ITBO20090348A1 - COMPOSITION, PROCEDURE AND PLANT FOR THE SURFACE TREATMENT OF LAMINATED METAL - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: “Composizione, procedimento ed impianto per il trattamento superficiale di metallo laminato” DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Composition, process and plant for the surface treatment of rolled metal"
La presente invenzione si riferisce ad una composizione per il trattamento superficiale di metallo laminato. L'invenzione si riferisce inoltre ad un procedimento e ad un impianto per il trattamento superficiale di metallo laminato, impieganti la suddetta composizione. The present invention relates to a composition for the surface treatment of rolled metal. The invention also relates to a process and a plant for the surface treatment of rolled metal, using the above composition.
E' noto il cosiddetto procedimento “coil coating” o di prerivestimento per la verniciatura di metallo laminato. Esso si basa sul semplice concetto che è più facile, efficace ed economico sgrassare, pretrattare chimicamente e verniciare una superficie piana continua, piuttosto che effettuare le stesse operazioni su forme irregolari. I prodotti prerivestiti si presentano sotto forma di rotoli o lastre che ricevono il loro rivestimento protettivo e/o decorativo prima di passare attraverso i successivi stadi di produzione, ad esempio per il mercato dell'edilizia per esterni ed interni, nel settore della produzione di elettrodomestici, e simili. Nel seguito si farà specifico riferimento al procedimento di coil coating o prerivestimento di prodotti forniti in forma di rotoli di un nastro metallico, anche se l'invenzione non deve intendersi limitata a tale ambito, potendo trovare immediata e naturale applicazione anche nei procedimenti in cui i prodotti metallici sono in forma di lastra. The so-called "coil coating" or pre-coating process for painting laminated metal is known. It is based on the simple concept that it is easier, more effective and cheaper to degrease, chemically pre-treat and paint a continuous flat surface than to perform the same operations on irregular shapes. Pre-coated products come in the form of rolls or sheets that receive their protective and / or decorative coating before passing through the subsequent stages of production, for example for the indoor and outdoor construction market, in the home appliance manufacturing sector. , and similar. In the following, specific reference will be made to the coil coating or pre-coating process of products supplied in the form of rolls of a metal strip, even if the invention is not intended to be limited to this area, as it can find immediate and natural application also in procedures in which metal products are in plate form.
In un tipico processo di coil coating, un nastro metallico viene fatto passare attraverso un impianto di trattamento continuo e viene sottoposto in successione alle varie fasi di lavorazione. Tipicamente, dapprima si ha la devolgitura o srotolamento del rotolo di nastro metallico, il quale viene poi sottoposto ad un'adeguata pulizia, ad esempio uno sgrassaggio acido od alcalino intervallato da una eventuale spazzolatura, in funzione del supporto, atta a rimuovere eventuali ossidi presenti, a cui segue una conversione chimica della superficie del nastro metallico, ad esempio una nitrocobaltazione. Il nastro viene poi sciacquato e sottoposto a passivazione. Dopo un'asciugatura, il nastro passa attraverso una testa verniciante che applica una prima mano di primer o vernice di fondo su una o entrambe le facce del nastro. Il nastro passa in seguito in un primo forno dove avviene la polimerizzazione del primer, e viene quindi raffreddato, prima con aria poi con acqua. Il nastro passa successivamente attraverso una seconda testa verniciante che applica una mano di finitura o “top” su una o entrambe le facce del nastro, il quale viene poi passato ancora in forno per la polimerizzazione della pellicola di vernice, e poi raffreddato ancora come in precedenza, prima di essere riavvolto in bobina. In alcune applicazioni, una delle due facce del nastro non necessita di una finitura di alta qualità, per cui su di essa viene applicata dopo la passivazione, una mano di cosiddetto “back coating”, cioè di un prodotto verniciante dalle caratteristiche e dal prezzo inferiore alla vernice “top” di più alta qualità applicata sull'altra faccia del nastro. In a typical coil coating process, a metal strip is passed through a continuous treatment plant and is subjected to the various processing stages in succession. Typically, the roll of metal tape is first unrolled or unrolled, which is then subjected to adequate cleaning, for example an acid or alkaline degreasing interspersed with a possible brushing, depending on the support, to remove any oxides present. , followed by a chemical conversion of the surface of the metal strip, for example a nitrocobaltation. The tape is then rinsed and passivated. After drying, the tape passes through a paint head which applies a first coat of primer or undercoat to one or both sides of the tape. The tape then passes into a first oven where the primer polymerization takes place, and is then cooled, first with air and then with water. The tape then passes through a second painting head which applies a finishing coat or "top" on one or both sides of the tape, which is then passed again in the oven for the polymerization of the paint film, and then cooled again as in previously, before being rewound on a reel. In some applications, one of the two sides of the belt does not require a high quality finish, so after passivation, a coat of so-called "back coating", that is a coating product with characteristics and lower price, is applied to it. to the highest quality "top" paint applied to the other side of the belt.
