ES2348802T3

ES2348802T3 - Procedimiento para reducir el coeficiente de rozamiento de la superficie de flejes de metal provistos de un recubrimiento y dispositivo para la aplicacion de un recubrimiento metalico sobre un fleje de acero.

Info

Publication number: ES2348802T3
Application number: ES06013429T
Authority: ES
Inventors: Theodor Dr. Florian
Original assignee: Rasselstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Rasselstein GmbH
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2010-12-14
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: BRPI0603946A; EP1767673B1; DE102005045033B3; CA2558572A1; KR20070033282A; AU2006203319A1; JP2007113113A; DE502006007718D1; CN1935391A; CA2558572C; KR101260735B1; EP1767673A2; US20070062617A1; JP4921903B2; CN1935391B; ATE478981T1; EP1767673A3

Abstract

Procedimiento para reducir el coeficiente de rozamiento de la superficie de flejes de metal provistos de un recubrimiento, en especial, de flejes de acero (S) estañados o cromados, que son desplazados a través de una instalación de recubrimiento a una velocidad (v), caracterizado porque tras el proceso de recubrimiento se pulveriza una solución acuosa de un agente tensoactivo sobre el fleje de metal recubierto y desplazado con la velocidad (v), estando la solución acuosa compuesta de agua y un agente tensoactivo, y quedando, tras el exprimido de la solución de tensoactivo y el secado, una película de tensoactivo con un revestimiento de 0,1 hasta 10 mg/m 2 sobre la superficie del fleje de metal recubierto.

Description

La presente invención se refiere a un procedimiento para reducir el coeficiente de rozamiento de la superficie de flejes de metal provistos de un recubrimiento, de acuerdo con la parte introductoria de la reivindicación 1, así como a un dispositivo para la aplicación de un recubrimiento metálico sobre un fleje de acero, de acuerdo con la parte introductoria de la reivindicación 22.

En la fabricación de chapa blanda, en especial, en instalaciones de estañado de flejes por vía electrolítica, y en la fabricación de chapa fina cromada por vía electrolítica (ECCS) la chapa de acero recubierta por un metal y pasivada química o electroquímicamente (chapa blanda con estaño metal y cromo metal + cromo-III-hidróxido

o bien ECCS = electrolytic chromium coated steel (“acero cromado electrolítico”) con cromo metal + cromo-IIIhidróxido) es engrasada después del proceso de recubrimiento para reducir el coeficiente de rozamiento de la chapa de acero recubierta, a efectos de que se pueda procesar mejor en los procesos posteriores. A tal efecto, por ejemplo, en la producción de chapa blanda en instalaciones de estañado de flejes se engrasa el fleje de

chapa de acero estañado y pasivado tras el proceso de

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secado por vía electrostática con dioctil sebacato (DOS), acetil tributil citrato (ATBC) o butil estearato (BSO), típicamente con un revestimiento de 2-6 mg/m2.

Procedimientos para el engrase de la superficie de metales recubiertos tales como, por ejemplo, chapa blanda se describen en los documentos US 2.579.778 y US 3.826.675, aplicándose según el documento US 2.579.778 una emulsión acuosa de lubricante con un pH entre 2 y 6 elaborada a partir de un ácido orgánico débilmente ionizable y, según el documento US 3.826.675, un éster de ácido cítrico.

La patente EP0723824 se refiere a un procedimiento para el tratamiento de un fleje de acero, aplicándose sobre su superficie un lubricante líquido y siendo secado a una cantidad de 1mg/ft2 (1 mg/pie2).

La patente US3519542 se refiere a un procedimiento para el tratamiento de metal cromatado, en el que se eliminan los aniones encerrados con una solución de tensoactivos catiónicos.

En instalaciones de estañado de flejes en las que el fleje de chapa de acero es desplazado a una velocidad de menos de 150 m/min, el DOS como emulsión puede ser aplicado en una mezcla de, por ejemplo, 0,8 g/l de DOS con 0,08 g/l de lauril etoxilato por inmersión en un depósito de inmersión sobre el fleje de chapa de acero tras su pasivado y correspondiente enjuague. La emulsión DOS que se adhiere en la superficie del fleje de chapa al pasar dicho fleje de chapa de acero estañado por el depósito de inmersión es exprimida, a continuación, y secada en un secador de fleje.

Sin embargo, en instalaciones de estañado de flejes con una

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alta velocidad de desplazamiento, en las que el fleje de chapa de acero pasa por la instalación a velocidades de 300 hasta 600 m/min, la emulsión DOS ha resultado ser desventajosa, ya que surgieron problemas con la distribución de la altura del revestimiento de DOS a lo ancho del fleje, cuando los rodillos exprimidores con los que se exprimía la emulsión recibida en el depósito de inmersión estaban en funcionamiento durante un tiempo prolongado y presentaban signos de desgaste, en especial, erosiones en sus bordes.

La invención tiene, por lo tanto, el objetivo de dar a conocer un procedimiento para reducir el coeficiente de rozamiento de la superficie de flejes de metal provistos de un recubrimiento, en especial, flejes de chapa de acero estañado o cromado en el que el fleje de metal pasa a alta velocidad por una instalación de recubrimiento, siendo dotado en ella de un recubrimiento metálico, debiéndose poder realizar el procedimiento con el máximo rendimiento y, en especial, a una alta velocidad de desplazamiento del fleje.

