ES2572909T3 - Procedimiento para el tratamiento de una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metálico con un agente de postratamiento así como una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metálico - Google Patents

Procedimiento para el tratamiento de una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metálico con un agente de postratamiento así como una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metálico Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el tratamiento de una chapa de acero o una banda de acero dotadas de un revestimiento metálico con un agente de postratamiento, que contiene al menos un polialquilenglicol y se aplica como solución líquida sobre la superficie del revestimiento metálico, caracterizado por que el agente de postratamiento contiene además de polialquilenglicol un antioxidante fluorescente.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para el tratamiento de una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metalico con un agente de postratamiento as^ como una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metalico
La invention se refiere a un procedimiento para el tratamiento de una chapa de acero o de una banda de acero dotadas de un revestimiento metalico con un agente de postratamiento segun el preambulo de la reivindicacion 1.
En la fabrication de hojalata, en particular de chapa de acero estanada de manera electrolitica en instalaciones de estanado de banda, asi como en la fabricacion de chapa extra fina cromada de manera electrolitica (electrolytic chromium coated steel, ECCS) se pasiva la chapa de acero revestida metalicamente tras el proceso de revestimiento en primer lugar de manera quimica o de manera electroquimica y a continuation se engrasa. Mediante el engrasado debe reducirse el valor de rozamiento de la chapa de acero revestida para hacer que la chapa pueda procesarse mejor, por ejemplo para un proceso de embuticion profunda o estiraje en la fabricacion de latas de conservas o de bebidas. Para ello se engrasa, por ejemplo, en la fabricacion de hojalata (chapa de acero estanada) en instalaciones de estanado de banda, la banda de chapa estanada y pasivada tras un proceso de limpieza y secado, de manera electrostatica con sebacato de dioctilo (DOS), citrato de acetiltributilo (ATBC) o estearato de butilo (BSO). Las sustancias usadas para el engrasado de la chapa de acero revestida deben garantizar a este respecto tambien una buena adherencia de laca, ya que la chapa de acero revestida se laca por regla general para la mejora de su estabilidad frente a la corrosion y su estabilidad contra acidos. Por motivos de protection del medio ambiente se usan ahora para el lacado de la chapa de acero dotada de un revestimiento metalico de manera creciente lacas libres de disolventes o con contenido reducido en disolventes. Estas lacas exigen a la calidad de la superficie de la banda de acero revestida requerimientos mas altos en cuanto a la capacidad de humectacion de la laca y la adherencia de la laca.
Por tanto, un objetivo de la invencion consiste en mostrar un procedimiento para el tratamiento de chapas o bandas de acero revestidas con un revestimiento metalico, con el que puedan obtenerse una humectacion de la laca y adherencia de la laca mejoradas y al mismo tiempo un valor de rozamiento lo mas bajo posible de la superficie revestida para garantizar una buena procesabilidad de la chapa o de la banda de acero revestidas.
Por el documento GB 845 097 se conoce el uso de agentes de postratamiento que contienen polialquilenglicol para la lubrication de superficies de hojalata, para evitar una corrosion de la superficie estanada. Para ello se aplica sobre la superficie una emulsion acuosa de un polimero que contiene un polialquilenglicol.
Por el documento WO 03/089551 A2 se conoce un procedimiento para la aplicacion de una composition de lubricante sobre superficies, en particular superficies de metal, conteniendo la composicion de lubricante un copolimero de injerto con una estructura poliionica y una cadena lateral no activa asi como un medio acuoso. En una forma de realization preferente es la cadena lateral no activa una cadena de polietilenglicol, a la que puede estar unida adicionalmente aun biotina. La biotina es en si no fluorescente.