La conversione chimica della superficie del nastro metallico ha il compito di evitare il fenomeno della corrosione del metallo, contro la quale non è generalmente sufficiente la sola verniciatura in quanto il film di vernice è normalmente permeabile all'aria e all'umidità, e pertanto all'ossigeno, responsabile dei fenomeni di ossidazione e quindi di corrosione del metallo. La conversione chimica o pretrattamento della superficie del metallo laminato previene il fenomeno della corrosione mediante la deposizione di particolari composti chimici sulla superficie del metallo. Questi composti chimici facenti parte dello strato di conversione sono generalmente a base di ossidi o fosfati di metalli pesanti e risultano quindi inerti e pertanto poco reattivi con aria ed ossigeno, evitando in tal modo l'ossidazione e la formazione di ruggine sulla superficie metallica. The chemical conversion of the surface of the metal strip has the task of avoiding the phenomenon of metal corrosion, against which painting alone is generally not sufficient as the paint film is normally permeable to air and humidity, and therefore to oxygen, responsible for the oxidation phenomena and therefore corrosion of the metal. The chemical conversion or pretreatment of the surface of the rolled metal prevents the phenomenon of corrosion by depositing particular chemical compounds on the surface of the metal. These chemical compounds forming part of the conversion layer are generally based on heavy metal oxides or phosphates and are therefore inert and therefore not very reactive with air and oxygen, thus avoiding oxidation and the formation of rust on the metal surface.
Un esempio di conversione superficiale particolarmente adatto e frequentemente impiegato per superfici di acciaio zincato è la nitrocobaltazione, mediante la quale vengono depositati sulla superficie del nastro metallico sali a base di cobalto. Questi sali sono solubili nella formulazione di partenza, ma in particolari condizioni di temperatura, pH e concentrazione diventano insolubili e precipitano sul nastro di acciaio zincato, ancorandosi sulla sua superficie. An example of surface conversion particularly suitable and frequently used for galvanized steel surfaces is nitrocobaltation, by which cobalt-based salts are deposited on the surface of the metal strip. These salts are soluble in the starting formulation, but in particular conditions of temperature, pH and concentration they become insoluble and precipitate on the galvanized steel strip, anchoring themselves on its surface.
Fra la fase di conversione chimica e la fase di passivazione, il nastro metallico viene sottoposto a lavaggio effettuato tipicamente con acqua a rinnovo, meglio se demineralizzata. Questo lavaggio serve ad eliminare i residui chimici presenti sulla superficie del nastro, al fine di evitare l'inquinamento delle successive soluzioni di pretrattamento. Between the chemical conversion step and the passivation step, the metal strip is subjected to washing typically carried out with renewal water, preferably demineralized. This washing serves to eliminate the chemical residues present on the surface of the belt, in order to avoid the pollution of the subsequent pretreatment solutions.
La fase di passivazione che segue ha il compito di sigillare lo strato di conversione precedentemente menzionato, e di incrementare notevolmente la resistenza alla corrosione. In questa fase tipicamente vengono impiegati prodotti acidi contenenti cromo oppure a base di zirconio, che vengono applicati tipicamente a spruzzo sulla superficie del nastro metallico. The following passivation step has the task of sealing the conversion layer mentioned above, and of considerably increasing the resistance to corrosion. In this phase, chromium-containing or zirconium-based acid products are typically used, which are typically applied by spraying onto the surface of the metal strip.
Le teste vernicianti sopra menzionate sono costituite da un insieme di rulli di vario tipo e numero, nonché variamente disposti, fra i quali si annoverano tipicamente almeno un rullo di riscontro su cui corre il nastro da verniciare, almeno un rullo applicatore che trasferisce il prodotto verniciante sulla superficie del nastro, e almeno un rullo pescante che raccoglie il prodotto verniciante da una vasca di prodotto per trasferirlo al rullo applicatore. In alcuni casi è previsto almeno un rullo calibratore per la regolazione dello spessore della pellicola di prodotto verniciante. Da questa sommaria descrizione, appare comunque evidente il fatto che una testa verniciante costituisce un elemento particolarmente importante e costoso di tutto l'impianto di coil coating o prerivestimento di metalli laminati. The aforementioned painting heads consist of a set of rollers of various types and numbers, as well as variously arranged, among which there are typically at least one feedback roller on which the belt to be painted runs, at least one applicator roller that transfers the painting product on the surface of the belt, and at least one pickup roller that collects the paint product from a product tank to transfer it to the applicator roller. In some cases at least one calibrating roller is provided for adjusting the thickness of the coating product film. From this brief description, it is however evident that a painting head constitutes a particularly important and expensive element of the whole coil coating or pre-coating system for rolled metals.
