DE2732009B2 - Verfahren zum elektrostatischen Aufbringen einer ölhaltigen Oberflächenschutzschicht auf bandförmiges Feinstblech - Google Patents
Verfahren zum elektrostatischen Aufbringen einer ölhaltigen Oberflächenschutzschicht auf bandförmiges FeinstblechInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen
Aufbringen einer ölhaltigen Oberflächenschutzschicht auf bandförmiges Feinstblech für
Verpackungszwecke.
Verfahren zum Aufbringen einer Oberflächenschutzschicht auf Bleche sind in einer Vielzahl von
Ausführungsformen und mit den verschiedensten schutzbildenden Mitteln bekannt. Bei einem dieser
bekannten Verfahren (vgl. DT-OS 2410854) zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbandes in Fein-
und Feinstblechdicke zur Fertigung von abstreckgezogenen Dosen oder anderen Tiefziehteilen wird das
Band nach dem Glühen in einem Durchlaufofen mit einer gleichzeitig ein Phosphatierungsmittel und ein
Schmiermittel enthaltenden Flüssigkeit unter Wärmeeinwirkung behandelt. Dabei wird das Band anschließend
an das Glühen auf eine Temperatur zwischen 120°-50° C abgekühlt, dann die Flüssigkeit in
einem dünnen Film auf das heiße Band aufgebracht und anschließend das Band mit dem noch feuchten
Flüssigkeitsfilm zu einer Rolle aufgewickelt, so daß die in der Rolle gespeicherte Restwärme für die chemische
Phosphatierungsreaktion ausgenutzt wird. Zwar wird durch das aufgebrachte Phosphatierungsmittel
zusammen mit dem als Schmiermittel verwendeten öl ein Korrosionsschutz bis zur Weiterverarbeitung
erzielt, jedoch muß das öl wieder entfernt werden, wenn tiefgezogene Teile, 7. B. Dosen, lackiert
oder bedruckt werden sollen. Bei einem weiteren bein kannten Verfahren (siehe DT-AS 1299481) zur Verhinderung
des Röstens von Stahloberflächen wird unter Verwendung organischer, Aminogruppen enthaltender
schichtbildender Verbindungen wenigstens ein aliphatisches oder acyclisches primäres oder sekun-
i"i däres Amin, ein Alkylimidazolin, ein Alkylimidazol,
ein Alkyloxazolin oder ein Alkyloxazol mit weniger als 20 Kohlenstoffatomen in einem organischen Lösungsmittel
gelöst und die Lösung auf das Stahlblech oder den Bandstahl nach dem letzten Durchgang des
-'<> Walzguts durch das Walzwerk im Verhältnis von 0,5
bis 5 g/203,8 cm2 kontinuierlich unter Schichtbildung aufgetragen. Auch nach diesem bekannten Verfahren
wird ein Rostschutz der Stahloberflächen zwischen der letzten Stufe der Blechherstellung und der Weiterver-
-'■> arbeitung, z. B. einem Plattieren, erzielt. Abgesehen
davon jedoch, daß die verwendeten Substanzen physiologisch nicht unbedenklich sind, sind die für erforderlich
gehaltenen Schichtdicken von 24,5 bis 245 g/ m2 viel zu groß, um ohne eine Entfernung dieser
χι Substanzen vor der Weiterverarbeitung die Stahloberflächen
ohne Benetzungs- und/oder Haftungsstörungen lackieren zu können.