Este objetivo se consigue con un procedimiento que presenta las características de la reivindicación 1 y con el dispositivo que presenta las características de la reivindicación 22.

Según el procedimiento de la invención, se pulveriza una solución acuosa de un agente tensoactivo sobre el fleje de metal en movimiento que es, en especial, un fleje de acero, una vez acabado el proceso de recubrimiento, por

ejemplo, tras el estañado electrolítico en una instalación

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de estañado de flejes o tras el cromado electrolítico cuando se trata de la fabricación de ECCS. La solución de tensoactivo se pulveriza, a tal efecto, en dosis tan pequeñas sobre la superficie del fleje de metal que sólo se absorbe una capa de tensoactivo muy fina, compuesta de pocas capas moleculares sobre la superficie de dicho fleje de metal. A tal efecto, la solución de tensoactivo pulverizada es, preferentemente, exprimida a continuación mediante rodillos y, seguidamente, secada. Tras el exprimido de la solución de tensoactivo y su secado, sobre

la superficie del fleje de metal queda, por ejemplo,: una

película: de tensoactivo con un revestimiento de

aproximadamente 0,1 – 10 mg/m2 .

El: agente tensoactivo es preferentemente un

tensoactivo: no ionógeno que es pulverizado sobre la

superficie del fleje de metal recubierto en una solución acuosa con una concentración de 0,01 – 20 g/l. Pero también pueden utilizarse otros agentes tensoactivos, en especial, tensoactivos anión activos o catión activos y también tensoactivos anfóteros.

Para la pulverización de la solución acuosa de tensoactivo sobre la superficie del fleje de metal ha resultado ser ventajoso un dispositivo con un tubo con múltiples orificios en la envolvente del tubo. El tubo con los orificios se dispone, a tal efecto, a una distancia con respecto a la superficie del fleje de metal y se carga con una solución acuosa de tensoactivo. Ésta sale a través de los orificios y llega en forma de chorros de pulverización

sobre el fleje de metal en movimiento. Preferentemente, a

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cada lado del fleje de metal está dispuesto, como mínimo, uno de estos tubos con orificios a través de los que la solución de tensoactivo es pulverizada sobre la superficie del fleje de metal situada por delante de los orificios. Los tubos dispuestos a ambos lados del fleje de metal se encuentran, preferentemente, a una distancia de entre 5 y 15 cm con respecto a la superficie del fleje de metal. Los chorros de líquido que salen de los orificios de los tubos inciden sobre la superficie del fleje de metal recubierto preferentemente de forma perpendicular u oblicua, en especial, en un ángulo de entre -15º y +15º con respecto a la normal, y son exprimidos por uno o varios rodillos dispuestos detrás del punto de incidencia en el sentido del desplazamiento del fleje.

Según un ejemplo de realización preferente del procedimiento de la invención, la pulverización de la solución de tensoactivo se lleva a cabo dentro de un depósito vertical que presenta un desagüe abierto. En el depósito vertical se recoge la solución de tensoactivo excedente y, en especial, la exprimida por los rodillos, pudiendo ésta pasar a través del desagüe a un depósito de almacenamiento dispuesto por debajo del depósito vertical y ser reutilizada desde allí.

Con el procedimiento, según la invención, se pueden reducir los coeficientes de rozamiento de chapa blanda y de ECCS a los valores que requiere su aplicación técnica.

A continuación, se explica más detalladamente la invención por medio de un ejemplo de realización, haciendo referencia a los dibujos que se adjuntan. Éstos muestran:

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En la figura 1, una representación esquemática de los procesos de enfriamiento brusco y acabado en una instalación de estañado de flejes para la fabricación de chapa blanda.

En la figura 2, una representación en perspectiva de un dispositivo de tratamiento de la instalación de estañado de flejes, según la figura 1.

La parte que se muestra esquemáticamente en la figura 1 de la instalación de estañado para la fabricación de chapa blanda comprende un dispositivo de aplicación no mostrado en el dibujo. El fleje de acero (S) desplazado a través de un baño de estañado es dotado de un revestimiento de estaño por vía electrolítica. A tal efecto, antes del proceso de estañado, el fleje de acero (S) es desengrasado por vía electrolítica, enjuagado con agua desmineralizada y, a continuación, sometido a un proceso de decapado y enjuague con agua desmineralizada. El fleje de acero (S) limpiado de esta manera llega seguidamente como cátodo a un baño de estañado que contiene electrolitos y los ánodos de estaño. Controlando y regulando constantemente las condiciones de estañado se genera, con alta densidad de corriente, una precipitación densa y homogénea de estaño que se adhiere fuertemente sobre el fleje de acero. A la electrolisis sigue, después de un enjuague, la fluidificación de la superficie de estaño, es decir, la superficie es humedecida con una solución caliente a 2070ºC de 1 g/l de HCl ó con una solución de 3 g/l de cloruro de estaño/cloruro de amonio, exprimida, secada y fundida brevemente de forma inductiva o mediante calefacción de

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resistencia en una torre de fusión a efectos de conseguir una mejora óptica de la calidad de acabado de la chapa blanda.

