SK279241B6

SK279241B6 - Spôsob práškového nanášania povlakov na kovové pov

Info

Publication number: SK279241B6
Application number: SK2870-91A
Authority: SK
Inventors: Ulrich Bohnacker; Thomas Probst
Original assignee: Ulrich Bohnacker
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1998-08-05
Also published as: EP0476539B1; ES2093665T3; EP0476539A3; CA2051879C; CS287091A3; JP2851728B2; ZA917425B; RU2004385C1; US5264254A; KR100221771B1; DE4029985A1; AU639138B2; DE59108255D1; CA2051879A1; JPH06339663A; EP0476539A2; GR3021870T3; BR9104047A; DK0476539T3; ATE143837T1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu práškového nanášania povlakov na kovové povrchy, vybavené olejovým filtrom, pričom sa prášková vrstva roztaví tepelným procesom a potom sa ochladením vytvrdí.

Doterajší stav techniky

Spôsoby, pri ktorých sa prášková vrstva roztaví tepelným procesom a následne sa ochladením vytvrdí, sa používajú napríklad na poťahovanie kovových dielcov v automobilovom priemysle, v strojárenstve, pri obaloch na domáce a iné prístroje, na kovový nábytok a regály alebo tiež na hračky.

Pri výrobe uvedených kovových dielcov sa väčšinou vychádza z plechov, zvinutých do rolí, ktoré sú na ochranu proti korózii počas transportu a skladovania potiahnuté olejom, lakované alebo vybavené iným povlakom („coil coating“). Plech sa odvinie z role a spracuje sa na požadovaný produkt pomocou rezania, lisovania, vŕtania, drážkovania a prehýbania. Pritom slúži olejový alebo lakovaný povlak tiež ako mazací prostriedok a deliaci prostriedok medzi nástrojom a materiálom (plechom ).

Keď sa vychádza z rolí plechov, vybavených olejovým povlakom, prebieha na záver ešte lakovanie alebo poťahovanie na ochranu proti korózii a na to, aby sa dielcom dala požadovaná farba. Pri mokrom lakovaní sa na to používa farba, obsahujúca rozpúšťadlá. S odparovaním rozpúšťadiel je ale väčšinou spojené veľké poškodzovanie životného prostredia. Toto poškodzovanie životného prostredia sa môže odstrániť použitím spôsobu elektrostatického práškového nanášania.

Takýto spôsob je opísaný v DE 3 838 928 A. Pri tomto spôsobe sa elektrostaticky nabitý prášok nastrekuje na poťahovanú plochu, kde prilípa na základe elektrostatických príťažlivých síl. Ako prášok sú vhodné termoplasty, ako sú napríklad polyester alebo epoxidová živica alebo aj ich zmesi. Vrstva prášku sa roztaví zahriatím na viskóznu hmotu, ktorá na kove dobre prilípa a vytvára hladký povrch. Pri ochladení povlak vytvrdne.

Aby sa dosiahli dokonalé povrchy, je potrebné pri konvenčných spôsoboch nevyhnutne zaradiť predchádzajúce odstránenie oleja. Na to sú ale nutné pracie a rozpúšťacie prostriedky, ktoré tiež spôsobujú poškodzovanie životného prostredia. Okrem toho je ich používanie spojené s veľkými nákladmi. Tieto náklady vznikajú nielen potrebou zodpovedajúcich zariadení, ale najmä tiež potrebou energie, ktorá je nutná na to, aby sa kovové časti, zmočené rozpúšťadlom alebo pracím prostriedkom, usušili. Bez takéhoto usušenia by ale neboli možné vysoké pracovné výkony.

Tieto problémy sa odstránia pri použití lakovaných, prípadne poťahovaných plechov namiesto zaolejovaných rolí. S tým sú ale spojené ďalšie podstatné nevýhody. Tak sa napríklad dajú vyrobiť produkt}' s veľkým počtom farieb len za vynaloženia vysokých nákladov na skladovanie. Zmena farby vyžaduje tiež vždy zmenu role na zariadení. Okrem toho býva hrúbka rôznych rolí rozdielna, najmä keď sa tieto odoberajú od rôznych dodávateľov.