Ein weiteres, aus der Praxis bekanntes Verfahren beruht darauf, daß Feinstblech in einer Verzinnungs-
r, linie entfettet, gebeizt, in einer Natriumdichromatlösung stromlos passiviert und anschließend mit Dioktylsebacat
eingeölt wird. Eine Verfahrensvariante beruht darauf, daß die Passivierung in einem Natriumdichromatbad
unter Anwendung von Gleichstrom
■tu verstärkt wird, so daß sich dickere Chromoxid-/Hydroxidschichten
auf der Stahloberfläche abscheiden. Anschließend wird das Feinstblech wiederum mit
Dioktylsebacat eingeölt. Diese bekannten Verfahren bewirken jedoch nur einen geringen Korrosions-
i", schutz, der für den genannten Zweck nicht ausreichend
ist. Weitere Versuche in der Praxis zielten darauf hin, das Feinstblech zu phosphatieren und
anschließend zu chromatisieren. Hierdurch kann u. U. eine verbesserte Lackhaftung erzielt werden, jedoch
">» kein ausreichender Korrosionsschutz für den Zeitraum
des Transports, der Lagerung und der Verarbeitung.
Es ist weiterhin bekannt (s. DT-OS 2251611),
Stahloberflächen dadurch gegen Korrosion zu schüt-
■">■*> zen, daß auf die Stahloberfläche eine wäßrige Phosphatlösung
aufgebracht, nach der Reaktion der Lösung mit der Stahloberfläche das Band getrocknet
wird und anschließend mit Dioctylsebacat eingeölt wird. Alternativ kann das Phosphatierungsmittel zu-
Wi sammen mit dem Dioctylsebacat in einer wäßrigen
Emulsion auf das Band aufgebracht werden. Nach der Ausbildung der Phosphatschicht, die eine Reaktionszeit
von bis zu 30 see benötigt, wird die Stahloberfläche getrocknet. Nachteilig bei diesem bekannten Ver-
IT) fahren ist, daß zum einen eine Reaktionszeit des
Phosphatierungsmittels bis zu 30 see erforderlich ist und des weiteren Vorrichtungen zum Trocknen der
Stahloberfläche erforderlich sind. Das Trocknen ver-
längen wiederum die Behandlungsdauer der Stahloberfläche,
so daß das Verfahren insgesamt nicht für schnell laufende Bandlinien geeignet ist.
Es ist weiterhin ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Metallen zwecks Bildung einer chemischen
Schutzschicht bekannt (s. DE-OS 2623604), bei dem eine wäßrige Lösung elektrostatisch und/oder
mittels Luft zerstäubt, auf die Oberfläche aufgetragen und anschließend bei erhöhter Temperatur getrocknet
wird. Durch dieses bekannte Verfahren soll eine verbesserte Arbeitsweise erreicht werden, und zwar im
Hinblick auf das Aufbringen bzw. Bilden einer chemischen Deckschicht auf Metalloberflächen, wobei die
Deckschichten einen hohen Korrosionswiderstand aufweisen und die verschiedenen Funktionen als
Grundlage für Lacke erfüllen sollen. Im einzelnen werden nach dem bekannten Verfahren Schichtdicken
der Oberflächenschutzschicht mit einem Gewicht von 1,5 bis 3 g/m2 aufgebracht, wobei neben einem Harzanteil
das giftige 6wertige Chrom in der Schutzschicht mit 60—125 mg/m2 enthalten ist. Neben dem bereits
erwähnten nachteiligen Trocknen der Schutzschicht ist die chemische Schutzschicht auch nicht gleitfähig.
Abgesehen davon ist ein Schweißen der nach diesem bekannten Verfahren behandelten Bleche wegen der
dicken Oxidoberflächenschicht nicht möglich.