En el tratamiento de chapas de acero revestidas con metal, tal como por ejemplo hojalata, con un agente de postratamiento liquido es ventajoso que pueda ajustarse el espesor de capa del agente de postratamiento aplicado sobre la superficie de la chapa de acero revestida hasta valores deseados y convenientes para poder ajustar de manera dirigida las propiedades de la superficie de chapa tratada influidas por el agente de postratamiento. Otro objetivo de la invencion consiste, por tanto, en mostrar un procedimiento para el tratamiento de una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metalico con un agente de postratamiento liquido, en el que durante la aplicacion de una capa del agente de postratamiento sobre la superficie revestida con metal pueda detectarse y debido a ello pueda ajustarse tambien de manera dirigida el espesor de capa aplicado del agente de postratamiento.
Los objetivos mencionados se consiguen de acuerdo con la invencion mediante un procedimiento con las caracteristicas de la reivindicacion 1 asi como mediante una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metalico con las caracteristicas de la reivindicacion 14. Las formas de realizacion preferentes del procedimiento estan indicadas en las reivindicaciones 2-13.
En el procedimiento de acuerdo con la invencion se trata una chapa o una banda de acero dotadas de un revestimiento metalico con un agente de postratamiento, en el que el agente de postratamiento contiene al menos un polialquilenglicol y se aplica como solution liquida sobre la superficie del revestimiento metalico. El agente de postratamiento contiene ademas del polialquilenglicol al menos un antioxidante fluorescente. Mediante el antioxidante fluorescente se eleva por un lado la estabilidad (frente al envejecimiento) del polialquilenglicol contenido en el agente de postratamiento, de manera que se mejora la estabilidad frente a la corrosion de la chapa tratada de acuerdo con la invencion. Por otro lado, el uso del antioxidante fluorescente permite la detection del espesor de capa de la capa del agente de postratamiento aplicada sobre la superficie del revestimiento metalico durante la aplicacion. Debido a ello es posible ajustar el espesor de capa aplicado del agente de postratamiento hasta un valor deseado y conveniente para poder ajustar y optimizar las propiedades de superficie que resultan de esto al respectivo caso de aplicacion. Debido al antioxidante fluorescente contenido en el agente de postratamiento es posible detectar durante el procedimiento de postratamiento el espesor de capa aplicado del agente de
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postratamiento por medio de un procedimiento de espectroscop^a de fluorescencia, en particular por medio de una espectroscopia de fluorescencia inducida por laser (LIF).
Preferentemente se trata en el caso del antioxidante de un hidrocarburo fluorescente, en particular de fenoles sustituidos con grupos de impedimento esterico. Como antioxidantes especialmente preferentes han resultado las sustancias del grupo del acido ascorbico, en particular acido L-(+)-ascorbico, o sales de acido ascorbico. Igualmente pueden usarse butilhidroxitolueno (BHT) o butilhidroxianisol (BHA) como antioxidantes en el procedimiento de acuerdo con la invencion.
De manera conveniente, el agente de postratamiento esta presente como solucion acuosa y se aplica por medio de un procedimiento de pulverizacion o de un procedimiento de inmersion sobre la superficie de la chapa o la banda de acero revestidas con metal. Tras la aplicacion de la solucion liquida del agente de postratamiento sobre la superficie de la chapa o la banda de acero dotadas del revestimiento metalico se comprime el agente de postratamiento de manera conveniente por medio de rodillos de compresion y a continuacion se seca. Han resultado especialmente adecuadas a este respecto capas de revestimiento del agente de postratamiento con una capa seca en el intervalo de 1 a 10 mg/m2 y preferentemente en el intervalo de 2 a 6 mg/m2. En comparacion con los agentes de engrasado usados hasta ahora para hojalata y ECCS (DOS, ATBC o BSO) presentan las superficies tratadas de acuerdo con la invencion del revestimiento metalico una tension superficial esencialmente mas alta y con ello una mejor capacidad de humectacion de la laca. La tension superficial de hojalata engrasada de manera convencional se encuentra por ejemplo en el intervalo de 32 a 35 mN/m, mientras que las superficies tratadas de acuerdo con la invencion del revestimiento metalico presentan una tension superficial superior a 40 mN/m y en particular una tension superficial en el intervalo de 50 mN/m a 60 mN/m. El coeficiente de rozamiento del revestimiento metalico tratado de acuerdo con la invencion se encuentra preferentemente por debajo de 0,3 y en particular a ^ = 0,10 a 0,25.