Ďalej pri použití predlakovaných alebo dopredu povlieknutých plechov nie sú hrany rezaných, vyrážaných alebo vratných kovových dielcov potiahnuté a teda môžu byť napadnuté koróziou. Okrem toho pri manipulácii s tý mito dielcami s ostrými hranami je veľké nebezpečie poranenia.

Tieto nevýhody môžu byť odstránené, keď sa používajú, ako je opísané, plechy, potiahnuté olejom a konečné potiahnutie sa uskutoční len po krokoch mechanického spracovania. Elektrostatické nanášanie prášku je pritom obzvlášť výhodné, lebo siločiary elektrického poľa môžu byť smerované tak, že sa na hranách dielca usadí mimoriadne veľa piesku. Povlak plastu, vzniknutý po vytvrdení, je tu teda osobitne silný a vedie na zaoblené rohy a hrany. Podstatnou nevýhodou tohto spôsobu zostáva ale vysoká cena spojená s odstraňovaním oleja a tým spojené problémy so životným prostredím, ako už bolo o týchto uvažované.

Podstata vynálezu

Úlohou predloženého vynálezu je teda vypracovanie spôsobu práškového nanášania povlakov, ktorý by dovoľoval cenovo výhodnú hromadnú výrobu, šetriacu životné prostredie. Pritom musí byť zachovaná ochrana východiskového materiálu proti korózii, farba má byť exaktne opakovateľná, pričom má byť možnájednoduchá zmena farby.

Uvedená úloha bola podľa predloženého vynálezu vyriešená tým, že sa vrstva práškového plastu nanáša elektrostaticky priamo na olejový film, pričom práškový plast je inertný proti oleju, vrstva sa taví zahrievaním pri teplote, ktorá je nižšia ako rozkladná teplota oleja, pričom sa počas intervalu, ktorý postačí na difúziu olej a práškovou vrstvou a na odparenie oleja, roztavená zmes ochladí a vytvrdí.

Pri výhodnom uskutočnení sa olejová vrstva nanáša taká tenká, že neovplyvňuje priľnavosť elektrostaticky naneseného práškového plastu.

Plošná hustota olejového filmu je menšia ako 3 g/m2, výhodne je 0,3 až 1,5 g/'nú a hrúbka plastovej vrstvy je po vytvrdení väčšia ako 40 pm, výhodne je 50 až 80 pm.

Pri výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa pred nanesením práškovej vrstvy plastu nanáša alkalická a/alebo fosfát obsahujúca vrstva.

Predložený vynález teda umožňuje poťahovanie železných výrobkov, ktoré sú vybavené olejovým filmom ako ochranou proti korózii a ako mazadlom pri mechanickom spracovaní. Vzhľadom na to, že nie je nutné odstraňovať olejový film, je spôsob cenovo výhodný a šetrí životné prostredie.

Spôsob podľa predloženého vynálezu je vhodný tak na poťahovanie polotovarov, napríklad nespracovaného plochého materiálu alebo rolí, ako aj na poťahovanie dielcov, ktoré sú úplne mechanicky spracované. Posledný prípad je výhodnejší, lebo z hľadiska ochrany proti korózii a na vylúčenie možnosti nebezpečia poranenia, by nemali zostávať žiadne nepotiahnuté hrany.

Okrem toho je možné spôsob podľa predloženého vynálezu použiť pri všetkých kovoch a druhoch oceli a je ďalej vhodný na dielce akéhokoľvek tvaru, napríklad aj na profily alebo rúrky.

