EP2937411A1 - Metal sheet and method for improving the formability of metal sheet - Google Patents

Metal sheet and method for improving the formability of metal sheet Download PDF

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EP2937411A1
EP2937411A1 EP14166085.2A EP14166085A EP2937411A1 EP 2937411 A1 EP2937411 A1 EP 2937411A1 EP 14166085 A EP14166085 A EP 14166085A EP 2937411 A1 EP2937411 A1 EP 2937411A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet
polyvinyl alcohol
coating
aqueous solution
dried
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14166085.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ronald Fluch
Bernhard Strauss
Andreas Muhr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine Stahl GmbH filed Critical Voestalpine Stahl GmbH
Priority to EP14166085.2A priority Critical patent/EP2937411A1/en
Priority to EP15719678.3A priority patent/EP3134497B1/en
Priority to PCT/EP2015/059108 priority patent/WO2015162304A1/en
Publication of EP2937411A1 publication Critical patent/EP2937411A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M173/00—Lubricating compositions containing more than 10% water
    • C10M173/02—Lubricating compositions containing more than 10% water not containing mineral or fatty oils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/201—Work-pieces; preparation of the work-pieces, e.g. lubricating, coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/02—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/04—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing monomers having an unsaturated radical bound to an alcohol or ester thereof; bound to an aldehyde, ketonic, ether, ketal or acetal radical
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/20—Metal working
    • C10N2040/24—Metal working without essential removal of material, e.g. forming, gorging, drawing, pressing, stamping, rolling or extruding; Punching metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/20—Metal working
    • C10N2040/244—Metal working of specific metals
    • C10N2040/246—Iron or steel

