende Farbe aufweist, kann insbesondere in Bezug auf Sicher heit vorteilhaft sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun genauer mit Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, wobei
  • 1 einen querliegenden Querschnitt eines Stahldrahtes gemäß der Erfindung zeigt.
  • Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
  • 1 stellt einen querliegenden Querschnitt eines Stahldrahtes 10 gemäß der Erfindung dar. Der Stahldraht 10 umfasst einen Stahlkern 12, eine dünne Beschichtung 14 aus nassgezogenem Zink, so dass ein glänzendes Erscheinungsbild erzielt wird, und eine äußere Beschichtung 16 aus transparentem Polyäthylenterephthalat. Die Beschichtung 16 aus Polyäthylenterephthalat umfasst ein transparentes organisches Farbmittel, welches dem Stahldraht 10 ein glänzendes und metallähnliches Erscheinungsbild gibt.
  • Solch ein Stahldraht gemäß der Erfindung kann wie folgt hergestellt werden.
  • Ausgangsmaterial ist eine kohlenstoffarme Drahtstange mit einem Durchmesser von ungefähr 5,5 mm. Diese Drahtstange wird trockengezogen bis zu einem Zwischendurchmesser von 3,0 mm. Der solcherart gezogene Draht wird einer Wärmebehandlung unterzogen und auf diesem Zwischendurchmesser von 3,0 mm schmelztauchgalvanisiert. Der galvanisierte Stahldraht wird nun in einer Seifenlösung bis auf den endgültigen Durchmesser von 1,2 mm nassgezogen. Dieses Nassziehen gibt dem galvanisierten Stahldraht sein glänzendes Erscheinungsbild. Der gezogene Stahldraht wird entfettet, um alle Ziehschmiermittelrückstände von der Oberfläche des Stahldrahtes zu entfernen. Schließlich wird eine transparente Polyäthylenterephthalat-Beschichtung mit transpa renten organischen Farbmitteln auf den Stahldraht aufgebracht. Die Dicke der Polyäthylenterephthalat-Beschichtung beträgt ungefähr 35 Mikrometer (35 μm). Günstigerweise liegen diese Dicken in einem Bereich von 10 μm bis 200 μm, vorzugsweise von 25 μm bis 50 μm auf. Typische Werte sind 35 μm für Buchbindedraht und 50 μm für Speichendraht.
  • Der solcherart erzielte Stahldraht gemäß der Erfindung ist für den Einsatz als Buchbindedraht geeignet. Die Polyäthylenterephthalat-Beschichtung haftet gut am Stahldraht und kann den mechanischen Verformungen widerstehen, welchen ein Draht wie ein Buchbindedraht normalerweise ausgesetzt ist.

Claims (12)

  1. Beschichteter Stahldraht (10) mit einer glänzenden Oberfläche, wobei der Stahldraht (10) einen Stahlkern (12) aufweist, wobei der Stahlkern (12) mit einer Zwischenbeschichtungsschicht (14) und unmittelbar darauf mit thermoplastischem Polyester (16) überzogen ist, wobei der Polyester transparent und gefärbt ist.
  2. Stahldraht gemäß Anspruch 1, wobei die Zwischenbeschichtungsschicht (14) nassgezogen worden ist, um die glänzende Oberfläche bereitzustellen.
  3. Stahldraht gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der thermoplastische Polyester aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polyethylennaphtenat umfasst.
  4. Stahldraht gemäß Anspruch 3, wobei der thermoplastische Polyester Polyethylenterephthalat ist.
  5. Stahldraht gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der thermoplastische Polyester ein transparentes organisches Farbmittel umfasst.
  6. Stahldraht gemäß Anspruch 5, wobei das Farbmittel organisch ist.
  7. Stahldraht gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zwischenbeschichtung eine metallische Beschichtung wie eine Kupferbeschichtung, eine Kupferlegierungsbeschichtung, eine Zinkbeschichtung, eine Zinklegierungsbeschichtung, eine Nickelbeschichtung, eine Nickellegierungsbeschichtung, eine Zinnbeschichtung oder eine Zinnlegierungsbeschichtung ist.
  8. Stahldraht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zwischenbeschichtung eine Beschichtung wie eine Kupfer-Zinn-Sulfatbeschichtung oder eine Kupfer-Sulfatbeschichtung ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Stahldrahtes (10), der eine glänzende Oberfläche aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines Stahlkerns (12); (b) Beschichten des Stahlkerns (12) mit einer Zwischenbeschichtungsschicht (14); (c) Versehen der Zwischenbeschichtung (14) mit einem Grad an Glanz; (d) Verwenden eines transparenten und eingefärbten thermoplastischen Polyesters (16); (e) weiteres Beschichten des glänzenden Stahldrahtes mit dem Polyester (16) unmittelbar auf die Zwischenbeschichtungsschicht (14).
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Beschichten mit der Zwischenbeschichtungsschicht mittels eines Schmelztauchvorgangs ausgeführt wird.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das Versehen der Zwischenbeschichtung mit einem Grad an Glanz durch Nassziehen des beschichteten Stahldrahtes ausgeführt wird.
  12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine weitere Beschichtung mit einem Polymer durch ein Extrusionsverfahren ausgeführt wird.
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