El polialquilenglicol contenido en el agente de postratamiento presenta preferentemente una masa molar entre 2000 g/mol y 20000 g/mol y preferentemente entre 4000 g/mol y 10000 g/mol. Ha resultado especialmente adecuado el uso de polietilenglicol (PEG). Sin embargo pueden usarse igualmente otros polialquilenglicoles tales como por ejemplo polipropilenglicol o politetrametilenglicol. Asi ha resultado especialmente adecuado por ejemplo el polietilenglicol que presenta una masa molar de 6000 g/mol y puede obtenerse bajo la marca comercial “Lipoxol® 6000" con respecto a la capacidad de humectacion de la laca y al valor de rozamiento de la superficie tratada.
El polialquilenglicol contenido en una solucion acuosa del agente de postratamiento presenta preferentemente concentraciones de 0,1 g/l a 400 g/l y preferentemente entre 1,0 g/l y 200 g/l en la solucion acuosa. La concentracion del antioxidante en la solucion acuosa se encuentra de manera conveniente entre 0,001 g/l y 4,0 g/l. La viscosidad de la solucion acuosa del agente de postratamiento se encuentra a 20 °C preferentemente en el intervalo de 0,5 a 60 mm2/s2 y el indice de refraccion se encuentra preferentemente entre 1,30 y 1,40. La densidad de la solucion acuosa del agente de postratamiento se encuentra preferentemente en el intervalo de 0,9 a 1,1 g/cm3.
A continuacion se explica en mas detalle la invencion por medio de un ejemplo de realizacion. El ejemplo de realizacion se refiere a este respecto al postratamiento de una chapa de acero estanada (hojalata). Sin embargo, el procedimiento de acuerdo con la invencion no esta limitado a este caso de aplicacion, este puede usarse de manera correspondiente en todas las chapas de acero dotadas de un revestimiento metalico. En particular pueden tratarse tambien chapas de acero cromadas (chapas ECCS) o chapas de acero galvanizadas de manera correspondiente de acuerdo con la invencion.
Una hojalata convencional con una capa de estano en el intervalo de 1,0 g/m2 a 6 g/m2 se pulverizo con una solucion acuosa de un agente de postratamiento, habiendose aplicado por pulverizacion la solucion acuosa del agente de postratamiento a ser posible de manera uniforme a traves de boquillas pulverizadoras sobre la superficie de hojalata. A continuacion se comprimio el agente de postratamiento aplicado por pulverizacion por medio de rodillos de compresion y se seco en un horno. Tras el secado pudo detectarse un revestimiento de capa seca del agente de postratamiento en el intervalo de 2-6 mg/m2.
Para la preparacion de una solucion acuosa del agente de postratamiento usado se preparo en primer lugar una solucion acuosa de un polietilenglicol (PEG) con una masa molar de 6000 g/mol en una concentracion entre 0,1 g/l y 400 g/l y se mezclo con acido ascorbico (vitamina C) en una concentracion entre 0,001 g/l y 4,0 g/l. Esta solucion acuosa se aplico entonces en un procedimiento de pulverizacion de manera uniforme sobre la superficie de la hojalata.
Durante la aplicacion del agente de postratamiento sobre la superficie de la hojalata se detecto el espesor de capa del agente de postratamiento aplicado por medio de un procedimiento de espectroscopia de fluorescencia. Para ello se uso en particular un procedimiento de espectroscopia de fluorescencia inducida por laser. A este respecto se dirige, durante la aplicacion del agente de postratamiento, un haz de laser sobre la superficie de hojalata. La radiacion laser se absorbe por la capa aplicada del agente de postratamiento. Debido a las propiedades fluorescentes del agente de postratamiento, que contiene un antioxidante fluorescente (por ejemplo acido ascorbico), se excita la capa del agente de postratamiento mediante la radicacion laser irradiada para dar la emision de luz (fluorescencia).