Definitions

  • the invention relates to a sheet metal and to a method for improving the formability of a sheet, in which an aqueous solution is applied to the sheet before the sheet is formed and dried, and in a subsequent step, the coated sheet surface is oiled.
  • this forming aid discloses the DE69906555T2 to treat the sheet with an aqueous solution containing zinc and sulfate ions before applying the oil film. Subsequently, the applied solution is dried, which produces a layer with a basis zinchydroxysulfate on the sheet, which layer unfolds a lubricating effect during forming together with an overlying oil film and thus improves the tribological properties of the sheet.
  • This forming aid is relatively difficult to remove from the plate and thus adverse effects in subsequent processing steps of the sheet are unavoidable.
  • such forming aids show adverse effects during welding as well as during the bonding of a formed sheet.
  • the invention has therefore, starting from the above-described prior art, the task of creating a method for improving the formability of a sheet that easy and without particular environmental constraints uncomplicated is applicable, but still easily removable for subsequent steps.
  • the invention achieves the stated object in that an aqueous solution with polyvinyl alcohol is applied to the sheet and then dried.
  • the coating with an aqueous solution containing polyvinyl alcohol (PVA) is comparatively uncomplicated and easy to handle, which simplifies the process according to the invention and thus reduces the production costs of the sheet pretreated in this way for the forming.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • a tensile pressure forming preferably a deep drawing or drawing and deep drawing
  • a thixotropic oil can be distinguished for oiling.
  • polyvinyl alcohol and steel materials can form a particularly strong cohesive connection with a uniform layer thickness.
  • the method according to the invention can be distinguished in the case of a protective-coated sheet, if the aqueous solution is applied to the protective coating with polyvinyl alcohol and dried.
  • this compound forms a particularly stable compound with uniform surface distribution with polyvinyl alcohol, which can ensure complete wetting of the sheet surface with oil.
  • the method can thus reproducibly produce sheets with relatively high tribological properties.
  • the handling of the process can be further facilitated.
  • no special measures for risk reduction are necessary for this method according to the invention, which makes this uncomplicated applicable without special environmental requirements and thus makes cost.
  • the handling of the process can be further simplified if the solution optionally has a defoamer, preferably n-octanol.
  • a hydrophobization of the surface of the sheet can be made possible by adding n-octanol in order to increase the corrosion resistance.
  • this composition may also have a tracer in order to be able to easily recognize the coating according to the invention on the metal sheet, for example by metrological means.
  • tracers substances or chemical elements which are used to detect the presence of certain components and / or their amounts are usually referred to as "tracers". These substances can be, for example, when irradiated with visible light or with ultraviolet Radiation emit fluorescence radiation and are known for various technical applications.
  • the composition can have impurities with in each case not more than 0.05% by weight and not more than 1% by weight in total.
  • High layer thicknesses can be reliably produced if the solution has polyvinyl alcohol up to the solubility limit in water. Among other things, this can avoid that the uniformity of the coating is impaired by disruptive flocculation of polyvinyl alcohol.
  • Comparable simple parameters to be observed for the formation of the solution may result if this solution has 0.5 to 15 wt .-% polyvinyl alcohol.
  • this can result in a sufficiently high tribological property in order to reliably fulfill tight process parameters during forming.
  • this may already be sufficient for a solution with 0.9 to 8 wt .-%, polyvinyl alcohol.
  • aqueous solution with a wet film thickness of 0.1 to 10 microns applied to the plate this may be the uniformity of the layer thickness conducive. Especially a wet film thickness of 1 to 5 ⁇ m can lead to improved tribological properties.
  • aqueous solution has partially hydrolyzed polyvinyl alcohol having a degree of hydrolysis of from 72 to 97 mol%, this can further simplify the process and thus further increase its reproducibility.
  • fully hydrolyzed polyvinyl alcohol having a degree of hydrolysis greater than 97 mol% may additionally show improved tribological properties, as a result of which, for example, the amount of polyvinyl alcohol required can be reduced.
  • the formability of the sheet can be further improved if the sheet is surface- coated with 0.5 to 3 g / m 2 of oil.
  • oil preferably mineral oil, preferably a thixotropic oil, may be distinguished for this purpose.
  • the invention has also set itself the task of creating a sheet with a forming aid, with which a comparatively narrow process window can be adhered to during forming.
  • the coating comprises polyvinyl alcohol, in particular consists thereof.
  • the sheet can be provided with a comparatively high tribological property in order to ensure adequate lubrication even at high forming forces.
  • the layer of polyvinyl alcohol ensures that the sheet is heavily wetted with oil, which can prevent film breakage during forming.
  • the sheet metal can thus steadfastly follow even the tight radii of the forming tools and even adhere to narrow process windows during forming, which can occur especially with thin sheets. This can also be beneficial if this layer consists of polyvinyl alcohol.
  • the layer with polyvinyl alcohol is relatively easy to remove, for example by means of an alkaline cleaning process, and also leads in known cohesive compounds to no adverse effects, especially since polyvinyl alcohol is known from the prior art in adhesive bonds as a primer.
  • polyvinyl alcohol oxidizes without residue in welding or soldering processes and thus can not adversely affect such compounds either.
  • the sheet consists of a steel material, the connection of the coating with polyvinyl alcohol can be facilitated, and thus the forming behavior of the steel sheet can be further improved.
  • the sheet has a protective coating, in particular based on Zn, to which protective coating the coating with polyvinyl alcohol adjoins, synergy effects between protective coating and polyvinyl alcohol can be used to improve their cohesive connection and thus the forming behavior of the sheet can be further improved.
  • a sufficient improvement in the forming behavior of the sheet can be shown if the coating with polyvinyl alcohol has a layer weight of at least 0.5 g / m.sup.- 2, in particular at least 10 g / m.sup.2
  • the properties of the sheet in terms of its workability can be further improved if an oil film at a coating weight of 0.5 to 3 g / m ⁇ 2 adjoins the coating with polyvinyl alcohol.
  • mineral oil preferably a thixotropic oil, may be distinguished for this purpose.
  • the invention may be distinguished when polyvinyl alcohol, in particular in aqueous solution, is used for coating an oil-free sheet to improve the formability of the sheet which has been oiled after coating.
  • this can be of particular importance for steel sheets - especially for sheets with a protective coating preferably Zn-based.
  • Table 1 Experiment overview thin sheet Film thickness [ ⁇ m] Composition of the aqueous solution Sliding friction coefficient ⁇ A - - 0.19 B 1.5 partially hydrolyzed PVA at 7% by weight, 0.13 0.5 ml / l n-octanol and the rest as water C 1.5 fully hydrolyzed PVA at 5% by weight, 0.11 0.5 ml / l n-octanol and the rest as water
  • the inventive sheet 1 (sheet B and C), in contrast to the thin sheet A on the protective coating 2, which has a Zn base, a full-surface covering coating 3 of polyvinyl alcohol.
  • a full surface covering RP4107S oil film 4 is then applied from mineral oil, so as to increase, for example, the corrosion resistance of the sheet 1.
  • the sliding friction coefficients ⁇ were then measured according to the standard ISO 15359, over several tests n on the same sheet A, B and C, which Fig. 2 can be removed.
  • Table 2 shows those sliding friction coefficients ⁇ , which are averaged over several tests n on the same sheet A, B and C, respectively.
  • the forming aids according to the invention on the thin sheets B and C outstanding tribological properties, which comes at least by significantly reduced sliding friction in relation to thin sheet A expression.
  • the coating 3 according to the invention of polyvinyl alcohol in the thin sheets B and C leads to no deterioration of the sliding friction coefficient ⁇ over the number of tests n.
  • the thin sheets B and C can still guarantee low sliding friction coefficients ⁇ even in the last attempt.
  • the coating 3 can therefore steadfast ensure a particularly low coefficient of sliding friction ⁇ .
  • Fig. 2 to recognize that with fully hydrolyzed polyvinyl alcohol having a degree of hydrolysis greater than 97 mol .-% in the aqueous solution, a small proportion in comparison with the solution of sheet B sufficient to ensure improved tribological properties.