I prodotti vernicianti liquidi utilizzati come primer o come finitura, sia essa una finitura “top” o “back coating”, nei procedimenti di coil coating per metalli laminati hanno la funzione di proteggere e/o decorare i supporti su cui sono applicati ed hanno la capacità di formare una struttura di film o pellicola di copertura superficiale, generalmente continua ed aderente al supporto su cui sono applicati. Sono note svariate composizioni di prodotti vernicianti per metalli, le quali comprendono tipicamente almeno una resina legante, tipicamente una miscela di polimeri con capacità di reticolazione, dispersa in un mezzo solvente di tipo organico che consente la facile applicazione della vernice sulla superficie del metallo laminato, e che è destinato poi ad evaporare nella fase di passaggio in forno del prodotto verniciato. Le composizioni vernicianti di tipo noto comprendono inoltre spesso pigmenti che servono a fornire potere coprente e/o colore alla pellicola aderente alla superficie del metallo laminato. Tali composizioni note comprendono poi spesso anche cosiddette cariche, e cioè polveri generalmente inorganiche che non hanno influenza diretta sul colore, ma che servono per fornire particolari proprietà alla pellicola verniciante, ad esempio proprietà opacizzanti, conferimento di caratteristiche strutturali, proprietà anticorrosive e simili. Inoltre, le composizioni vernicianti note comprendono quasi sempre piccole quantità di additivi, aventi svariate funzioni quali miglioramento della distensione, resistenza al graffio, anti-sedimentazione, disperdibilità di cariche e pigmenti, adesione, ecc. Liquid coating products used as primers or finishes, be it a "top" or "back coating", in coil coating processes for laminated metals have the function of protecting and / or decorating the supports on which they are applied and have the ability to form a structure of film or surface covering film, generally continuous and adherent to the support on which they are applied. Various compositions of paint products for metals are known, which typically comprise at least one binder resin, typically a mixture of polymers with cross-linking capacity, dispersed in an organic solvent medium which allows the easy application of the paint on the surface of the laminated metal. and which is then destined to evaporate during the passage of the painted product in the oven. Known painting compositions also often comprise pigments which serve to provide hiding power and / or color to the film adhering to the surface of the laminated metal. Said known compositions often also include so-called fillers, i.e. generally inorganic powders which do not have a direct influence on the color, but which serve to provide particular properties to the painting film, for example opacifying properties, conferring structural characteristics, anticorrosive properties and the like. Furthermore, the known painting compositions almost always comprise small quantities of additives, having various functions such as improving the flow, scratch resistance, anti-sedimentation, dispersibility of fillers and pigments, adhesion, etc.
Sono stati proposti metodi per accrescere l'efficienza e la produttività e ridurre il costo dei procedimenti coil coating del tipo noto sopra descritto. Un esempio è dato dal cosiddetto ciclo “No-rinse”, ossia privo di risciacquo, che non prevede risciacqui o passivazioni finali del nastro metallico dopo l'applicazione di una particolare composizione per la conversione superficiale del metallo laminato. Tale composizione viene applicata sulla superficie del nastro metallico ed asciugata in forno ad una temperatura di circa 50-80°C, dopo di che il nastro metallico può essere direttamente verniciato senza necessità di procedere alla passivazione della sua superficie. Nonostante questo particolare ciclo “No-rinse” permetta di eliminare le fasi di risciacquo e passivazione che seguono la conversione superficiale del nastro metallico, tuttavia è necessario predisporre, proprio per l'applicazione della composizione di conversione superficiale del metallo laminato, una particolare testa di applicazione a rulli, simile alle teste vernicianti sopra menzionate, con conseguente aggravio considerevole dei costi di impianto. Inoltre, il sistema prevede l'impiego di nastri perfettamente planari nonché un continuo controllo dello spessore di soluzione chimica applicata, in modo da mantenere sempre costante la quantità di deposito dato dal pretrattamento. In aggiunta, è frequentemente necessaria o quantomeno opportuna la presenza costante e continua di un operatore che valuti il buono stato del pretrattamento in funzione dell'usura dei rulli applicatori e che provveda alla loro sostituzione quando sia necessario. Infine, il ciclo “No-rinse” necessita di almeno tre stadi di risciacquo dopo lo sgrassaggio iniziale del nastro metallico, di cui l'ultimo con acqua demineralizzata leggermente acidula, nonché del forno di asciugatura. Methods have been proposed to increase efficiency and productivity and reduce the cost of coil coating processes of the known type described above. An example is given by the so-called “No-rinse” cycle, ie without rinsing, which does not provide for final rinsing or passivation of the metal strip after the application of a particular composition for the surface conversion of the rolled metal. This composition is applied to the surface of the metal strip and dried in the oven at a temperature of about 50-80 ° C, after which the metal strip can be directly painted without the need to passivate its surface. Although this particular "No-rinse" cycle allows to eliminate the rinsing and passivation phases that follow the surface conversion of the metal strip, however it is necessary to prepare, precisely for the application of the surface conversion composition of the rolled metal, a particular head of roller application, similar to the aforementioned painting heads, with a consequent considerable increase in plant costs. Furthermore, the system provides for the use of perfectly planar strips as well as a continuous control of the thickness of the chemical solution applied, in order to always keep the amount of deposit given by the pre-treatment constant. In addition, the constant and continuous presence of an operator who evaluates the good condition of the pre-treatment according to the wear of the applicator rollers and who replaces them when necessary is frequently necessary or at least opportune. Finally, the “No-rinse” cycle requires at least three rinsing stages after the initial degreasing of the metal strip, the last of which with slightly acidic demineralized water, as well as the drying oven.
Scopo della presente invenzione è quello di risolvere e superare i problemi della tecnica nota, fornendo un procedimento per il trattamento superficiale di metallo laminato, del tipo coil coating o di prerivestimento, che risulti economico, ecologico, affidabile, nonché di semplice e pratica realizzazione, e che fornisca risultati finali di qualità analoga, se non superiore, a quelli dei procedimenti di tipo noto. The purpose of the present invention is to solve and overcome the problems of the known art, providing a process for the surface treatment of rolled metal, of the coil coating or pre-coating type, which is economical, ecological, reliable, as well as simple and practical to carry out. and which provides final results of a quality similar, if not superior, to those of known processes.
Scopo della presente invenzione è anche quello di fornire una composizione di trattamento innovativa per l'impiego in un procedimento per il trattamento superficiale di metallo laminato del tipo sopra indicato, che possa agevolmente essere applicata con metodi noti ed in particolare, anche se non limitativamente, con semplici tecniche di applicazione a spruzzo. The object of the present invention is also to provide an innovative treatment composition for use in a process for the surface treatment of rolled metal of the type indicated above, which can be easily applied with known methods and in particular, even if not limited to, with simple spray application techniques.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un impianto per l'attuazione del suddetto procedimento, in particolare un impianto molto più economico di quelli noti, privo di stazioni per la conversione superficiale e la passivazione del metallo laminato. A further object of the invention is to provide a plant for carrying out the above process, in particular a much cheaper plant than the known ones, without stations for surface conversion and passivation of the rolled metal.
