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DE19961411A1 - Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen und deren Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen und deren Verwendung

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DE19961411A1
DE19961411A1 DE19961411A DE19961411A DE19961411A1 DE 19961411 A1 DE19961411 A1 DE 19961411A1 DE 19961411 A DE19961411 A DE 19961411A DE 19961411 A DE19961411 A DE 19961411A DE 19961411 A1 DE19961411 A1 DE 19961411A1
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DE
Germany
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coating
pretreatment agent
layer
powder
pretreatment
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Heribert Domes
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Chemetall GmbH
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Chemetall GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von mindestens 25 m pro Minute bei dem Auftragen eines Vorbehandlungsmittels auf eine gereinigte oder/und gebeizte Metalloberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf mindestens einer Fläche eines metallischen Körpers nach einem Reinigen oder/und einem Beizen der zu behandelnden metallischen Oberfläche mindestens ein Vorbehandlungsmittel aufgetragen wird und danach auf einem Teil der vorbehandelten Oberfläche mindestens eine Lackschicht aufgetragen wird, wobei die dabei nur mit einem Vorbehandlungsmittel und nicht mit einem Lack hergestellte Beschichtung als Behandlungsschicht anstelle einer Grundierungs- und Vorbehandlungsschicht eingesetzt wird. DOLLAR A Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von mindestens 25 m pro Minute bei dem Auftagen eines Vorbehandlungsmittels auf eine gereinigte oder/und gebeizte Metalloberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf mindestens einer Fläche eines metallischen Körpers nach einem Reinigen oder/und einem Beizen der zu behandelnden metallischen Oberfläche mindestens eine Vorbehandlungsmittel aufgetragen wird und danach auf mindestens einem Teil der vorbehandelten Oberfläche mindestens eine Lackschicht aufgetragen wird, wobei die mit einem Vorbehandlungsmittel behandelte Beschichtung als Behandlungsschicht ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen, bei dem die Beschichtung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann. Derartige Beschichtungen werden heute unter dem Begriff "coil coating" zur Beschichtung von Bändern genutzt.
Die bekannten Beschichtungsverfahren hoher Geschwindigkeit weisen den Nachteil auf, daß die Vorbehandlung und die Grundierung in zwei getrennten Schritten aufgebracht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die großtechnische Herstellung von lackierten Bändern vorzuschlagen, bei dem die Vorbehandlung und Grundierung in nur einem Arbeitsgang aufgebracht werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von mindestens 25 m pro Minute bei dem Auftragen eines Vorbehandlungsmittels auf eine gereinigte oder/und gebeizte Metalloberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf mindestens einer Fläche eines metallischen Körpers nach einem Reinigen oder/und einem Beizen der zu behandelnden metallischen Oberfläche mindestens ein Vorbehandlungsmittel, insbesondere eine Lösung oder/und Dispersion, aufgetragen wird und danach auf einem Teil der vorbehandelten Oberfläche mindestens eine Lackschicht aufgetragen wird, wobei die dabei nur mit einem Vorbehandlungsmittel und nicht mit einem Lack hergestellte Beschichtung als Behandlungsschicht anstelle einer Vorbehandlungs- und einer Grundierungsschicht eingesetzt wird.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von mindestens 25 m pro Minute bei dem Auftragen eines Vorbehandlungsmittels auf eine gereinigte oder/und gebeizte Metalloberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf mindestens einer Fläche eines metallischen Körpers nach einem Reinigen oder/und einem Beizen der zu behandelnden metallischen Oberfläche mindestens ein Vorbehandlungsmittel, insbesondere eine Lösung oder/und Dispersion, aufgetragen wird und danach auf mindestens einem Teil der vorbehandelten Oberfläche mindestens eine Lackschicht aufgetragen wird, wobei die mit einem Vorbehandlungsmittel behandelte Beschichtung als Behandlungsschicht anstelle einer Vorbehandlungs- und einer Grundierungsschicht und eingesetzt wird.
Vorzugsweise wird die vorbehandelte Fläche bzw. die vorbehandelten Flächen eine Seite eines Bandes sein, bei dem gegebenenfalls auch mindestens eine der schmalen Randflächen des Bandes teilweise vorbehandelt sein kann.