A continuación el fleje de acero estañado (S) es conducido a un depósito de enfriamiento brusco (1) pasando por un rodillo inversor (U). En el depósito de enfriamiento brusco (1) se halla agua desmineralizada (agua DM) a una temperatura de 70 – 95º C. A continuación, el fleje de acero (S) es conducido con la velocidad (v) que oscila típicamente entre 200 y 600 m/min a través de rodillos inversores (U) por el dispositivo de pasivado (2). El dispositivo de pasivado (2) comprende uno hasta dos depósitos (2a) y, en su caso, (2b) donde se halla un líquido pasivante, por ejemplo, una solución de 10 – 25 g/l de dicromato de sodio a una temperatura de 50 – 70º C. El pasivado puede llevarse a cabo sin corriente o por vía electrolítica. En el pasivado electrolítico el fleje de acero estañado (S) es polarizado catódicamente a través de un rodillo de corriente (SR). Como ánodos se utilizan casi siempre planchas de acero en el baño de pasivado.

A continuación, el fleje de acero (S) estañado y pasivado es conducido a través de rodillos inversores (U) a un baño de enjuague (3). El baño de enjuague (3) comprende en el ejemplo de la figura 1 dos depósitos de enjuague contracorriente (3a) y (3b) en cuyas zonas superiores están dispuestos sendos tubos de pulverización (3c, 3e). El agua de enjuague desmineralizada es pulverizada a través de los tubos (3e) sobre el fleje de acero y, seguidamente,

exprimida (3f) y llega finalmente al depósito de enjuague

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vertical. Desde allí es pulverizada a través de los tubos superiores (3d) en la salida del primer depósito de enjuague (3a) entre un par doble de rodillos exprimidores (3d) sobre la superficie del fleje para pasar al depósito de enjuague (3a) y desde allí a través de un rebosadero del depósito (3a) a una instalación de tratamiento de aguas residuales. Para el enjuague de contracorriente con la utilización de tubos de pulverización se necesitan 3 – 5 m3/h de agua desmineralizada como agua de enjuague cuando se trabaja a las velocidades típicas de desplazamiento de fleje de 200 – 600 m/min.

También es posible utilizar los depósitos de enjuague (3a) y (3b) sin tubos de pulverización como enjuague en contracorriente, en cuyo caso el agua de enjuague desmineralizada es vertida en el depósito de enjuague (3b) y conducida desde allí a través de un rebosadero al depósito de enjuague (3a). Para este dispositivo de enjuague se necesita, sin embargo, más cantidad de agua de enjuague que cuando se utilizan (adicionalmente) los tubos de pulverización descritos anteriormente.

Después del enjuague el fleje de acero (S) es conducido con la velocidad de desplazamiento de fleje (v) a través de los rodillos inversores (U) a un dispositivo de tratamiento (4) para reducir el coeficiente de rozamiento de la superficie del fleje de acero recubierto (S). En este dispositivo de tratamiento (4) se reduce el coeficiente de rozamiento del fleje de acero (S) estañado, pasivado y enjuagado a los valores necesarios para su posterior

utilización y proceso. El dispositivo de tratamiento (4)

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comprende un depósito vertical (5) que presenta en su fondo un desagüe (6) permanentemente abierto. En la zona superior del depósito vertical (5) están dispuestos, a ambos lados del fleje de acero (S) pasante, tubos (11) que presentan múltiples orificios en la envolvente del tubo.

Este dispositivo se muestra detalladamente en la figura 2. En dicha figura 2 se muestra el depósito vertical

(5) con el desagüe (6). Próximo al fondo está dispuesto un rodillo inversor (U) que desvía el fleje de acero (S) recubierto. En la zona superior o por encima del depósito vertical (5) están dispuestos tubos (11) a ambos lados del fleje de acero (S) pasante. Los tubos (11) se extienden paralelamente entre sí y perpendicularmente o, como mínimo,

casi: perpendicularmente con respecto al sentido de

desplazamiento: del fleje (v) (que en la figura 2 está

dirigido: de abajo hacia arriba). Los tubos (11) están

dotados de múltiples orificios (13), dispuestos en el sentido longitudinal del tubo, distanciados entre sí. Estos orificios (13) están dispuestos en oposición al fleje de acero (S) pasante. Los tubos (11) son cargados a través de una bomba (14) con una solución acuosa de un agente tensoactivo. Entre la bomba (14) y la entrada del tubo está dispuesto, para cada tubo (11), un caudalímetro (15).

En el sentido de desplazamiento del fleje (v) detrás de los tubos (11) (es decir, en la figura 2 por encima de los tubos (11)) están dispuestos dos pares de rodillos exprimidores (12a, 12b). La distancia del primer par de rodillos exprimidores (12a) con respecto a los tubos (13)

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en el sentido de desplazamiento del fleje es de aproximadamente 20 – 100 cm.

La distancia de los tubos (11) con respecto al fleje de acero (S) estañado oscila entre 1 y 50 cm y se sitúa, preferentemente, en 5 hasta 15 cm. Cada tubo (11) presenta, como mínimo, un orificio o una abertura, pero preferentemente se prevén, tal como se muestra en la figura 2, múltiples orificios dispuestos en la envolvente del tubo distanciados entre sí en el sentido longitudinal del tubo. Preferentemente, cada tubo presenta entre dos y cinco orificios con un diámetro de 1 hasta 4 mm, preferentemente entre 2 y 3 mm. También se pueden utilizar tubos con un solo orificio y también con más orificios, por ejemplo, hasta cincuenta orificios.