Abstract

Es wird ein Blech (1) und ein Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit eines Blechs (1) gezeigt, bei dem vor dem Umformen des Blechs (1) eine wässrige Lösung auf das Blech (1) aufgebracht und danach getrocknet wird und in einem nachfolgenden Schritt die damit beschichtete Blechoberfläche geölt wird. Um kostengünstig ein besonders umformbares Blech (1) schaffen zu können, wird vorgeschlagen, dass auf das Blech (1) eine wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und getrocknet wird.A sheet (1) and a method for improving the formability of a sheet (1) are shown, in which an aqueous solution is applied to the sheet (1) before the sheet (1) is formed and then dried, and in a subsequent step the coated sheet surface is oiled. In order to be able to provide a particularly deformable sheet (1) cost-effectively, it is proposed that an aqueous solution of polyvinyl alcohol be applied to the sheet (1) and dried.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blech und ein Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit eines Blechs, bei dem vor dem Umformen des Blechs eine wässrige Lösung auf das Blech aufgebracht und getrocknet wird und in einem nachfolgenden Schritt die damit beschichtete Blechoberfläche geölt wird.The invention relates to a sheet metal and to a method for improving the formability of a sheet, in which an aqueous solution is applied to the sheet before the sheet is formed and dried, and in a subsequent step, the coated sheet surface is oiled.

Diverse Umformhilfen für schutzbeschichtete Bleche sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise ein Ölfilm am Blech.Various forming aids for protective coated sheets are known from the prior art, for example, an oil film on the sheet.

Zur Weiterbildung dieser Umformhilfe offenbart die DE69906555T2 , das Blech vor dem Auftragen des Ölfilms mit einer wässrigen Lösung zu behandeln, die Zink- und Sulfationen enthält. Anschließend wird die aufgetragene Lösung getrocknet, was auf dem Blech eine Schicht mit einer Zinkhydroxysulfat Basis erzeugt, welche Schicht beim Umformen gemeinsam mit einem darüber liegenden Ölfilm eine schmierende Wirkung entfaltet und so die tribologischen Eigenschaften des Blechs verbessert. Nachteilig ist jedoch, dass diese Umformhilfe vergleichsweise schwierig vom Blech entfernt und damit nachteilige Effekte bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten des Blechs nicht zu vermeiden sind. Zudem zeigen derartige Umformhilfen nachteilige Effekte beim Schweißen als auch beim Verkleben eines umgeformten Blechs.For further development of this forming aid discloses the DE69906555T2 to treat the sheet with an aqueous solution containing zinc and sulfate ions before applying the oil film. Subsequently, the applied solution is dried, which produces a layer with a basis zinchydroxysulfate on the sheet, which layer unfolds a lubricating effect during forming together with an overlying oil film and thus improves the tribological properties of the sheet. The disadvantage, however, that this forming aid is relatively difficult to remove from the plate and thus adverse effects in subsequent processing steps of the sheet are unavoidable. In addition, such forming aids show adverse effects during welding as well as during the bonding of a formed sheet.

Die Erfindung hat sich daher ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit eines Blechs zu schaffen, das einfach und ohne besondere Umweltauflagen unkompliziert anwendbar ist, dennoch aber für nachfolgende Verfahrensschritte leicht entfernbar ist.The invention has therefore, starting from the above-described prior art, the task of creating a method for improving the formability of a sheet that easy and without particular environmental constraints uncomplicated is applicable, but still easily removable for subsequent steps.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass auf das Blech eine wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und danach getrocknet wird.The invention achieves the stated object in that an aqueous solution with polyvinyl alcohol is applied to the sheet and then dried.

Wird auf das Blech eine wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und danach getrocknet, kann zunächst auf verfahrenstechnische Weise reproduzierbar eine besonders gleichmäßige Schicht auf dem Blech erzeugt werden. Überraschend stellte sich jedoch zudem heraus, dass sich in Kombination mit dem Ölfilm des Blechs dessen tribologischen Eigenschaften erheblich verbessern. Selbst unter Umformbedingungen hoher Kontaktbeanspruchung konnte ausreichend den auftretenden Schädigungsmechanismen entgegengewirkt und zugleich für auch ausreichende Reibbedingungen zum Erreichen einer hohen Prozessqualität gesorgt werden. Dies führte dazu, dass selbst enge Prozessfenster vom erfindungsgemäß beschichteten Blech eingehalten werden konnten. Außerdem konnte festgestellt werden, dass Öl besonders gut an der Beschichtung mit Polyvinylalkohol haftet, sodass reproduzierbar ein für ein Umformen vorbereitetes Blech geschaffen werden kann, was selbst lange Lagerzeiten standhält. Zudem ist die Beschichtung mit einer wässrigen Lösung, enthaltend Polyvinylalkohol (PVA), vergleichsweise unkompliziert und einfach handhabbar, was das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht und damit die Herstellungskosten des derart für das Umformen vorbehandelten Blechs reduziert.If an aqueous solution with polyvinyl alcohol is applied to the sheet and then dried, a particularly uniform layer can be reproducibly produced on the sheet in a procedural manner. Surprisingly, however, it also turned out that, in combination with the oil film of the sheet, its tribological properties improve considerably. Even under high contact stress forming conditions, it was possible to sufficiently counteract the damage mechanisms that occurred and at the same time ensure sufficient friction conditions to achieve a high process quality. As a result, even narrow process windows of the sheet coated according to the invention could be maintained. In addition, it was found that oil adheres particularly well to the coating with polyvinyl alcohol, so that reproducibly prepared for forming a metal sheet can be created, which withstands even long storage times. In addition, the coating with an aqueous solution containing polyvinyl alcohol (PVA) is comparatively uncomplicated and easy to handle, which simplifies the process according to the invention and thus reduces the production costs of the sheet pretreated in this way for the forming.