Nach der DE-OS 2433006 schließlich ist ein Verfahren zum elektrostatischen Aufbringen eines
Schmiermittels auf einem Metallsubstrat bekannt, und zwar, um bei der Verformung des beschichteten Bleches
dieses nicht zu beschädigen. Unter Schmiermitteln werden hierbei harzartige und wachsartige Materialien
sowie Wachse selbst verstanden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer Oberflächenschutzschicht
auf Feinstblech für Verpackungszwecke anzugeben, mittels dessen eine Korrosion des Bleches zwischen
der letzten Stufe der Blechherstellung und der ersten Stufe der Weiterverarbeitung verhindert wird,
wobei diese Oberflächenschutzschicht bei einer guten Ausbeute in dünner Schicht schnell auf ein schnell
laufendes Band aufzubringen sein muß, wobei gleichzeitig das gegen Korrosion zu schützende Verpakkungsblech
ohne vorherige Entfernung der Oberflächenschutzschicht lackierbar, schweißbar, in Verarbeitungslinien
gleitfähig und physiologisch unbedenklich sein muß. Erfindungswesentlich ist ferner, daß
bisher erforderliche Einrichtungen zur galvanischen Veredelung und zum Trocknen der Bleche in Fortfall
kommen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Blech bei einer Bandgeschwindigkeit
von bis zu 600 m/min mit einem vorionisierten Gemisch aus 1 bis 2 Teilen eines Esters der Sebacinsäure,
der Azelainsäure oder der Zitronensäure und 1 Tei! einer hochmolekularen einbasischen Säure der allgemeinen
Formel
CH3 (CH2) CON (CH3) CH2 COOH,
das bei einem Druck von 0,2 bis 0,6 bar vernebelt wird, bei einer Stromspannung von 4 bis 40 kV mit
einem Flächengewicht von 1 bis 10 mg/m2 beschichtet wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird
das Blech mit einer Mischung aus Dioctylsebacat oder Di-2-äthyl-hexyl-azelat und mit dem Sarkosin der
Oleylsäure mit einem Molekulargewicht von 340 bis 350 beschichtet. In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist eine Beschichtung auch mit einem Gemisch aus Acetyltributylcitrat und der
hochmolekularen einbasischen Säure der allgemeinen Formel
CH3 (CH2), CON (CH3) CII2 COOH
möglich, mit Vorteil wird bei der erfindungsgemäßen Mischung je 1 Teil der beiden Bestandteile verwendet.
Für das Aufbringen des Gemisches auf das Feirstblech hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
wenn es in Bandform bei einer Geschwindigkeit von 60 bis 360 m/min elektrostatisch beschichtet wird,
und zwar bevorzugtenveise in einer Schichtdicke von 3 bis 5 mg/m2 Blechoberfläche. Als weitere vorteilhafte
Verfahrensmerkmale haben sich herausgestellt: eine Vorionisierung des Gemisches vor dem Auftragen
auf das Blech bei einer Stromspannung von 2 bis 20 kV, vorzugsweise 8 bis 10 kV und eine vorzugsweise
Stromspannung von 25 bis 40 kV zum Abscheiden des vorionisierten Gemisches auf dem Blech.
Die Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß damit ein für
Verpackungszwecke, insbesondere für Lebensmittelverpackungen geeignetes Feinstblech gegeben ist, das
zwischen der letzten Stufe der Blechherstellung, dem Walzen und der ersten Stufe der Weiterverarbeitung,
z. B. dem Tiefziehen, in ausreichendem Maße gegen Korrosion geschützt ist; dieser Korrosionsschutz kann
entsprechend der Walzgeschwindigkeit moderner Kaltwalzstraßen mit guter Ausbeute schnell aufgebracht
werden, und die Oberflächenschutzschicht muß vor einem Lackieren, Schweißen, Löten oder Kleben
nicht entfernt werden. Gleichzeitig vermindert die aufgebrachte Schutzschicht die z. B. in Verarbeitungslinien
auftretende Reibung, d. h. die Feinstbleche sind gut gleitfähig. Schließlich sind die mit der
erfindungsgemäßen Schutzschicht versehenen Feinstbleche physiologisch unbedenklich, was insbesondere
für Lebensmittelverpackungen wesentlich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
Dressiertes Feinstblech mit einer Dicke von 0,15 bis 0,50 mm wird in Bandform ohne Vorbehandlung,
z. B. Reinigen, zum Aufbringen der Oberflächenschutzschicht mit einer Bandgeschwindigkeit von etwa
600 m/sec durch eine elektrostatische Einöleinrichtung nach der Zeichnung geführt.