Al fine di raggiungere gli scopi sopra indicati, l'invenzione ha per oggetto un procedimento del tipo sopra menzionato, in cui viene impiegata una composizione comprendente almeno una resina legante in un mezzo solvente, in cui tale composizione si caratterizza per il fatto di comprendere nel mezzo solvente anche un mezzo passivante della superficie del metallo laminato. L'invenzione ha per oggetto anche una tale composizione di per se stessa, nonché un impianto per l'attuazione del suddetto procedimento e l'applicazione della composizione, in un procedimento di coil coating. In order to achieve the purposes indicated above, the invention relates to a process of the type mentioned above, in which a composition is used comprising at least one resin binding in a solvent medium, in which this composition is characterized by the fact that it comprises in solvent medium also a passivating medium of the surface of the rolled metal. The invention also relates to such a composition per se, as well as a plant for carrying out the aforementioned process and applying the composition, in a coil coating process.
I vantaggi della presente invenzione sono molteplici. Innanzitutto il procedimento di coil coating si semplifica notevolmente, poiché la composizione della presente invenzione è funzionalmente analoga ad un primer, pur garantendo capacità anticorrosive proprie dei trattamenti di conversione superficiale. La composizione della presente invenzione può essere applicata sul nastro di metallo laminato allo stesso modo di un primer e con le medesime teste di verniciatura, cosicché complessivamente nel processo di coil coating secondo la presente invenzione vengono eliminate le fasi di conversione superficiale, in particolare di nitrocobaltazione, e di passivazione, nonché tutti le fasi accessorie intermedie ad esse. Il risultato è quello di un procedimento più semplice, meno nocivo e più veloce ed economico. Viene inoltre eliminata la necessità di smaltire le acque reflue e i fanghi delle vasche di nitrocobaltazione e passivazione di cui agli impianti della tecnica nota, con conseguente miglioramento dell'impatto ambientale. The advantages of the present invention are manifold. First of all, the coil coating process is considerably simplified, since the composition of the present invention is functionally similar to a primer, while guaranteeing anti-corrosive properties typical of surface conversion treatments. The composition of the present invention can be applied on the laminated metal strip in the same way as a primer and with the same painting heads, so that overall in the coil coating process according to the present invention the surface conversion steps, in particular nitrocobaltation, are eliminated. , and passivation, as well as all the accessory phases intermediate to them. The result is a simpler, less harmful, faster and cheaper procedure. Furthermore, the need to dispose of the waste water and sludge from the nitrocobalting and passivation tanks referred to in the prior art plants is eliminated, with a consequent improvement in the environmental impact.
In una variante specifica della presente invenzione, il solvente della composizione di trattamento superficiale è acqua, anziché essere un solvente organico come nella tecnica nota. In questo caso, è immediatamente evidente il grande vantaggio sia per l'ambiente che per la salute degli operatori che deriva dall'eliminazione della necessità di trattare e smaltire il solvente organico ed i fumi derivanti dalla sua evaporazione nella fase di essiccazione della vernice. Un ulteriore vantaggio dell'impiego di acqua come solvente primario è la riduzione degli oneri assicurativi legati alla non infiammabilità della composizione. In a specific variant of the present invention, the solvent of the surface treatment composition is water, rather than being an organic solvent as in the known art. In this case, the great advantage for both the environment and the health of the operators is immediately evident, which derives from the elimination of the need to treat and dispose of the organic solvent and the fumes deriving from its evaporation during the drying phase of the paint. A further advantage of using water as a primary solvent is the reduction of insurance costs related to the non-flammability of the composition.
Secondo un'altra variante specifica della presente invenzione, la resina legante della composizione di trattamento superficiale è una resina alchidica, preferibilmente del tipo medio-olio o corto-olio. Tali resine sono relativamente economiche e di buona resa, e consentono di realizzare una composizione stabile e di buona resa superficiale. According to another specific variant of the present invention, the binder resin of the surface treatment composition is an alkyd resin, preferably of the medium-oil or short-oil type. These resins are relatively cheap and of good yield, and allow to obtain a stable composition and good surface yield.
Secondo una variante ulteriore dell'invenzione, il mezzo passivante della composizione di trattamento superficiale comprende fluoruro di zirconio, ed in particolare anche se non esclusivamente un fluorocomplesso di zirconio in una miscela di acido fluoridrico, specialmente quando la composizione comprenda acqua come solvente. Con una tale composizione si ottiene un ottimo trattamento anticorrosivo delle superfici del nastro di metallo laminato. According to a further variant of the invention, the passivating medium of the surface treatment composition comprises zirconium fluoride, and in particular although not exclusively a zirconium fluorocomplex in a mixture of hydrofluoric acid, especially when the composition comprises water as a solvent. With such a composition, an excellent anticorrosive treatment of the surfaces of the rolled metal strip is obtained.