Im Allgemeinen wird erwähnt, dass unter Umformen insbesondere ein Zugdruckumformen, vorzugsweise ein Tiefziehen bzw. Streck und Tiefziehen, verstanden werden kann, was beispielsweise zur Herstellung von Karosserieteilen Anwendung finden kann. Weiter wird im Allgemeinen erwähnt, dass sich zum Beölen ein thixotropes Öl auszeichnen kann.In general, it is mentioned that under reshaping in particular a tensile pressure forming, preferably a deep drawing or drawing and deep drawing, can be understood, which can be used, for example, for the production of body parts. Furthermore, it is generally mentioned that a thixotropic oil can be distinguished for oiling.

Wird auf ein aus einem Stahlwerkstoff bestehendes Blech die wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und getrocknet, kann dies das Verfahren in der Handhabung erleichtern. Polyvinylalkohol und Stahlwerkstoffe können nämlich eine besonders feste stoffschlüssige Verbindung mit gleichmäßiger Schichtdicke ausbilden.If the aqueous solution with polyvinyl alcohol is applied and dried on a sheet consisting of a steel material, this can make the process easier to handle. Namely, polyvinyl alcohol and steel materials can form a particularly strong cohesive connection with a uniform layer thickness.

Besonders kann sich das erfindungsgemäße Verfahren bei einem schutzbeschichteten Blech auszeichnen, wenn auf dessen Schutzbeschichtung die wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und getrocknet wird. Vorzugsweise bei Schutzbeschichtung auf Zn-Basis geht diese mit Polyvinylalkohol eine besonders standfeste Verbindung mit gleichmäßiger Oberflächenverteilung ein, was eine vollständige Benetzung der Blechoberfläche mit Öl sicherstellen kann. Das Verfahren kann damit Bleche mit vergleichsweise hohen tribologischen Eigenschaften reproduzierbar erzeugen.In particular, the method according to the invention can be distinguished in the case of a protective-coated sheet, if the aqueous solution is applied to the protective coating with polyvinyl alcohol and dried. Preferably, with Zn-based protective coating, this compound forms a particularly stable compound with uniform surface distribution with polyvinyl alcohol, which can ensure complete wetting of the sheet surface with oil. The method can thus reproducibly produce sheets with relatively high tribological properties.

Weist die Lösung Polyvinylalkohol, als Rest Wasser sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen auf, kann die Handhabung des Verfahrens weiter erleichtert werden. Zudem sind für dieses erfindungsgemäße Verfahren keine besonderen Maßnahmen zur Gefahrenreduktion notwendig, was dieses ohne besondere Umweltauflagen unkompliziert anwendbar und damit kostengünstig macht. Die Handhabung des Verfahrens kann weiter vereinfacht werden, wenn die Lösung optional einen Entschäumer, vorzugsweise n-Octanol, aufweist. Neben der entschäumenden Wirkung kann durch Zugabe von n-Octanol eine Hydrophobierung der Oberfläche des Blechs ermöglicht werden, um damit die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Optional kann diese Zusammensetzung auch noch einen Tracer aufweisen, um die erfindungsgemäße Beschichtung am Blech einfach erkennen zu können, beispielsweise mit messtechnischen Mitteln.If the solution comprises polyvinyl alcohol, the remainder being water and also unavoidable impurities due to the production, the handling of the process can be further facilitated. In addition, no special measures for risk reduction are necessary for this method according to the invention, which makes this uncomplicated applicable without special environmental requirements and thus makes cost. The handling of the process can be further simplified if the solution optionally has a defoamer, preferably n-octanol. In addition to the defoaming effect, a hydrophobization of the surface of the sheet can be made possible by adding n-octanol in order to increase the corrosion resistance. Optionally, this composition may also have a tracer in order to be able to easily recognize the coating according to the invention on the metal sheet, for example by metrological means.

Im Allgemeinen wird erwähnt, dass Substanzen bzw. chemische Elemente, die eingesetzt werden, um die Anwesenheit bestimmter Komponenten und/oder deren Mengen zu erkennen, üblicherweise als "Tracer" bezeichnet werden. Diese Substanzen können beispielsweise beim Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultra-violetter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussenden und sind für unterschiedli-che technische Einsatzgebiete bekannt. Im Allgemeinen wird weiter erwähnt, dass die Zusammensetzung Verunreinigungen mit jeweils maximal 0,05 Gew.-% und ge-samt höchstens 1 Gew.-% aufweisen kann.In general, it is mentioned that substances or chemical elements which are used to detect the presence of certain components and / or their amounts are usually referred to as "tracers". These substances can be, for example, when irradiated with visible light or with ultraviolet Radiation emit fluorescence radiation and are known for various technical applications. In general, it is further mentioned that the composition can have impurities with in each case not more than 0.05% by weight and not more than 1% by weight in total.