Los tubos (11) son cargados con una solución acuosa de un agente tensoactivo. La solución acuosa de tensoactivo sale de los tubos (11) por los orificios e incide en forma de chorros sobre el fleje de acero (S) estañado en movimiento. En función de la distancia de los tubos (11) con respecto al fleje de acero (S) y la posición de los orificios con respecto al sentido de desplazamiento del fleje de acero (S), los chorros de líquido inciden perpendicularmente sobre la superficie del fleje de acero, en un ángulo creciente o decreciente sobre la superficie del fleje. Preferentemente, se ajusta la distancia de los tubos (11) con respecto el fleje de acero (S) de tal manera y la posición de los orificios con respecto al sentido de desplazamiento del fleje de acero se elije de tal manera

que los chorros inciden perpendicularmente sobre la

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superficie del fleje de acero o, como mínimo, dentro de un rango angular de ±45º, preferentemente dentro de un rango angular de ±15º alrededor de la normal (vertical) sobre la superficie del fleje.

Con el par de rodillos exprimidores (12a, 12b) dispuesto aproximadamente 50 hasta 100 cm detrás de los tubos (11) en el sentido de desplazamiento del fleje, se exprime la solución de tensoactivo pulverizada sobre la superficie del fleje de acero, de manera que sobre la superficie del fleje de acero estañado sólo queda una capa de tensoactivo que presenta unas pocas capas moleculares, posiblemente una sola capa de tensoactivo monomolecular.

La solución de tensoactivo excedente y, en especial, la que ha sido exprimida del fleje de acero (S) estañado por los rodillos exprimidores (12), se recoge en el depósito vertical (5) y fluye a través del desagüe (6) a un depósito de almacenamiento (4) dispuesto debajo del depósito vertical (5), desde donde se puede reciclar la solución de tensoactivo a través de una bomba (8), haciendo pasar la solución de tensoactivo recogida en el depósito de almacenamiento (4) a un depósito de aplicación de tensoactivos (9) y siendo rebombeada la misma finalmente a los tubos (11).

Tras haber pasado por el dispositivo de tratamiento

(4) el fleje de acero (S) estañado pasa finalmente por rodillos inversores (U) a un dispositivo de secado (10) que está formado, por ejemplo, por un secador de aire caliente.

Con el dispositivo de tratamiento (4) descrito

anteriormente se han tratado flejes de acero estañados con

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diferentes soluciones de tensoactivos en diferentes concentraciones, y se han comprobado sus respectivos coeficientes de rozamiento por deslizamiento.

Para engrasar la superficie de la chapa blanda son apropiados múltiples sustancias surfactantes, en especial, tensoactivos catiónicos, aniónicos, no ionógenos y anfóteros. Preferentemente se utilizan agentes tensoactivos que tienen la autorización alimentaria que se requiere según los artículos 178.9310 y 178.3400 de la FDA y las directrices de la Comunidad Europea 2002/72/CE y 1935/2004/CE. Para tensoactivos no admitidos se requerirá un costoso estudio toxicológico y la correspondiente autorización, si las chapas de acero tratadas de acuerdo con la invención han de ser utilizadas para la fabricación de envases para alimentación. Además de la autorización alimentaria también se requiere que la superficie de la chapa blanda tratada con el agente tensoactivo deje humedecerse bien por la pintura que se utiliza para el pintado y que ésta se adhiera bien, es decir, la utilización del agente tensoactivo ha de ser ajustada a las pinturas que se utilizan. La formación de espuma de los agentes tensoactivos utilizados no provoca alteraciones durante el acabado del fleje de acero recubierto, debido a la aplicación descrita a través de tubos de pulverización (11).

Se han realizado ensayos comparativos con el tensoactivo lauril etoxilato con 3 EO en una instalación de estañado de flejes que han demostrado la aptitud del

procedimiento descrito para grandes aplicaciones técnicas.

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Este agente tensoactivo tiene la autorización alimentaria según el art. 178.9310 de la FDA.

Tras el pasivado y el enjuague en la instalación de estañado de flejes descrita se ha pulverizado una solución acuosa en concentraciones de 1 – 8 g/l a través de dos tubos (11) a cada lado del fleje de acero estañado (S), presentando cada uno de los dos tubos (11) cinco orificios con un diámetro de 2,5 mm dispuestos a una distancia de 25 cm entre sí en dirección horizontal con respecto a la superficie del fleje. Ambos tubos (11) estaban dispuestos unos 80 cm delante de un par de rodillos exprimidores (12a) en el sentido de desplazamiento del fleje a una distancia de 10 cm con respecto a la superficie del fleje de acero.

Los chorros de líquido: se extendieron aproximadamente en

horizontal: desde los orificios en los tubos (11) a la

superficie: del fleje de acero estañado. Los chorros de

líquido que incidían sobre la superficie del fleje eran visibles a la luz de una lámpara y se pudo apreciar que el líquido exprimido por los rodillos exprimidores (12) se distribuía homogéneamente a lo largo de la anchura de los rodillos exprimidores (12), se desprendió en forma de gotas y finalmente cayó en el depósito vertical (5). Las muestras de flejes de acero estañado tratadas de esta manera han sido analizadas a continuación con un analizador de C de la empresa Leco a una temperatura de horno máxima de 400º C. En el marco de la dispersión de análisis se han medido los mismos revestimientos de tensoactivo a lo largo de la anchura del fleje de acero, que correspondían a 3 ± 1,5 mg/m2 lauril etoxilato.