Secondo una variante preferita dell'invenzione, il prodotto di trattamento comprende inoltre almeno un pigmento colorante, e più preferibilmente tale pigmento colorante comprende biossido di titanio TiO2per impartire all'almeno una superficie del nastro metallico una colorazione bianca. La composizione della presente invenzione può poi comprendere, analogamente a prodotti vernicianti di tipo noto, ma a differenza dei prodotti normalmente utilizzati nel pretrattamento di metallo laminato nei procedimenti di coil coating, uno o più additivi e/o cariche, quali ad esempio, senza che ciò debba essere considerato limitativo, additivi surfattanti o antischiuma. According to a preferred variant of the invention, the treatment product further comprises at least one coloring pigment, and more preferably such coloring pigment comprises titanium dioxide TiO2 to impart a white color to the at least one surface of the metal strip. The composition of the present invention can then comprise, similarly to known paint products, but unlike the products normally used in the pre-treatment of laminated metal in coil coating processes, one or more additives and / or fillers, such as for example, without this should be considered limiting, surfactant or antifoam additives.
In una specifica variante, il procedimento secondo l'invenzione, dopo la fase di sgrassare almeno una superficie del nastro e prima della fase di applicare un prodotto di trattamento, comprende una fase di spazzolare l'almeno una superficie del nastro, e che dopo la fase di applicare un prodotto di trattamento e prima della fase di riavvolgere il nastro, comprende una fase di passare in forno e successivamente raffreddare il nastro del metallo laminato. In a specific variant, the process according to the invention, after the step of degreasing at least one surface of the belt and before the step of applying a treatment product, comprises a step of brushing the at least one surface of the belt, and that after the step of applying a treatment product and before the step of rewinding the strip, comprises a step of passing in the oven and subsequently cooling the strip of the rolled metal.
Nell'impianto della presente invenzione non sono previsti i costosi e complessi stadi per la conversione chimica e la passivazione del nastro di cui agli impianti della tecnica nota. Inoltre, si è sorprendentemente trovato che la composizione della presente invenzione può fungere efficacemente anche da finitura per una superficie del nastro, laddove nei processi della tecnica nota viene invece applicato un prodotto di “back coating”. Questo risultato consente di abbattere ulteriormente costi per il rivestimento o coil coating di nastri metallici con una sola superficie pregiata. Inoltre si è sorprendentemente trovato che la composizione della presente invenzione costituisce una base di aggrappaggio migliore dei prodotti di “back coating” noti, per quanto riguarda ad esempio l'applicazione di uno strato di schiuma che spesso viene adottato ad esempio per applicazioni industriali ed edili. The system of the present invention does not provide for the expensive and complex stages for the chemical conversion and passivation of the strip of which the systems of the known art are used. Furthermore, it has surprisingly been found that the composition of the present invention can also effectively act as a finish for a surface of the strip, whereas in the processes of the known art a "back coating" product is instead applied. This result allows to further reduce costs for the coating or coil coating of metal strips with a single high-quality surface. Furthermore, it has surprisingly been found that the composition of the present invention constitutes a better bonding base than known "back coating" products, as regards for example the application of a layer of foam which is often used for example for industrial and building applications. .
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue di una forma di attuazione preferita, con riferimento al disegno annesso, dato a puro titolo di esempio non limitativo, in cui è illustrato schematicamente un impianto per la realizzazione di un procedimento coil coating in attuazione della presente invenzione. Further characteristics and advantages of the present invention will become evident from the detailed description that follows of a preferred embodiment, with reference to the attached drawing, given purely by way of non-limiting example, in which a plant for the realization of a coil process is schematically illustrated. coating in implementation of the present invention.
Con riferimento ora alla figura unica annessa, con il numero di riferimento 1 è indicato nel suo complesso un impianto per il coil coating o prerivestimento di un nastro 2 di metallo laminato, proveniente in modo noto da un rotolo (non illustrato) che viene devolto in modo noto. Il nastro 2 passa dapprima in un accumulatore di entrata 3 che in modo noto funge da polmone di accumulo per assorbire le discontinuità di velocità di lavorazione che si possono verificare nelle varie stazioni successive dell'impianto 1. La velocità tipica del nastro 2 attraverso l'impianto 1 è compresa fra circa 45 e circa 220 m/minuto. L'accumulatore di entrata 3 comprende due schiere di rulli 30, 31 affacciati, che possono muoversi gli uni rispetto agli altri per aumentare o ridurre la lunghezza del percorso del nastro 2 all'interno dell'accumulatore di entrata 3. Il nastro 2 passa poi attraverso una stazione 4 di pulizia, ad esempio una stazione di sgrassaggio ed eventuale spazzolatura, per poi attraversare preferibilmente una stazione 5 di secondo sgrassaggio ed una stazione 6 di risciacquo. With reference now to the attached single figure, the reference number 1 indicates as a whole a plant for the coil coating or pre-coating of a strip 2 of rolled metal, coming in a known way from a roll (not shown) which is devolved into known way. The belt 2 first passes through an inlet accumulator 3 which, in a known way, acts as an accumulation buffer to absorb the discontinuities of processing speed that can occur in the various subsequent stations of the plant 1. The typical speed of the belt 2 through the plant 1 is between about 45 and about 220 m / minute. The input accumulator 3 comprises two rows of facing rollers 30, 31, which can move relative to each other to increase or reduce the length of the path of the tape 2 inside the input accumulator 3. The tape 2 then passes through a cleaning station 4, for example a degreasing and possible brushing station, to then preferably pass through a second degreasing station 5 and a rinsing station 6.