Hohe Schichtdicken können verlässlich erzeugt werden, wenn die Lösung Polyvi-nylalkohol bis zur Löslichkeitsgrenze in Wasser aufweist. Dies kann unter anderem vermeiden, dass die Gleichmäßigkeit der Beschichtung durch störende Ausflockungen von Polyvinylalkohol beeinträchtigt wird.High layer thicknesses can be reliably produced if the solution has polyvinyl alcohol up to the solubility limit in water. Among other things, this can avoid that the uniformity of the coating is impaired by disruptive flocculation of polyvinyl alcohol.

Vergleichsweise einfache einzuhaltende Parameter zur Ausbildung der Lösung können sich ergeben, wenn diese Lösung 0,5 bis 15 Gew.-% Polyvinylalkohol aufweist. Zudem kann sich damit eine ausreichend hohe tribologische Eigenschaft ergeben, um enge Prozessparameter beim Umformen verlässlich erfüllen zu können. Optional kann hierfür bereits eine Lösung mit 0,9 bis 8 Gew.-%, Polyvinylalkohol ausreichen.Comparable simple parameters to be observed for the formation of the solution may result if this solution has 0.5 to 15 wt .-% polyvinyl alcohol. In addition, this can result in a sufficiently high tribological property in order to reliably fulfill tight process parameters during forming. Optionally, this may already be sufficient for a solution with 0.9 to 8 wt .-%, polyvinyl alcohol.

Wird die wässrige Lösung mit einer Nassfilmdicke von 0,1 bis 10 µm auf das Blech aufgebracht, kann dies der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke förderlich sein. Besonders eine Nassfilmdicke mit 1 bis 5 µm kann zu verbesserten tribologischen Eigenschaften führen.If the aqueous solution with a wet film thickness of 0.1 to 10 microns applied to the plate, this may be the uniformity of the layer thickness conducive. Especially a wet film thickness of 1 to 5 μm can lead to improved tribological properties.

Weist die wässrige Lösung teilhydrolysierten Polyvinylalkohol mit einem Hydrolyse-grad von 72 bis 97 Mol.-% auf, kann dies das Verfahren weiter vereinfachen und damit dessen Reproduzierbarkeit weiter erhöhen. Insbesondere vollhydrolysierter Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad größer 97 Mol.-% kann zusätzlich verbesserte tribologische Eigenschaften zeigen, wodurch beispielsweise die Menge an benötigtem Polyvinylalkohol reduziert werden kann.If the aqueous solution has partially hydrolyzed polyvinyl alcohol having a degree of hydrolysis of from 72 to 97 mol%, this can further simplify the process and thus further increase its reproducibility. In particular, fully hydrolyzed polyvinyl alcohol having a degree of hydrolysis greater than 97 mol% may additionally show improved tribological properties, as a result of which, for example, the amount of polyvinyl alcohol required can be reduced.

Die Umformbarkeit des Blechs kann sich weiter verbessern, wenn das Blech mit 0,5 bis 3 g/m∧2 Öl oberflächenbeschichtet wird. Insbesondere Mineralöl, vorzugsweise ein thixotropes Öl, kann sich hierfür auszeichnen.The formability of the sheet can be further improved if the sheet is surface- coated with 0.5 to 3 g / m 2 of oil. In particular, mineral oil, preferably a thixotropic oil, may be distinguished for this purpose.

Die Erfindung hat sich zudem die Aufgabe gestellt, ein Blech mit einer Umformhilfe zu schaffen, mit dem ein vergleichsweise enges Prozessfenster beim Umformen eingehalten werden kann.The invention has also set itself the task of creating a sheet with a forming aid, with which a comparatively narrow process window can be adhered to during forming.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Blechs dadurch, dass die Beschichtung Polyvinylalkohol aufweist, insbesondere daraus besteht.The invention achieves the stated object with regard to the sheet in that the coating comprises polyvinyl alcohol, in particular consists thereof.

Weist die Beschichtung Polyvinylalkohol auf, kann das Blech mit einer vergleichsweise hohen tribologischen Eigenschaft versehen werden, um selbst bei hohen Umformkräften eine ausreichende Schmierung sicherzustellen. Die Schicht mit Polyvinylalkohol sorgt nämlich für eine starke Benetzung des Blechs mit Öl, was einen Filmabriss beim Umformen vermeiden kann. Das Blech kann so standfest selbst engen Radien der Umformwerkzeuge folgen und selbst enge Prozessfenster beim Umformen einhalten, was gerade bei Feinblechen eintreten kann. Hiezu kann zudem förderlich sein, wenn diese Schicht aus Polyvinylalkohol besteht. Außerdem ist die Schicht mit Polyvinylalkohol verhältnismäßig einfach entfernbar, beispielsweise mithilfe eines alkalischen Reinigungsprozesses, und führt zudem bei bekannten stoffschlüssigen Verbindungen zu keinen nachteiligen Effekten, zumal Polyvinylalkohol aus dem Stand der Technik bei Klebeverbindungen als Haftvermittler bekannt ist. Außerdem oxidiert Polyvinylalkohol bei Schweiß- oder Lötverfahren rückstandslos und kann damit auch solche Verbindungen nicht nachteilig beeinflussen.If the coating has polyvinyl alcohol, the sheet can be provided with a comparatively high tribological property in order to ensure adequate lubrication even at high forming forces. The layer of polyvinyl alcohol ensures that the sheet is heavily wetted with oil, which can prevent film breakage during forming. The sheet metal can thus steadfastly follow even the tight radii of the forming tools and even adhere to narrow process windows during forming, which can occur especially with thin sheets. This can also be beneficial if this layer consists of polyvinyl alcohol. In addition, the layer with polyvinyl alcohol is relatively easy to remove, for example by means of an alkaline cleaning process, and also leads in known cohesive compounds to no adverse effects, especially since polyvinyl alcohol is known from the prior art in adhesive bonds as a primer. In addition, polyvinyl alcohol oxidizes without residue in welding or soldering processes and thus can not adversely affect such compounds either.