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En otros ensayos se ha podido detectar un revestimiento tensoactivo de 3 ± 1,5 mg/m2 en superficies de fleje de chapa blanda tratadas variando las velocidades de desplazamiento del fleje (v), el agente tensoactivo utilizado y su concentración y con diferentes rugosidades. De ello resulta que la solución que contiene tensoactivos ha sido exprimida hasta que sólo quedó una película de líquido no detectable de menos de 0,5 ml/m2 sobre la superficie de chapa blanda. Cuando, por lo contrario, el agua de enjuague no contenía tensoactivos, la película de líquido sólo se exprimió sobre la superficie de la chapa blanda hasta quedar un resto de 5-10 ml/m2 sobre la superficie del fleje.

La capa de tensoactivos que queda sobre la superficie del fleje de acero estañado, de acuerdo con el procedimiento de la invención, está compuesto del revestimiento tensoactivo que ha sido absorbido por la superficie del fleje y de la capa que resulta del grosor de la película de líquido exprimida y sus concentraciones de tensoactivos. En comparación con chapa blanda enjuagada de forma convencional (es decir, con agua de enjuague sin agentes tensoactivos), la chapa blanda tratada de acuerdo con el procedimiento de la invención requiere mucha menos energía para el secado en el dispositivo de secado que sigue al dispositivo de tratamiento. La energía requerida para el secado del fleje de chapa blanda podrá ser reducida más todavía, si el líquido pasivante es calentado en los depósitos de pasivado (2a, 2b) y/o el agua de enjuague en

los depósitos de enjuague (3a, 3b) (por ejemplo, a

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temperaturas de 50 – 70º C, el agua de enjuague también a temperaturas hasta 80º C).

La solución de tensoactivo pulverizada sobre la superficie del fleje, de acuerdo con el procedimiento de la invención, presenta un tiempo de absorción tan corto que será suficiente para garantizar una absorción homogénea de la capa de tensoactivo sobre la superficie de la chapa blanda, antes de que los rodillos exprimidores (12) expriman el excedente de la solución de tensoactivo. Probablemente se debe al breve tiempo de absorción el hecho de que no es necesario pulverizar el líquido sobre la superficie de la chapa blanda con la máxima homogeneidad mediante finas toberas de pulverización. Por lo contrario, es suficiente, tal como se prevé según la invención, pulverizar la solución de tensoactivo con una distribución relativamente gruesa sobre la superficie de chapa blanda humedecida. La ventaja de la pulverización de la solución de tensoactivo en forma de finos chorros de líquido distribuidos a través de toda la anchura del fleje de acero consiste en que el riesgo de que se forme espuma en el depósito en el que se acumula la solución de tensoactivo excedente, en especial, la que ha sido exprimida, es mucho menor que cuando se utilizan tubos de pulverización con toberas que pulverizarían la solución de tensoactivo en forma de neblina fina sobre la superficie de la chapa blanda. Cuando los orificios de los tubos de pulverización presentan diámetros más grandes, tienden menos a atascarse que los de diámetros más pequeños de las toberas que se

necesitan para la misma aplicación.

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Los flejes de chapa blanda examinados en los ensayos comparativos han sido examinados en cuanto a su coeficiente de rozamiento por deslizamiento antes y después del tratamiento, según la invención, mediante un ensayo de huella de tres bolas. Se han detectado los siguientes coeficientes de rozamiento por deslizamiento para chapa blanda pasivada por vía electroquímica con una capa de estaño de 2,8 g/m2 y una superficie con acabado a la piedra (“stone finish”):

Sin lubricante: µ = 0,40

Con 2 mg/m2 lauril etoxilato: µ = 0,24

Con 4 mg/m2 dioctil sebacato (DOS) µ = 0,20

La capa de tensoactivo reduce el rozamiento por deslizamiento de la superficie de estaño no tanto como el revestimiento DOS. Sin embargo, el rozamiento por deslizamiento es tan bueno que al partir los anillos de chapa blanda no se producen rasguños ni rayas en la superficie de chapa blanda, y las planchas se pueden sacar del paquete sin problema en las próximas etapas de proceso.

Al contrario del engrase convencional por vía electrostática de las superficies de chapa blanda con ésteres tales como el DOS, en los flejes de chapa blanda tratados según la invención no se ha observado, sin embargo, ningún polvo de estaño generado por la producción. En especial, en chapa blanda engrasada con DOS se observa, sin embargo, a menudo una capa de polvo provocada por la producción, que resulta problemática porque sólo puede eliminarse mediante las medidas adecuadas de cuidado en las

instalaciones, las cuales resultan caras. La falta de polvo

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en el procedimiento, según la invención, se debe probablemente al efecto de enjuague de la solución de tensoactivo cuando se aplica tras el pasivado y el enjuague, así como a la mejor adherencia de la chapa blanda sobre las superficies de los rodillos inversores no accionados en la segunda torre de bucles de la instalación de estañado. Debido al menor deslizamiento de la chapa blanda con respecto a los rodillos inversores en la torre de bucles, al contrario del engrase con sustancias convencionales tales como DOS, por lo visto no se produce ninguna abrasión del estaño.