Lo sgrassaggio ha lo scopo di togliere dalla superficie del nastro 2 ogni traccia di olio, grasso, unto, macchie o residui provocati dalla precedente lavorazione subita dal metallo laminato. Nelle stazioni di sgrassaggio 4 e 5 vengono impiegate soluzioni alcaline preferibilmente da 10 a 30 g/l contenenti tensioattivi. Le operazioni di sgrassaggio vengono eseguite preferibilmente a spruzzo, a temperature dell'ordine di circa 50-60°C. L'eventuale spazzolatura nella stazione di sgrassaggio e spazzolatura 4 viene eseguita meccanicamente in modo noto per asportare gli ossidi e l'eventuale polverino metallico che il solo sgrassaggio non riesce perfettamente ad asportare. Nella stazione di risciacquo 6, che preferibilmente impiega acqua a rinnovo, meglio se demineralizzata, vengono eliminati i residui dello sgrassaggio precedente. Degreasing has the purpose of removing from the surface of the belt 2 any trace of oil, grease, grease, stains or residues caused by the previous processing undergone by the rolled metal. In the degreasing stations 4 and 5 alkaline solutions preferably from 10 to 30 g / l containing surfactants are used. The degreasing operations are preferably carried out by spraying, at temperatures of the order of about 50-60 ° C. Any brushing in the degreasing and brushing station 4 is carried out mechanically in a known way to remove the oxides and any metallic dust which degreasing alone cannot perfectly remove. In the rinsing station 6, which preferably uses renewal water, preferably demineralized, the residues of the previous degreasing are eliminated.
Il nastro 2 così sgrassato e risciacquato viene fatto passare attraverso una prima testa di verniciatura 7 per l'applicazione, su una o entrambe le facce del nastro 2, della composizione di trattamento secondo la presente invenzione, comprendente almeno una soluzione, preferibilmente in acqua, di una resina legante, in particolare una resina alchidica, ed un passivante, preferibilmente un fluorocomplesso di zirconio in miscela di acido fluoridrico. La prima testa di verniciatura 7 comprende un rullo di riscontro 32, preferibilmente di acciaio cromato, su cui corre il nastro 2 e un rullo applicatore 33, preferibilmente rivestito di gomma o materiali simili, che trasferisce la composizione di trattamento sulla superficie del nastro 2. Un rullo pescante (non visibile in figura) raccoglie la composizione di trattamento da una vasca di prodotto 34 per trasferirla al rullo applicatore 34. Preferibilmente è previsto almeno un rullo calibratore (non visibile in figura) per la regolazione dello spessore della pellicola di composizione di trattamento. The belt 2 thus degreased and rinsed is passed through a first painting head 7 for the application, on one or both faces of the belt 2, of the treatment composition according to the present invention, comprising at least one solution, preferably in water, of a binder resin, in particular an alkyd resin, and a passivating agent, preferably a zirconium fluorocomplex in a mixture of hydrofluoric acid. The first painting head 7 comprises an abutment roller 32, preferably of chromed steel, on which the belt 2 runs and an applicator roller 33, preferably coated with rubber or similar materials, which transfers the treatment composition onto the surface of the belt 2. A pickup roller (not visible in the figure) collects the treatment composition from a product tank 34 to transfer it to the applicator roller 34. Preferably, at least one calibrating roller (not visible in the figure) is provided for adjusting the thickness of the composition film. treatment.
Dopo l'applicazione della composizione di trattamento da parte della prima testa di verniciatura 7, il nastro 2 passa in un primo forno di cottura 8 e in successive prime stazioni di raffreddamento ad aria 9 e ad acqua 10. Il primo forno di cottura 8 è di tipo generalmente noto ed in particolare può essere preferibilmente del tipo a catenaria o del tipo a flottazione. Nel primo forno di cottura 8 avviene l'evaporazione del solvente della composizione di trattamento. Poiché in una variante preferita di attuazione della presente invenzione tale solvente è acqua, non è necessario prevedere accorgimenti speciali per il trattamento dei fumi in uscita dal primo forno di cottura 8. La temperatura di esercizio del primo forno di cottura 8 permette di raggiungere la temperatura di polimerizzazione della resina legante della composizione di trattamento della presente invenzione, applicata dalla prima testa di verniciatura 7. Preferibilmente, la temperatura del primo forno di cottura 8 può essere compresa fra 150 e 360°C, più preferibilmente fra 250-350°C. All'uscita del primo forno di cottura 8, il nastro 2 viene preferibilmente dapprima raffreddato con aria forzata per qualche secondo nella prima stazione di raffreddamento ad aria 9, in modo da abbassarne la temperatura fino a circa 140-180°C. Poi il nastro 2 viene preferibilmente raffreddato con acqua per qualche secondo nella prima stazione di raffreddamento ad acqua 10 per abbassarne la temperatura fino a circa 20-30°C. After the application of the treatment composition by the first painting head 7, the belt 2 passes into a first baking oven 8 and in subsequent first air cooling stations 9 and water 10. The first baking oven 8 is of a generally known type and in particular it can preferably be of the catenary type or of the flotation type. In the first cooking oven 8 the solvent evaporation of the treatment composition takes place. Since in a preferred embodiment of the present invention this solvent is water, it is not necessary to provide special arrangements for the treatment of the fumes leaving the first cooking oven 8. The operating temperature of the first cooking oven 8 allows to reach the temperature of polymerization of the binder resin of the treatment composition of the present invention, applied by the first painting head 7. Preferably, the temperature of the first baking oven 8 can be between 150 and 360 ° C, more preferably between 250-350 ° C. At the exit of the first cooking oven 8, the strip 2 is preferably first cooled with forced air for a few seconds in the first air cooling station 9, so as to lower its temperature to about 140-180 ° C. Then the strip 2 is preferably cooled with water for a few seconds in the first water cooling station 10 to lower its temperature down to about 20-30 ° C.