Keď sa pri vykurovacom procese privádza toľko tepla, aby olej difundoval cez práškovú vrstvu a odparil sa, tak je vylúčený vplyv oleja na kvalitu poťahovaného povrchu kovového dielca. Potrebné množstvo tepla (teplota a doba vykurovacieho procesu ) je tým väčšie, čim väčšie množstvo oleja bolo nanesené na kovovom povrchu, a čím je použitý olej menej prchavý. Odparený olej sa môže v od2 ťahu pece spaľovať, pričom takto získané teplo sa môže dodatočne použiť na vykurovanie pece.

Aby sa dosiahli dokonale povrchy, používa sa výhodne taký olej, ktorý je počas vykurovacieho procesu stabilný, prípadne odolný, tak dlho, dokiaľ zostáva na povrchu. Táto možnosť zahŕňa, že jednotlivé komponenty alebo všetok olej počas procesu zahrievania difundujú cez vrstvu prášku a odparia sa, alebo že časti alebo aj všetok olej počas vykurovacieho procesu zostanú na materiáli a zmiesia sa s vrstvou prášku. Keď je olej na povrchu výrobku v peci nestabilný a napríklad sa spaľuje, ovplyvňuje sa silne farba plastového povlaku olejom a najmä procesy premeny oleja počas pôsobenia teploty. Menšie kolísanie teploty v peci by viedlo na nerovnomemosti štruktúry a farby povrchu. Toto je podľa vynálezu spoľahlivo vylúčené.

Keď sa použije olej, ktorý sa počas vykurovacieho procesu nezfarbuje, tak nemajú malé kolísanie teploty a doba vykurovacieho procesu žiadny vplyv na konečnú farbu produktu.

V prípade, keď sa olejová vrstva nanáša tak tenko, že sa neovplyvní priľnavosť elektrostaticky nanášaného prášku, prášok dostatočne priľnieva na povrchu výrobku a v navrstvovacej kabíne odpadáva málo tohto prášku, ktorý sa musí odvádzať späť na hospodárske využitie.

V prípade, keď plošná hustota olejového filmu je menšia ako asi 3 g/m², výhodne asi 0,3 až 1,5 g/m² a plastový povlak má hrúbku aspoň 40 pm, výhodne asi 50 až 80 pm, spôsobujú tieto hodnoty tiež výbornú ochranu proti korózii pri skladovaní a transporte a zaručujú pri mechanickom spracovaní dostatočné mazacie a deliace vlastnosti. Takto je tiež zaistené, že sa šetrí nástroj a obrobok.

Keď sa pred nanesením vrstvy prášku nanesie alkalická a/alebo fosfátová vrstva, získa sa obzvlášť účinná antikorózna ochrana a zabráni sa tomu, aby sa pod práškovým povlakom mohla rozširovať hrdza. Pri konvenčných postupoch práškového nanášania povlakov, pri ktorých sa odstraňuje olejová vrstva, sa tohto dosahuje pomocou pracích prostriedkov, obsahujúcich fosfáty a/alebo alkalické prostriedky. Tým zostáva po usušení na povrchu spracovávaných výrobkov fosfátová vrstva, ktorá predstavuje výbornú antikoróznu ochranu. Aby sa tiež pri predloženom vynáleze využili antikorózne vlastnosti fosfátového filmu, nanáša sa takáto vrstva prídavné pred, po alebo spoločne s olejom, ale pred nanášaním prášku.

Olejový film, ktorý zostane na povrchu vytvrdeného povlaku, predstavuje výborný mazadlový film pri ďalších krokoch mechanického spracovania. Na tento účel sa musí naniesť dostatočné množstvo oleja a teplo, privádzané do pece, musí byť nižšie ako dostatočné, aby olej mohol ešte zostať na povrchu obrobku.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Výsledky radu pokusov, pomocou ktorých boli zisťované obzvlášť výhodné uskutočnenia spôsobu podľa predloženého vynálezu, sú zhrnuté v tabuľkách 1 a 2. Pri rade pokusov boli oceľové pokusné dosky typu R firmy Q-panel zaolejované, elektrostaticky potiahnuté práškom a vedené cez vypaľovaciu pec. Potiahnuté pokusné dosky sa kontrolovali pod mikroskopom s cieľom zistiť optickú kvalitu a na zistenie prilípavosti laku sa podrobili skúške hĺbením podľa DINISO 1520.