Otra ventaja con respecto al engrase convencional de la chapa blanda tal como, por ejemplo, con DOS, ATBC (acetil tributil citrato) o BSO (aceite de butil estearato), es el perfecto pintado (sin poros) que se ha detectado en las superficies de chapa blanda tratadas según la invención, tras el tiempo habitual de almacenamiento (por ejemplo, más de 12 meses). Esta ventaja se puede explicar posiblemente por el hecho de que las moléculas de tensoactivos absorbidas no coagulan para formar gotitas, tal como ocurre a menudo con los engrases mediante DOS con > 4 mg/m2 en la zona de los bordes de las planchas de chapa blanda. Las pinturas que no pueden disolver estas gotitas completamente en la película húmeda sobre la superficie de chapa blanda tienden a la formación de poros en la capa de pintura.

El procedimiento, según la invención, también puede ser utilizado en instalaciones de estañado de flejes con

cascadas de enjuague horizontales. En estas cascadas de

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enjuague horizontales se pulverizan en cada etapa de enjuague hasta 40 m3/h de agua de enjuague con toberas a través de registros de pulverización sobre ambas superficies del fleje. El agua de enjuague luego se exprime y fluye a un depósito de almacenamiento dispuesto debajo de la etapa de enjuague respectiva, desde donde se vuelve a rebombear a la etapa de enjuague horizontal. En estas cascadas de enjuague horizontales se podrá utilizar el procedimiento, según la invención, si los registros de pulverización se sustituyen por los tubos descritos anteriormente delante del último par de rodillos exprimidores, para pulverizar de acuerdo con la invención la solución acuosa de tensoactivo sobre una o ambas

superficies: del fleje. Cuando se pulveriza sobre ambos

lados: del fleje de acero estañ ado, la solución de

tensoactivo: es pulverizada, por un lado, a través de un

tubo dispuesto por encima de la cara superior del fleje. Por otro lado, la solución acuosa de tensoactivos es pulverizada sobre la cara inferior del fleje, siendo pulverizada dicha solución de tensoactivo a través de un tubo con orificios sobre el rodillo exprimidor apoyado en el lado inferior del fleje. Debido a ello, la solución acuosa de tensoactivos llega a la hendidura entre el fleje de acero y el rodillo exprimidor que se apoya en la cara inferior del fleje, donde el líquido se mezcla con la película de agua sobre la cara inferior del fleje y la cara superior del mismo es “engrasada” de este modo con la película de tensoactivo. La solución de tensoactivo

exprimida cae también en este caso, igual que en el ejemplo

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de realización descrito de la instalación de estañado de flejes que comprende un depósito vertical, en un depósito de almacenamiento y puede ser reutilizada a continuación.

El procedimiento de la invención que se utiliza en el dispositivo de tratamiento (4) de la instalación de estañado descrita puede ser utilizado en general para reducir el coeficiente de rozamiento de flejes de metal provistos de un recubrimiento metálico, por ejemplo, también de un fleje de acero cromado especial (ECCS).

Ejemplos:

En el laboratorio se procedió de la siguiente manera con planchas de chapa fina con superficie de acabado a la piedra y una superficie de 17 x 20 cm:

- desengrase por vía electrolítica con una solución alcalina,

-enjuague con agua desmineralizada, -decapado en una solución de 100g/l de ácido sulfúrico, -otro enjuague con agua desmineralizada, y

- estañado por vía electrolítica con una densidad de corriente de 2 A/dm2 en un baño de metansulfonato de estaño con los aditivos habituales en el mercado (Replenisher y Stanguard de Rohm & Haas). Con la muestra estañada se procedió de la siguiente

manera:

- enjuague con agua desmineralizada, y

- pasivado por vía electrolítica en una solución de 25 g/l de dicromato de sodio (T = 60ºC; i = 1,5 Adm-2, t = 1 seg). El revestimiento total de cromo en la capa de pasivado era de 5 mg/m2. Se procedió otra vez a:

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- enjuague a fondo de la muestra con agua desmineralizada,

- luego la misma se fija en una centrífuga de pintura (Erichsen) y se centrifuga durante 5 segundos a 1000 revoluciones por minuto, se riegan las superficies de estaño con soluciones acuosas de 1g/l de los siguientes agentes tensoactivos y se centrifuga la solución de tensoactivo durante 5 segundos a 1000 revoluciones por minuto: (en adelante, denominado como producto de acabado X

(donde X = A, B, C, D))

A: lauril etoxilato con 3 EO

B: C12-14-ácido carbónico-etoxilato con 9 EO

C: C10-12-ácido alcanosulfónico, sal de sodio

D: óxido de polietileno (peso molecular medio 6000 daltons) Las muestras se han extraído de la centrífuga de pintura y se han secado con aire caliente.

Las muestras con los distintos recubrimientos de tensoactivo han sido sometidas a las siguientes pruebas:

-: revestimiento de estaño, -revestimiento total de cromo en la capa de pasivado,

-: revestimiento de tensoactivo (contenido en C del tensoactivo con el medidor de carbono RD 412 de Leco),

- rozamiento por deslizamiento,

- pintado con 5 g/m2 de pintura de resinas epoxi PPG 3907-301/A,

- esterilización en las siguientes soluciones:

-: ácido acético al 3% durante 30 min a 100º C

-21 –

-: ácido láctico al 1% + 2% NaCl durante 30 min a 121º C

-0,5 g/l cisteína durante 90 min a 121º C

-1,0 g/l cisteína durante 90 min a 121º C

La adherencia de la pintura ha sido comprobada después del ensayo de esterilización mediante corte reticular y ensayo Tesa según EN ISO 2409.