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Ha resultado como procedimiento especialmente adecuado para la detection del espesor de capa del agente de postratamiento aplicado la espectroscop^a de fluorescencia inducida por laser, en la que se realiza una medicion de integration temporal del comportamiento de reduction de las senales de fluorescencia con longitudes de onda seleccionadas de manera adecuada de la radiation laser irradiada. A este respecto, tras cada excitation con un pulso de laser individual durante una duration predeterminada, de por ejemplo 1 ns, se detecta el comportamiento de reduccion de la radiacion de fluorescencia emitida por la capa de agente de postratamiento en intervalos de medicion posicionados de manera adecuada, con integracion temporal como valores de intensidad I1 y I2. La relation de estos valores de intensidad I2 /I1 depende a este respecto de la cantidad de la sustancia fluorescente (y con ello de la concentration y del espesor de capa). Esto permite, con separation de senales de fondo perturbadoras, la deteccion eficaz de un valor que es proporcional a la concentracion del antioxidante fluorescente y al espesor de capa del agente de postratamiento aplicado. Con concentracion predeterminada del antioxidante fluorescente en la solution acuosa del agente de postratamiento puede concluirse de esta manera sobre el espesor de capa del agente de postratamiento aplicado.
La excitacion optica de la capa del agente de postratamiento puede realizarse a este respecto, por ejemplo, con un laser de microchip que, con una frecuencia de repetition en el intervalo de 10 kHz, emite pulsos de laser individuales con una longitud de onda de emision de por ejemplo 266 nm y 355 nm y una potencia de pulso de normalmente 250 ^W. La radiacion de fluorescencia emitida por la capa del agente de postratamiento se acopla en una fibra optica y se conduce a un detector que esta acoplado a una unidad de evaluation. El detector comprende un fotomultiplicador que registra la senales de fluorescencia de manera selectiva con respecto a la longitud de onda por medio de filtros opticos. Los pulsos de detector se evaluan con integracion temporal y se convierten por medio de medidas de calibration en las magnitudes de medicion que van a detectarse (en este caso el espesor de capa de la capa de agente de postratamiento).
Con el procedimiento de acuerdo con la invention pueden aplicarse y detectarse espesores de capa del agente de postratamiento en una capa seca de 1-10 mg/m2. Las superficies de hojalata tratadas de esta manera han mostrado tensiones superficiales superiores a 40 mN/m y en particular en el intervalo de 50 a 60 mN/m. Las tensiones superficiales de este tipo son especialmente adecuadas para el lacado de la superficie de hojalata con lacas libres de disolventes o con contenido en disolventes reducido y la humectacion de la laca se mejora de manera determinante.
Las partes constituyentes propuestas para el agente de postratamiento de acuerdo con la invencion se caracterizan todas por su idoneidad para alimentos. Esto es importante en particular para el uso posterior de las chapas tratadas de acuerdo con la invencion para la fabrication de envases para alimentos, tales como por ejemplo latas de conservas o de bebidas.
Las superficies de hojalata tratadas de acuerdo con la invencion se caracterizan ademas por una buena procesabilidad por ejemplo en la fabricacion de latas de conservas y de bebidas. Debido a ello pueden reducirse notablemente tambien los tiempos de mecanizacion, por ejemplo en rodillos de enderezado por traction y flexion de instalaciones de division o instalaciones de lacado. De manera sorprendente se ha mostrado ademas que las superficies de hojalata tratadas de acuerdo con la invencion presentan en comparacion con las superficies tratadas de manera convencional una superficie mas brillante y de mejor brillo. Esto puede justificarse mediante una action repelente al polvo de la capa de agente de postratamiento aplicada sobre la superficie de hojalata.