Il nastro 2 così raffreddato viene condotto attraverso una seconda testa di verniciatura 11 per l'applicazione, su una o entrambe le facce del nastro 2, di un prodotto verniciante di tipo generalmente noto, per la finitura superficiale del metallo laminato. Le caratteristiche della seconda testa di verniciatura 11 sono analoghe a quelle della prima testa di verniciatura 7, e comunque sono generalmente note nel settore dei procedimenti di coil coating o prerivestimento di metallo laminato. Nel frequente caso in cui il nastro 2, nelle applicazioni finali a cui è destinato non necessiti di una finitura di elevata qualità su entrambe le sue facce, ma possa presentare una faccia di minore qualità, analoga alla faccia su cui, nei processi noti, viene applicato il prodotto verniciante cosiddetto “back coating”, allora non occorre qui applicare nessun prodotto verniciante ulteriore, essendo sufficiente allo scopo la sola composizione della presente invenzione applicata dalla prima testa di verniciatura 7 sopra menzionata. The thus cooled strip 2 is led through a second painting head 11 for the application, on one or both faces of the strip 2, of a generally known painting product, for the surface finishing of the rolled metal. The characteristics of the second painting head 11 are similar to those of the first painting head 7, and in any case they are generally known in the field of coil coating or pre-coating processes of rolled metal. In the frequent case in which the belt 2, in the final applications for which it is intended, does not require a high quality finish on both its faces, but may have a lower quality face, similar to the face on which, in known processes, it is once the so-called "back coating" coating product has been applied, then no further coating product needs to be applied here, as the composition of the present invention applied by the above-mentioned first coating head 7 is sufficient for the purpose.
Il nastro 2 passa poi attraverso un secondo forno 12 di cottura della vernice, analogo al primo forno di cottura 8, e successivamente attraverso seconde stazioni di raffreddamento ad aria 13 e ad acqua 14, analoghe alle prime stazioni di raffreddamento ad aria 9 e ad acqua 10. Il nastro 2 viene infine avviato ad un accumulatore di uscita 15, analogo all'accumulatore di entrata 3, prima di essere raccolto su di un aspo avvolgitore (non mostrato in figura) in modo da essere nuovamente avvolto in un rotolo per l'immagazzinamento, il trasporto e la consegna agli stabilimenti di impiego successivo del metallo laminato così prerivestito. The belt 2 then passes through a second oven 12 for baking the paint, similar to the first baking oven 8, and subsequently through second cooling stations with air 13 and water 14, similar to the first cooling stations with air 9 and water 10. The tape 2 is finally sent to an output accumulator 15, similar to the input accumulator 3, before being collected on a reel (not shown in the figure) so as to be rewound into a roll for the storage, transport and delivery of the pre-coated rolled metal to subsequent use plants.
La composizione di trattamento della presente invenzione, da utilizzarsi nella realizzazione del processo di coil coating attuato nell'impianto 1 sopra descritto, comprende una resina legante. Preferibilmente tale resina legante è un polimero non saponificabile in dispersione, che reticola per ossidazione. Il polimero è preferibilmente una resina alchidica in dispersione acquosa. La composizione comprende inoltre un passivante in forma di fluorocomplesso di zirconio, in miscela di acido fluoridrico. The treatment composition of the present invention, to be used in carrying out the coil coating process implemented in the plant 1 described above, comprises a binder resin. Preferably, this binder resin is a non-saponifiable polymer in dispersion, which crosslinks by oxidation. The polymer is preferably an alkyd resin in aqueous dispersion. The composition also comprises a passivating agent in the form of zirconium fluorocomplex, in a mixture of hydrofluoric acid.
Le resine alchidiche sono note in termini generali per la produzione di pitture e vernici. Possono essere impiegate resine alchidiche cosiddette lungo-olio, cioè contenenti dal 60 al 70% di un olio siccativo (ad esempio, ma non limitativamente, lino, legno, oiticica, pesce, ecc.), medio-olio, cioè contenenti dal 40 al 60% di un olio semisiccativo (ad esempio, ma non limitativamente, soia, ricino disidratato, tallolio, ecc.), o corto-olio, cioè contenenti dal 30 al 40% di un olio non siccativo e quindi saturo (ad esempio, ma non limitativamente, cocco, ricino, palma, ecc.). Un vantaggio nell'uso di resine alchidiche è che le stesse possono essere prodotte da materiale di rici clo, ad esempio PET, secondo tecniche generalmente note nel settore. Le resine alchidiche medio-olio e corto-olio sono preferite nella preparazione della composizione di trattamento della presente invenzione. Alkyd resins are known in general terms for the manufacture of paints and varnishes. So-called long-oil alkyd resins can be used, i.e. containing from 60 to 70% of a drying oil (for example, but not limited to, flax, wood, oiticica, fish, etc.), medium-oil, i.e. containing from 40 to 60% of a semi-drying oil (for example, but not limited to soy, dehydrated castor oil, tall oil, etc.), or short-oil, i.e. containing from 30 to 40% of a non-drying and therefore saturated oil (for example, but but not limited to coconut, castor, palm, etc.). An advantage in the use of alkyd resins is that they can be produced from recycling material, for example PET, according to techniques generally known in the art. Medium-oil and short-oil alkyd resins are preferred in the preparation of the treating composition of the present invention.