Besteht das Blech aus einem Stahlwerkstoff, kann die Anbindung der Beschichtung mit Polyvinylalkohol erleichtert, und damit das Umformverhalten des Stahlblechs weiter verbessert werden.If the sheet consists of a steel material, the connection of the coating with polyvinyl alcohol can be facilitated, and thus the forming behavior of the steel sheet can be further improved.

Weist das Blech eine Schutzbeschichtung, insbesondere auf Zn-Basis, auf, an welche Schutzbeschichtung die Beschichtung mit Polyvinylalkohol anschließt, können Synergieeffekte zwischen Schutzbeschichtung und Polyvinylalkohol zur Verbesserung deren stoffschlüssigen Verbindung genützt und damit das Umformverhalten des Blechs weiter verbessert werden.If the sheet has a protective coating, in particular based on Zn, to which protective coating the coating with polyvinyl alcohol adjoins, synergy effects between protective coating and polyvinyl alcohol can be used to improve their cohesive connection and thus the forming behavior of the sheet can be further improved.

Eine ausreichende Verbesserung im Umformverhalten des Blechs kann sich zeigen, wenn die die Beschichtung mit Polyvinylalkohol ein Schichtgewicht von mindestens 0,5 g/m∧2, insbesondere mindestens 10 g/m∧2, aufweistA sufficient improvement in the forming behavior of the sheet can be shown if the coating with polyvinyl alcohol has a layer weight of at least 0.5 g / m.sup.- 2, in particular at least 10 g / m.sup.2

Die Eigenschaften des Blechs hinsichtlich seiner Umformbarkeit können weiter verbessert werden, wenn an die Beschichtung mit Polyvinylalkohol ein Ölfilm mit einem Schichtgewicht von 0,5 bis 3 g/m∧2 anschließt. Insbesondere Mineralöl, vorzugsweise ein thixotropes Öl, kann sich hierfür auszeichnen.The properties of the sheet in terms of its workability can be further improved if an oil film at a coating weight of 0.5 to 3 g / m ∧ 2 adjoins the coating with polyvinyl alcohol. In particular, mineral oil, preferably a thixotropic oil, may be distinguished for this purpose.

Besonders kann sich die Erfindung dadurch auszeichnen, wenn Polyvinylalkohol, insbesondere in wässriger Lösung, zum Beschichten eines ölfreien Blechs zur Verbesserung der Umformbarkeit des nach dem Beschichten geölten Blechs verwendet wird. Vorzugsweise kann dies für Stahlbleche von besonderer Bedeutung sein - insbesondere für Bleche mit einer Schutzbeschichtung vorzugsweise auf Zn-Basis.In particular, the invention may be distinguished when polyvinyl alcohol, in particular in aqueous solution, is used for coating an oil-free sheet to improve the formability of the sheet which has been oiled after coating. Preferably, this can be of particular importance for steel sheets - especially for sheets with a protective coating preferably Zn-based.

Im Folgenden und in den Figuren wird die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

  • Fig. 1 eine vergrößerte abgerissene Schnittansicht auf ein beschichtetes Blech und
  • Fig. 2 ein vergleichendes Diagramm verschieden beschichteter Feinbleche.
In the following and in the figures, the invention will be explained in more detail by way of example with reference to exemplary embodiments. Show it
  • Fig. 1 an enlarged torn sectional view on a coated sheet metal and
  • Fig. 2 a comparative diagram of various coated thin sheets.

Zum Nachweis der erzielten Effekte wurden ident verzinkte Bleche bzw. Feinbleche A, B und C aus einem Stahlwerkstoff mit verschiedensten wässrigen Lösungen behandelt, getrocknet und nachfolgend geölt, und zwar mit einem Schichtgewicht von 2 g/m∧2. Hierzu wird ein bekanntes Mineralöl bzw. die Stahlwerksbeölung RP4107S verwendet. Im Allgemeinen ist jedoch jedes andere thixotropes Öl denkbar.To demonstrate the effects obtained ident galvanized sheets or thin sheets A, B and C of a steel material with a variety of aqueous solutions were treated, dried and subsequently oiled, with a coating weight of 2 g / m ∧ 2. For this purpose, a known mineral oil or used the steelwork oiling RP4107S. In general, however, any other thixotropic oil is conceivable.