Pri všetkých pokusoch bol použitý prášok zo zmesi polyesteru a epoxidovej živice, ktoiý bol nanesený tak, aby vrstva laku mala po vytvrdení hrúbku asi 70 až 40 pm.

V tabuľke 1 sú uvedené výsledky zisťovania optickej kvality vytvrdenej lakovej vrstvy. Pokusy boli uskutočňované s rôznymi olejmi, ktoré sú charakterizované ich obchodným označením, výrobcom a uvedením základného oleja a viskozitou pri teplote 40 °C. Prvých päť stĺpcov tabuľky 1 sa týka rôznych nanesených množstiev oleja, pričom boli skúšané plošné hustoty od 0,5 g/m² do 2,5 g/m²v odstupe 0,5 g/m². Tabuľka obsahuje symbol „x“, čo označuje, že daný olej pri uvedenom množstve vedie na zreteľné vytváranie olejových ostrovčekov, prípadne olejových uzatvorenín, v lakovej vrstve. Laková vrstva spôsobuje potom kráterovité pritlačenie. Opticky bez chyby sú povrchy, označované symbolom „o“.

Tabuľka 1 ukazuje, že sa optická kvalita lakovaných dosiek dosiahne vtedy, keď plošná hustota oleja je 2,0 g/m² a viskozita naneseného oleja pri teplote 40 °C je pod hodnotou 40 mm²/s, to znamená, že olej je veľmi riedky. Riedky olej má tú výhodu, že sa dá osobitne rovnomerne naniesť a ďalej v spaľovacej peci osobitne ľahko difunduje cez vrstvu prášku a vyprcháva. Toto platí najmä vtedy, keď je nanesené množstvo malé. Pri plošnej hustote 0,5 g/m² poskytuje prakticky každý olej povrchy opticky bez chyby.

Optická kvalita povrchu je nezávislá od toho, či bol olej vyrobený na minerálnej báze alebo na báze rastlinného oleja, napríklad repkového oleja.

TahuTki I

Optkkt pozofoviaje látbrcj vttfvy

ošatenie oleji		základný olej	nskozna 40’C (tum’/s)	povrchní bistoti deja (\|’m') 0.5 1,0 IJ 2,0 2 J
ArrtiwnlKP410?	Fučte Oíc	minerálny dej	27	0 0 0 0 0
Anttconl RP 4107 S	Fučte Ole	minetilny nlej	36	0 0 0 0 x
AnácoňlRP4107LV	Fučte 01c	minerálny olej	11	0 0 0 0 x
AnticotilRP4l07 UF	Fvchs 01c	rnhcilnyolej	neznáma	0 0 0 0 0
AnúconlMZAGB	Fučte Ole	minerálny oiej	»	0 t 0 0 x
PlantocorilN	Fučte Otc	repkový o] q	54	x x x x x
PlintohydiON	Fučte 01b	repkový dej	40	0 x x x x
Pltnwcúd 10 S	Fučte Ole	repkový olej	M	0 0 0 0 0
Ziehol 2079	Esso	minerálny olej	30	x x x x x
Plantohyd	Fučte Ole	repkový olej	49	0 I x x x

V tabuľke 2 sú uvedené výsledky skúšok hĺbením podľa DIN ISO 1520, pomocou ktorých bola meraná priľnavosť lakovej vrstvy. Pri skúške hĺbením sa skúšobná doska deformuje reznicou a určuje sa hĺbka deformácie, pri ktorej vrstva laku praská. Pri dobrej priľnavosti laku sa dosahujú vysoké hodnoty.