La composizione di trattamento secondo la presente invenzione, in esempio non limitativo, comprende preferibilmente da circa 10 a circa 45%, più preferibilmente da circa 20 a circa 40%, e ancor più preferibilmente da circa il 25 a circa il 35% di una resina legante, preferibilmente una resina alchidica medio-olio (soia). La medesima composizione comprende preferibilmente da circa 10 a circa 40%, più preferibilmente da circa 15 a circa 35%, e ancor più preferibilmente da circa il 20 a circa il 30% di un pigmento (TiO2). La medesima composizione comprende preferibilmente da circa 0,1 a circa 3%, più preferibilmente da circa 0,2 a circa 2%, e ancor più preferibilmente da circa lo 0,5 a circa l'1% di un tensioattivo. La medesima composizione comprende preferibilmente da circa 0,1 a circa 5%, più preferibilmente da circa 1 a circa 3%, e ancor più preferibilmente da circa l'1,5 a circa il 2,5% di un surfattante. La medesima composizione comprende preferibilmente da circa 0,05 a circa 5%, più preferibilmente da circa 0,1 a circa 1%, e ancor più preferibilmente da circa lo 0,2 a circa lo 0,4% di un fluorcomplesso di zirconio. La medesima composizione comprende preferibilmente da circa 0,1 a circa 10%, più preferibilmente da circa 1 a circa 5%, e ancor più preferibilmente da circa il 2,5 a circa il 3,5% di butilglicole. La medesima composizione comprende preferibilmente da circa 0,001 a circa 0,1%, più preferibilmente da circa 0,01 a circa 0,05, e ancor più preferibilmente da circa lo 0,02 a circa lo 0,04% di acido fluoridrico. La medesima composizione comprende preferibilmente da circa 0,01 a circa 1%, più preferibilmente da circa 0,5 a circa 0,8%, e ancor più preferibilmente da circa lo 0,1 a circa lo 0,4% di dimetiletanolammina. La medesima composizione comprende inoltre acqua quanto basta. The treatment composition according to the present invention, in non-limiting example, preferably comprises from about 10 to about 45%, more preferably from about 20 to about 40%, and even more preferably from about 25 to about 35% of a resin binder, preferably a medium-oil alkyd resin (soybean). The same composition preferably comprises from about 10 to about 40%, more preferably from about 15 to about 35%, and even more preferably from about 20 to about 30% of a pigment (TiO2). The same composition preferably comprises from about 0.1 to about 3%, more preferably from about 0.2 to about 2%, and even more preferably from about 0.5 to about 1% of a surfactant. The same composition preferably comprises from about 0.1 to about 5%, more preferably from about 1 to about 3%, and even more preferably from about 1.5 to about 2.5% of a surfactant. The same composition preferably comprises from about 0.05 to about 5%, more preferably from about 0.1 to about 1%, and even more preferably from about 0.2 to about 0.4% of a zirconium fluor complex. The same composition preferably comprises from about 0.1 to about 10%, more preferably from about 1 to about 5%, and even more preferably from about 2.5 to about 3.5% butylglycol. The same composition preferably comprises from about 0.001 to about 0.1%, more preferably from about 0.01 to about 0.05, and even more preferably from about 0.02 to about 0.04% hydrofluoric acid. The same composition preferably comprises from about 0.01 to about 1%, more preferably from about 0.5 to about 0.8%, and even more preferably from about 0.1 to about 0.4% dimethylethanolamine. The same composition also includes water as required.
Alla composizione di trattamento possono essere aggiunti pigmenti coloranti, per fornire alla composizione una capacità di colorazione del nastro 2, utile per ridurre lo spessore della pellicola del prodotto verniciante successivamente applicato nel caso in cui questo non abbia un grande potere coprente. I pigmenti coloranti sono di tipo generalmente noto e compatibili con il solvente utilizzato. In una variante preferita della composizione di trattamento, come pigmento colorante viene utilizzato biossido di titanio, come sopra indicato nell'esempio indicato, che fornisce una colorazione bianca. Coloring pigments can be added to the treatment composition, to provide the composition with a coloring capacity of the tape 2, useful for reducing the thickness of the film of the subsequently applied paint product in the case in which this does not have a great covering power. The coloring pigments are generally known and compatible with the solvent used. In a preferred variant of the treatment composition, titanium dioxide is used as the coloring pigment, as indicated above in the example indicated, which provides a white color.
Alla composizione possono essere aggiunti additivi e/o cariche in proporzioni varie, secondo necessità, al fine di ottenere prestazioni particolari della composizione di trattamento della presente invenzione. Tali additivi e/o cariche sono di tipo generalmente noto, e possono comprendere ad esempio, ma non limitativamente, surfattanti e additivi antischiuma, ammine, antiossidanti, antisedimentanti, o altri additivi generalmente noti nel settore o simili. Additives and / or fillers in various proportions can be added to the composition, according to need, in order to obtain particular performances of the treatment composition of the present invention. These additives and / or fillers are of a generally known type, and may include, for example, but not limited to, surfactants and antifoam additives, amines, antioxidants, anti-settling agents, or other additives generally known in the field or the like.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione come definita specificatamente nelle rivendicazioni che seguono. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the forms of embodiment and details of construction may vary widely without thereby departing from the scope of the present invention as specifically defined in the following claims.
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