Die verschiedenen Zusammensetzungen der Lösungen samt der jeweiligen Filmdicke sind in der Tabelle 1 zu finden. Tabelle 1: Versuchsübersicht Feinblech Filmdicke [µm] Zusammensetzung der wässrigen Lösung Gleitreibungskoeffizient µ A - - 0,19 B 1,5 teilhydrolysierter PVA mit 7 Gew.-%, 0,13 0,5 ml/l n-Octanol und als Rest Wasser C 1,5 vollhydrolysierter PVA mit 5 Gew.-%, 0,11 0,5 ml/l n-Octanol und als Rest Wasser The different compositions of the solutions together with the respective film thickness can be found in Table 1. Table 1: Experiment overview thin sheet Film thickness [μm] Composition of the aqueous solution Sliding friction coefficient μ A - - 0.19 B 1.5 partially hydrolyzed PVA at 7% by weight, 0.13 0.5 ml / l n-octanol and the rest as water C 1.5 fully hydrolyzed PVA at 5% by weight, 0.11 0.5 ml / l n-octanol and the rest as water

Auf dem Feinblech A wurde ausschließlich RP4107S als Umformhilfe appliziert. Die Feinbleche B und C wurden vorher mit der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Tabelle 1 behandelt, welche Lösung anschließend getrocknet wurde.On the thin sheet A, only RP4107S was applied as a forming aid. The thin sheets B and C were previously treated with the inventive solution according to Table 1, which solution was then dried.

Damit ergibt sich am erfindungsgemäßen Blech 1 (Feinblech B und C) zum Unterschied zum Feinblech A auf der Schutzbeschichtung 2, die eine Zn-Basis aufweist, eine vollflächig abdeckende Beschichtung 3 aus Polyvinylalkohol. An diese Beschichtung 3 wird anschließend ein vollflächig abdeckender RP4107S Ölfilm 4 aus Mineralöl aufgetragen, um damit beispielsweise auch die Korrosionsbeständigkeit des Blechs 1 zu erhöhen.This results in the inventive sheet 1 (sheet B and C), in contrast to the thin sheet A on the protective coating 2, which has a Zn base, a full-surface covering coating 3 of polyvinyl alcohol. To this coating 3, a full surface covering RP4107S oil film 4 is then applied from mineral oil, so as to increase, for example, the corrosion resistance of the sheet 1.

Von den Blechen A, B und C wurden anschließend die Gleitreibungskoeffizienten µ entsprechend der Norm ISO 15359 gemessen, und zwar über mehrere Versuche n auf demselben Feinblech A, B und C, was der Fig. 2 entnommen werden kann. In Tabelle 2 sind hierzu jene Gleitreibungskoeffizienten µ zu finden, der über mehrere Versuche n auf demselben Feinblech A, B bzw. C gemittelt sind.From the sheets A, B and C, the sliding friction coefficients μ were then measured according to the standard ISO 15359, over several tests n on the same sheet A, B and C, which Fig. 2 can be removed. In For this purpose, Table 2 shows those sliding friction coefficients μ, which are averaged over several tests n on the same sheet A, B and C, respectively.

Wie nun im Vergleich der Feinbleche A, B und C nach Tabelle 1 zu erkennen, zeigen die erfindungsgemäßen Umformhilfen auf den Feinblechen B und C überragende tribologische Eigenschaften, was zumindest durch deutlich reduzierte Gleitreibungskoeffizienten in Relation zu Feinblech A zum Ausdruck kommt. Zudem ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Beschichtung 3 aus Polyvinylalkohol bei den Feinblechen B und C zu keiner Verschlechterung des Gleitreibungskoeffizienten µ über die Anzahl der Versuche n führt. Erfindungsgemäß können jedoch die Feinblechen B und C selbst beim letzten Versuch noch immer niedrige Gleitreibungskoeffizienten µ gewährleistet. Die Beschichtung 3 kann daher standfest einen besonders niedrigen Gleitreibungskoeffizient µ sicherstellen. Außerdem ist gemäß Fig. 2 zu erkennen, dass mit vollhydrolysiertem Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad größer 97 Mol.-% in der wässrigen Lösung ein geringer Anteil im Vergleich mit der Lösung von Feinblech B ausreicht, verbesserte tribologischen Eigenschaften zu gewährleisten.As can now be seen in the comparison of the thin sheets A, B and C according to Table 1, the forming aids according to the invention on the thin sheets B and C outstanding tribological properties, which comes at least by significantly reduced sliding friction in relation to thin sheet A expression. In addition, it can be seen that the coating 3 according to the invention of polyvinyl alcohol in the thin sheets B and C leads to no deterioration of the sliding friction coefficient μ over the number of tests n. According to the invention, however, the thin sheets B and C can still guarantee low sliding friction coefficients μ even in the last attempt. The coating 3 can therefore steadfast ensure a particularly low coefficient of sliding friction μ. In addition, according to Fig. 2 to recognize that with fully hydrolyzed polyvinyl alcohol having a degree of hydrolysis greater than 97 mol .-% in the aqueous solution, a small proportion in comparison with the solution of sheet B sufficient to ensure improved tribological properties.

Es ist somit gezeigt, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren bzw. auch das damit beschichtete Blech besonders für ein Umformen vorbereitet bzw. damit ein Umformen reproduzierbar durchgeführt werden kann.It is thus shown that the method proposed according to the invention or also the sheet coated therewith can be specially prepared for forming, or that a forming can be carried out reproducibly.