V tabuľke 2 sú uvádzané rôzne oleje a rôzne doby predĺženia v spaľovacej peci. Posledných päť pravých stĺpcov je rovnako ako v tabuľke 1 riadených na nanesené množstvo oleja. Tabuľka obsahuje hodnoty deformácie v mm, pri ktorých nastáva tvorba trhlín. Teplota pece je stála 180 °C. Táto teplota pri skúšobných doskách dosiahne po čase predĺženia 14 minút. Hodnoty' skúšky hĺbením sa merajú vždy po čase predĺženia 14, 16 a 18 minút. Okrem toho sa na porovnanie skúšajú tiež skúšobné dosky, ktoré boli pred pokusom konvenčným spôsobom úplne zbavené tuku (nezaolejované skúšobné dosky).

Tabuľka 2 ukazuje, že hodnoty skúšok hĺbením sú okolo 5,0 mm a vyššie, čo zodpovedá osobitne prilípavosti laku, v prípadoch, keď nanesené množstvo oleja neprekračuje plošnú hustotu 1,5 g/m² a je nastavená dostatočný čas predĺženia v peci.

V danom prípade je pri teplote pece 180 °C dostatočný čas predĺženia 18 min. Privádzané množstvo tepla na skúšobné dosky je za takýchto podmienok dostačujúce na to, aby olej v podstate difundoval cez práškovú vrstvu a nenechal sa vyprchať.

Pri nanesenej plošnej hustote oleja 0,5 g/m² a uvedenom množstve tepla je hodnota skúšky hĺbením rádová hodnota pre nezaolejované alebo odmastené plechy, to znamená rádovo 10 mm. Táto hodnota predstavuje vynikajúcu priľnavosť laku.

Tábutka 2

Fnľnirntt' Idwvq vratw v zavisluú »lepíte vypďevuiit a dobe vypáľoviau záklukiý olej viitotita (rranVs) pri4í*C teplota doba bothouUbenalmmlpnpioinqhiítotc/ŕ’ra’lokia (-C) (min) 0.5 3,0 U 2.0 2.5

AntKoril

RP4I07

Anócorit

RP4I07

10« U

9.8 72

5.2 4,0 2,5

Antiwit

RP4107

RP41D7LV mmerilny olej minerálny olej rairenlnyolaj

IM 16

IM 14

II IM 16

2.9

β.2 6fi 6,0

3Λ 22 36

Aľticofil RP4107 LV minerálni olq

180 14

PlMUkyd

H rrpknty olej

ItO 18

Pantahyd

N repkový olej

180 16

Pturuhyá

N repkový olq

110 14 bee oleja bn oleja betolqe bn oleje

110 16

180 18

18016

18014

IM14

104

10.5

6.1

7.5 04

0.44

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob práškového nanášania povlakov na kovové povrchy, vybavené olejovým filmom, vyznačujúci sa tým, že sa vrstva práškového plastu nanáša elektrostaticky priamo na uvedený olejový film, pričom práškový plast je inertný proti oleju, vrstva sa taví zahrievaním pri teplote, ktorá je nižšia ako rozkladná teplota oleja, pričom sa počas intervalu, ktorý stačí na difúziu oleja práškovou vrstvou a na odparenie oleja, roztavená zmes ochladí a vytvrdí.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že olejová vrstva sa nanáša taká tenká, že neovplyvňuje priľnavosť elektrostaticky naneseného práškového plastu.
3. Spôsob podľa nároku 1 až 2, vyznačujúci sa t ý m , že plošná hustota je menšia ako 3 g/m², výhodne je 0,3 až 1,5 g/m² a hrúbka plastovej vrstvy je po vytvrdení väčšia ako 40 pm, výhodne je 50 až 80 pm.
4. Spôsob podľa nárokov laž 3, vyznačujúci sa t ý m , že sa pred nanášaním vrstvy práškového plastu nanáša alkalická a/alebo fosfát obsahujúca vrstva.