Das Band 1 wird dabei in vertikaler Richtung von unten von einem nicht dargestellten Ablaufhaspel in
eine Vorionisationskammer 2 eingeführt, in der das schutzschichtbildende Mittel ionisiert wird. In der
Vorionisationskammer 2 wird bei einer Stromspannung von 2 bis 20 kV das mittels Primärluft aus einer
Zerstäuberdüse 3 in der Zerstäubungskammer 4 zerstäubte Mittel durch einen Sekundärluftstrom gedrückt.
Der Druck der Primärluft liegt zwischen 0,2 bis 0,6 bar. Aus der Vorionisationskammer 2, die mit
Ionisationsdrähten 5 versehen ist, gelangt das feinstzerstäubte Mittel in einen Kamin 6, in dem zwischen
Abscheideplatten 7 das zu beschichtende Band 1 mit einer Geschwindigkeit von bis zu 600 m/min, vorzugsweise
60 bis 360 m/min läuft. Die Abscheidung des Oberflächenschutzmittels zwischen den Abscheideplatt°n
7 erfolgt bei einer Stromspannung von 4 bis 40 kV. Die Dicke der Schicht des aufgebrachten
Schutzmittels beträgt nach dem Durchlauf des Bandes in einer Zeit von 0,5 bis 5 see durch die Einöleinrichtung
etwa 1 bis 10 mg/m2, vorzugsweise liegt die
Schichtdicke bei 3 bis 5 mg/m2.
Das aufzubringende Oberflächenschutzmittel, das in einer Wanne 8 unterhalb der Zerstäubungskammer
4 enthalten ist, besteht je zu einem Teil aus dem Sarkosin der Oleylsäure mit einem Molekulargewicht
von 340 bis 350 und dem Ester der Sebacinsäure, Dioctylsebacat. Diese Mischung wies eine ausreichende
Viskosität von 150 mPas bei 20° C auf und war daher auch ausreichend fein verteilt und schnell
auf das Band aufzubringen.
Das in der vorstehend beschriebenen Weise behandelte Band weist gegenüber unbehandeltem Feinst
blech eine 3- bis 6fach höhere Korrosionsbeständig keit auf. Gleichfalls eine wesentlich verbessert»
Korrosionsbeständigkeit konnte bei erfindungsgemät behandelten, zu Paketen in polyäthylenbeschichtete:
Papier eingepackten Feinstblechen festgestellt wer den. Schließlich sind diese Feinstbleche ohne weitere:
mit handelsüblichem Emballagenlack auf der Basis ei nes Epoxid-Phenolharzes lackierbar, wobei weder in
Lackverlauf noch in der Lackhaftung Störungen auf treten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum elektrostatischen Aufbringen einer ölhaltigen Oberflächenschutzschicht auf
bandförmiges Feinstblech für Verpackungszwecke, dadurch gekennzeichnet, daß das
Blech bei einer Bandgeschwindigkeit von bis zu 600 m/min mit einem vorionisierten Gemisch aus
1 bis zwei Teilen eines Esters der Sebacinsäure, der Azealinsäure oder der Zitronensäure und
1 Teil einer hochmolekularen einbasischen Säure der allgemeinen Formel
CH3 (CH2)„ CON (CH3) CH2 COOH,
das bei einem Druck von 0,2 bis 0,6 bar vernebelt wird, bei einer Stromspannung von 4 bis 40 kV
mit einem Flächengewicht von 1 bis 10 mg/m2 beschichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech bei einer Geschwindigkeit
von 60 bis 360 m/min beschichtet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech mit einer
Mischung aus Dioctylsebacat oder Di-2-äthyl-hexyl-azelat
und mit dem Sarkosin der Oleylsäure mit einem Molekulargewicht von 340 bis 350 beschichtet
wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech mit einem
Gemisch aus Acetyltributylcitrat und der einbasischen Säure der allgemeinen Formel
CH3 (CH2)„ CON (CH3) CII2 COOH
beschichtet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mit einem
Flächengewicht von 3 bis 5 mg/m2 aufgetragen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mit einer
Stromspannung von 35 bis 40 kV aufgetragen wird.
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