Claims (15)

Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit eines Blechs (1), insbesondere Feinblechs, bei dem vor dem Umformen des Blechs (1) eine wässrige Lösung auf das Blech (1) aufgebracht und danach getrocknet wird und in einem nachfolgenden Schritt die damit beschichtete Blechoberfläche geölt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Blech (1) eine wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und getrocknet wird.Process for improving the formability of a sheet (1), in particular fine sheet, in which before the forming of the sheet (1) an aqueous solution is applied to the sheet (1) and then dried and in a subsequent step, the coated sheet surface is oiled, characterized in that applied to the sheet (1) an aqueous solution with polyvinyl alcohol and dried. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein aus einem Stahlwerkstoff bestehendes Blech (1) die wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und getrocknet wird.A method according to claim 1, characterized in that the aqueous solution is applied with polyvinyl alcohol and dried on a sheet metal (1) consisting of a steel material. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Schutzbeschichtung (2), insbesondere auf Zn-Basis, des Blechs (1) die wässrige Lösung mit Polyvinylalkohol aufgebracht und getrocknet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that applied to a protective coating (2), in particular Zn-based, of the sheet (1), the aqueous solution with polyvinyl alcohol and dried. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung Polyvinylalkohol, optional einen Entschäumer, vorzugsweise n-Octanol, optional einen Tracer und als Rest Wasser sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen aufweist.A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the solution comprises polyvinyl alcohol, optionally a defoamer, preferably n-octanol, optionally a tracer and the balance water and production-related unavoidable impurities. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung Polyvinylalkohol bis zur Löslichkeitsgrenze in Wasser aufweist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the solution comprises polyvinyl alcohol up to the Löslichkeitsgrenze in water. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 0,5 bis 15 Gew.-%, insbesondere von 0,9 bis 8 Gew.-%, Polyvinylalkohol aufweist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the solution has 0.5 to 15 wt .-%, in particular from 0.9 to 8 wt .-%, polyvinyl alcohol. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung mit einer Nassfilmdicke von 0,1 bis 10 µm, insbesondere von 1 bis 5 µm, auf das Blech (1) aufgebracht wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the aqueous solution having a wet film thickness of 0.1 to 10 .mu.m, in particular from 1 to 5 .mu.m, is applied to the sheet (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung teilhydrolysierten Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von 72 bis 97 Mol.-% oder vollhydrolysierten Polyvinylalkohol aufweist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the aqueous solution partially hydrolyzed polyvinyl alcohol having a degree of hydrolysis of 72 to 97 mol .-% or fully hydrolyzed polyvinyl alcohol. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (1) mit 0,5 bis 3 g/m∧2 Öl oberflächenbeschichtet wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sheet (1) is surface- coated with 0.5 to 3 g / m ∧ 2 oil. Blech, insbesondere Feinblech, mit einer wenigstens bereichsweise vorgesehenen Beschichtung (3) und mit einem Ölfilm (4) an der Beschichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) Polyvinylalkohol aufweist, insbesondere daraus besteht.Sheet, in particular sheet, with a coating (3) provided at least in regions and with an oil film (4) on the coating (3), characterized in that the coating (3) comprises polyvinyl alcohol, in particular consists thereof. Blech nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (1) aus einem Stahlwerkstoff besteht.Sheet metal according to claim 10, characterized in that the sheet (1) consists of a steel material. Blech nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (1) eine Schutzbeschichtung (2), insbesondere auf Zn-Basis, aufweist, an welche Schutzbeschichtung (2) die Beschichtung (3) mit Polyvinylalkohol anschließt.Sheet metal according to claim 10 or 11, characterized in that the sheet (1) has a protective coating (2), in particular Zn-based, to which protective coating (2) the coating (3) with polyvinyl alcohol connects. Blech nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) mit Polyvinylalkohol ein Schichtgewicht von mindestens 0,5 g/m∧2, insbesondere mindestens 10 g/m∧2, aufweist.Sheet according to claim 10, 11 or 12, characterized in that the coating (3) with polyvinyl alcohol has a coating weight of at least 0.5 g / m ∧ 2, in particular at least 10 g / m ∧ 2. Blech nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die Beschichtung (3) mit Polyvinylalkohol ein Ölfilm (4) mit einem Schichtgewicht von 0,5 bis 3 g/m∧2 anschließt.Sheet according to one of claims 10 to 13, characterized in that the coating (3) with polyvinyl alcohol, an oil film (4) with a coating weight of 0.5 to 3 g / m ∧ 2 followed. Verwendung von Polyvinylalkohol, insbesondere in wässriger Lösung, zum Beschichten eines ölfreien Blechs, insbesondere Stahlblechs, das vorzugsweise einer Schutzbeschichtung insbesondere auf Zn-Basis aufweist, zur Verbesserung der Umformbarkeit des nach dem Beschichten geölten Blechs (1).Use of polyvinyl alcohol, in particular in aqueous solution, for coating an oil-free sheet, in particular steel sheet, which preferably has a protective coating, in particular Zn-based, for improving the formability of the sheet (1) oiled after coating.
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