Las muestras de chapa blanda engrasadas con los diferentes tensoactivos no ionógenos presentaban con <= 5 mg/m2 los mismos revestimientos orgánicos reducidos que las muestras de chapa blanda engrasadas con dioctilsebacato por vía electrostática en una instalación de estañado de flejes (revestimiento deseado en la producción de chapa blanda a escala comercial: 4 ± 2 mg/m2 DOS).

Los revestimientos de óxido de estaño y los revestimientos de cromo de las muestras de chapa blanda pasivadas en una solución de cromato de sodio se situaban en los rangos deseados en la producción industrial de chapa blanda.

El rozamiento por deslizamiento de las muestras de chapa blanda engrasadas con tensoactivos o DOS se situaba con µ = 0,13 – 0,24 muy por debajo del rozamiento por deslizamiento de la chapa blanda no engrasada con µ = 0,4. Las muestras de chapa blanda con el rozamiento por deslizamiento del orden de µ = 0,13 – 0,24 tienen la misma buena capacidad de deslizamiento durante el siguiente proceso en la producción mediante pintado y deformado.

La adherencia de la pintura de las muestras de chapa blanda pintadas con 5 g/m2 de pintura PPG 3907-301/A y

esterilizadas en diferentes soluciones ha sido igual de

-22 –

buena cuando han sido engrasadas con tensoactivos que cuando han sido engrasadas con DOS.

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Nº de orden: Producto de tratamiento Revestimiento de estaño (g/m2) Pasivado (mg/m2/Cr) Revestimiento de óxido de estaño (C/m2) Revestimiento de tensoactivos (mg/m2 C) Rozamiento

1: A 2,8 5,0 15 2,3 0,24

2: B 2,9 4,8 20 2,7 0,24

3: C 2,8 5,8 15 3,8 0,18

4: D 2,7 4,5 18 3,5 0,13

Ensayo comparativo, chapa blanda, engrasada por vía electrostática con DOS (mg/m2)

5: Dioctil sebacato (DOS) 2,8 5,4 18 3,5 0,22

Nº de orden: Producto de tratamiento Resistencia de la esterilización tras pintado con 5 g/m2 de pintura PPG 3907-301/A; resultados del ensayo de corte reticular*

Ácido acético al 3% 30 min/100ºC: Ácido láctico al 1% + 2% NaCl 30 min / 121ºC 0,5 g/l cisteína 90 min/121ºC 1,0 g/l cisteína 90 min/121ºC

1: A GT 0 GT 0 GT 0 GT 0

2: B GT 0 GT 0 GT 0 GT 0

3: C GT 0 GT 0 GT 0 GT 0

4: D GT 0 GT 0 GT 0 GT 0

Ensayo comparativo, chapa blanda, engrasada por vía electrostática con DOS

5: Dioctilsebacato (DOS) GT 0 GT 0 GT 0 GT 0

* Valoración de los resultados del ensayo de corte reticular según DIN EN 2409.

-24 –

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Procedimiento para reducir el coeficiente de rozamiento de la superficie de flejes de metal provistos de un recubrimiento, en especial, de flejes de acero (S) estañados o cromados, que son desplazados a través de una instalación de recubrimiento a una velocidad (v), caracterizado porque tras el proceso de recubrimiento se pulveriza una solución acuosa de un agente tensoactivo sobre el fleje de metal recubierto y desplazado con la velocidad (v), estando la solución acuosa compuesta de agua y un agente tensoactivo, y quedando, tras el exprimido de la solución de tensoactivo y el secado, una película de tensoactivo con un revestimiento de 0,1 hasta 10 mg/m2 sobre la superficie del fleje de metal recubierto.
2.

Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la solución acuosa de tensoactivo es exprimida seguidamente mediante rodillos exprimidores (12).
3.

Procedimiento, según la reivindicación 2, caracterizado porque el fleje de metal recubierto es secado tras el exprimido de la solución de tensoactivo.
4.

Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque tras el exprimido de la solución de tensoactivo y el secado, queda una película de tensoactivo con un revestimiento de 0,1 hasta 5 mg/m2, en especial entre 2 y 5 mg/m2, sobre la superficie del fleje de metal recubierto.
5.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente tensoactivo es

un tensoactivo aniónico, catiónico, no iónico o anfótero.

-25 –
6.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente tensoactivo es un polímero bloque no iónico, preferentemente en una concentración de 0,01 hasta 20 g/l.
7.

Procedimiento, según la reivindicación 6, caracterizado porque la solución acuosa es una solución acuosa de un agente tensoactivo no iónico o aniónico.
8.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la solución acuosa de tensoactivo es pulverizada a través de, como mínimo, un tubo (11) que está dispuesto a una distancia con respecto a la superficie del fleje de metal recubierto y presenta, como mínimo, un orificio a través del cual la solución de tensoactivo es proyectada sobre la superficie del fleje de metal recubierto.
9.