Dado que el agente de postratamiento esta presente como solucion liquida, puede aplicarse el agente de postratamiento de manera mas sencilla y en particular de manera mas favorable y mas rapida sobre la hojalata. Esto es ventajoso en comparacion con los agentes de postratamiento convencionales tales como DOS o ATBC, que deben aplicarse por medio de cabinas de lubrication electrostaticas caras y de mucho mantenimiento. Por el contrario, la invencion permite una aplicacion sencilla y economica del agente de postratamiento liquido por medio de un procedimiento de inmersion o un procedimiento de pulverization, que puede integrarse sin mas en el ciclo de production de instalaciones de revestimiento de banda electroliticas. Debido a ello es posible tambien la aplicacion del agente de postratamiento liquido sobre una banda de acero que se mueve con una velocidad de marcha de banda alta de hasta 750 m/min por una instalacion de revestimiento de banda.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el tratamiento de una chapa de acero o una banda de acero dotadas de un revestimiento metalico con un agente de postratamiento, que contiene al menos un polialquilenglicol y se aplica como solucion Kquida sobre la superficie del revestimiento metalico, caracterizado por que el agente de postratamiento contiene ademas de polialquilenglicol un antioxidante fluorescente.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que en el caso del antioxidante se trata de un hidrocarburo fluorescente, en particular fenoles sustituidos con grupos de impedimento esterico.
  3. 3. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que en el caso del antioxidante se trata de un acido ascorbico, en particular acido L-(+)-ascorbico o una sal de acido ascorbico.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el caso del antioxidante se trata de butilhidroxitolueno (BHT) o butilhidroxianisol (BHA).
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente de postratamiento esta presente como solucion acuosa, encontrandose la concentration del polialquilenglicol en la solucion acuosa entre 0,1 g/l y 400 g/l y preferentemente entre 1,0 g/l y 200 g/l.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la masa molar del polialquilenglicol se encuentra entre 2.000 g/mol y 20.000 g/mol y preferentemente entre 4.000 g/mol y 10.000 g/mol.
  7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el caso del polialquilenglicol se trata de un polietilenglicol (PEG) que presenta preferentemente una masa molar de 6.000 g/mol.
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente de postratamiento esta presente como solucion acuosa, encontrandose la concentracion del antioxidante en la solucion acuosa entre 0,001 g/l y 4,0 g/l.
  9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la solucion liquida del agente de postratamiento tras la aplicacion sobre la superficie de la chapa o de la banda de acero dotadas del revestimiento metalico se comprime por medio de rodillos de compresion y a continuation se seca.
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por que tras el secado esta presente sobre la superficie del revestimiento metalico una capa del agente de postratamiento con una capa seca en el intervalo de 1 a 10 mg/m2 y preferentemente en el intervalo de 2 a 6 mg/m2.
  11. 11. Procedimiento segun las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado por que la tension superficial de la superficie tratada del revestimiento metalico es mayor de 40 mN/m y en particular se encuentra en el intervalo de 50 mN/m y 60 mN/m.
  12. 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que durante la aplicacion del agente de postratamiento sobre la superficie del revestimiento metalico se detecta el espesor de capa aplicado del agente de postratamiento.
  13. 13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, caracterizado por que el espesor de capa aplicado del agente de postratamiento se detecta por medio de un procedimiento de espectroscopia de fluorescencia, en particular de la espectroscopia de fluorescencia inducida por laser (LIF).
  14. 14. Chapa de acero o banda de acero dotadas de un revestimiento metalico, en particular hojalata, que presenta sobre la superficie del revestimiento metalico, en particular del revestimiento con estano, una capa delgada de un agente de postratamiento, conteniendo el agente de postratamiento al menos un polialquilenglicol, caracterizada por que el agente de postratamiento contiene ademas del polialquilenglicol un antioxidante fluorescente.
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