Procedimiento, según la reivindicación 8, caracterizado porque el tubo o cada tubo (11) presenta entre 1 y 50 orificios con un diámetro de 0,1 hasta 5 mm, teniendo que elegirse los diámetros de los orificios de tal manera que los chorros de líquido incidan sobre la superficie del fleje.
10.

Procedimiento, según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque a cada lado del fleje de metal está dispuesto, como mínimo, un tubo (11) con orificios a través de los que la solución de tensoactivo es pulverizada sobre la superficie del fleje de metal recubierto que está situada enfrente de los orificios del tubo (11).
11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 8

a 10, caracterizado porque el tubo o cada tubo (11) está

-26 –

dispuesto horizontalmente y a una distancia de 1 hasta 50 cm con respecto a la superficie del fleje de metal recubierto.
12.

Procedimiento, según la reivindicación 11, caracterizado porque el tubo o cada tubo (11) está dispuesto a una distancia de 5 hasta 15 cm con respecto a la superficie del fleje de metal recubierto.
13.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la solución acuosa de tensoactivo es pulverizada en forma de chorros de líquido sobre la superficie o superficies del fleje de metal, incidiendo dichos chorros en un rango angular entre +45º y -45º con respecto a la normal sobre la superficie del fleje de metal recubierto.
14.

Procedimiento, según la reivindicación 13, caracterizado porque los chorros inciden en un rango angular entre +15º y -15º con respecto a la normal y, preferentemente, de forma perpendicular sobre la superficie del fleje de metal recubierto.
15.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la solución acuosa de tensoactivo es pulverizada sobre el fleje de metal recubierto dentro de un depósito vertical (5) que está dotado de un desagüe (6) para la solución de tensoactivo excedente que se recoge allí.
16.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones 2 y 13 a 15, caracterizado porque los chorros de líquido inciden, como mínimo, en una de las dos superficies del

fleje de metal en la zona o cerca de la zona en la que se

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apoya un rodillo exprimidor (12) en la superficie del fleje de metal.
17.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recubrimiento del fleje de metal es pasivado antes de proceder a la pulverización de la solución acuosa de tensoactivo, en especial, haciendo pasar el fleje de metal recubierto por un baño de pasivado (2a, 2b).
18.

Procedimiento, según la reivindicación 17, caracterizado porque, tras el pasivado, el fleje de metal recubierto es enjuagado con agua de enjuague haciéndolo pasar por, como mínimo, un depósito de enjuague (3a, 3b).
19.

Procedimiento, según las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque el baño de pasivado (2a, 2b) y/o el agua de enjuague son calentados, en especial, a temperaturas entre 50º C y 80º C.
20.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la velocidad de desplazamiento del fleje (v) es superior a 100 m/min.
21.

Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la velocidad (v) es superior a 300 m/min y, preferentemente, se sitúa entre 400 y 600 m/min.
22.

Dispositivo para la aplicación de un recubrimiento metálico sobre un fleje de acero, en especial, instalación de estañado de flejes o instalación de cromado de flejes que comprende:

-un dispositivo de aplicación para la aplicación

electrolítica de una fina capa de metal sobre el fleje de

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acero (S) que se desplaza por dicho dispositivo de aplicación con una determinada velocidad,

-

un dispositivo de pasivado (2) para pasivar la capa de metal aplicada,

-

un baño de enjuague (3) para enjuagar el fleje de acero (S) recubierto y pasivado,

-y un dispositivo de tratamiento (4) para reducir el coeficiente de rozamiento de la superficie del fleje de acero recubierto (S) a través del cual el fleje de acero

(S) provisto de una capa metálica se desplaza con una velocidad (v),

caracterizado porque el dispositivo de tratamiento (4) comprende, como mínimo, un tubo (11) que está dispuesto a una distancia con respecto al fleje de acero recubierto (S) y presenta múltiples orificios en su envolvente a través de los que se pulveriza una solución acuosa compuesta de agua y un agente tensoactivo sobre el fleje de acero (S) recubierto y desplazado a través del dispositivo de tratamiento (4), así como al menos un par de rodillos exprimidores (12) para exprimir la solución pulverizada de la superficie del fleje de metal recubierto, y un dispositivo de secado para secar la película de tensoactivo que queda sobre la superficie después del exprimido.
23. Dispositivo, según la reivindicación 22, caracterizado porque a cada lado del fleje de acero (5) que es desplazado a través del dispositivo de tratamiento (4) está dispuesto un tubo (11) para pulverizar una solución acuosa de tensoactivo sobre ambos lados del fleje de acero (5).

-29 –
24. Dispositivo, según la reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque el dispositivo de tratamiento (4) comprende un depósito vertical (5) con un desagüe (6) en el que se recoge el excedente de la solución de tensoactivo

5 que fluye a través del desagüe a un depósito de almacenamiento (7) dispuesto debajo del depósito vertical (5).
25. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque el, como mínimo, un par de

10 rodillos exprimidores (12) para exprimir la solución de tensoactivo pulverizada está dispuesto detrás del tubo o de cada tubo (11) en el sentido de desplazamiento del fleje.
26. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizado porque los orificios están dispuestos

15 en una línea a lo largo del tubo (11) a distancias regulares entre sí, extendiéndose esta línea transversalmente, en especial, perpendicularmente con respecto al sentido de desplazamiento del fleje de acero en movimiento (S).