Die Beschichtungsgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 40 bis 600 m pro Minute, besonders bevorzugt 75 bis 160 m pro Minute. Die Behandlungsschicht übernimmt dabei die Funktionen der Grundierung (Primer). Der andere Teil der vorbehandelten Oberfläche wird nachträglich nicht mehr auf der Bandbeschichtungsanlage mit einem Lack überzogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so eingesetzt werden, daß Feuchtigkeit oder Restfeuchte in der aufgetragenen Vorbehandlungsschicht bis zum Lackieren erhalten bleibt, um die für das Aufbringen der Lackschicht notwendige elektrische Leitfähigkeit der vorbehandelten Oberfläche einzustellen.
Die Metalloberfläche kann vor dem Vorbehandeln insbesondere Aluminium, Eisen, Kupfer, Magnesium, Zink oder/und Zinn enthalten und kann vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, einem schmelztauchverzinkten oder elektrolytisch verzinkten Eisenwerkstoff, einem Stahl, einem Zink-Vollmaterial in Form von Bändern oder Blechen oder einem Weißblech bestehen. Hierbei können die Körper eben oder verformt sein, ohne oder mit Ausnehmungen wie z. B. mit einer Lochstruktur versehen sein. Die Ausnehmungen einer Lochplatte können alle die gleiche oder ggf. auch unterschiedliche Geometrien und Größen aufweisen: Z. B. kreisförmige Löcher, Langlöcher, Schlitze.
Die Reinigung oder/und das Beizen der metallischen Oberfläche kann durch Sprühen oder/und Bürsten mit einer Reinigungs- bzw. Beizlösung oder Tauchen in ein Bad dieser Lösung erfolgen.
Die Vorbehandlung der gereinigten oder/und gebeizten Oberfläche kann durch Aufsprühen und Abquetschen z. B. mit einer Walze, durch Aufsprühen und Abblasen z. B. mit Preßluft, durch Tauchen und Abquetschen z. B. mit einer Walze, durch Tauchen und Abblasen z. B. mit Preßluft oder im Roll-Coat-Verfahren erfolgen. Beim Roll-Coat-Verfahren wird die Behandlungsflüssigkeit mit einer Beschichtungswalze in oder entgegen der Bandlaufrichtung aufgetragen. Bei allen diesen Verfahrensvarianten wird keine nachträgliche Spülung ausgeführt, um einen Abtrag bzw. eine Beschädigung der aufgebrachten Schicht zu vermeiden und um mit Chemikalien belastete Spülwässer zu vermeiden, die aus Umweltgründen aufwendig nachbehandelt werden müssen.
Das Vorbehandlungsmittel kann eine Zubereitung sein, die eine Polymerdispersion mit mindestens einem Harz aus der Gruppe von Acrylat, Epoxid, Phenol, Polyester, Siliconpolyester, Polyurethan, Styrol und Harz auf der Basis Harnstoff-Formaldehyd bzw. deren Mischung oder/und Mischpolymerisat enthält. Die Zubereitung enthält neben flüchtigen Anteilen ein nichtflüchtiges filmbildendes Gemisch. Die Zubereitung kann mindestens ein Harz als Lösung oder/und als Dispersion enthalten. Die Zubereitung kann neben Harz(en) mindestens einen anorganischen Zusatz in gelöster Form oder/und als feinverteiltes Pulver wie z. B. ein Carbonat, Chromat, Oxid, Phosphat, Silicat, Sulfat enthalten.
Das Vorbehandlungsmittel kann auch eine Harz-freie Zubereitung sein, wobei die Zubereitung Aluminium, Fluorid, Flußsäure, Phosphat, Phosphorsäure, drei- oderlund sechswertiges Chromat, Chromsäure, Silicat, Silan, Tannin, Titan, Zink, Zirkonium oder/und selbst organisierende Moleküle z. B. auf Basis von Phosphonaten, Carbonsäuren, Thiolen oder/und Silanen enthalten kann.
Für den Auftrag auf ein metallisches Band kann für die eine Seite des Bandes ein anderes Vorbehandlungsmittel gewählt werden als für die andere Seite, wobei die nicht zur nachträglichen Lackierung vorgesehene Seite mit einem organisches Harz enthaltenden Vorbehandlungsmittel beschichtet werden kann. Hierbei wird ggf. z. B. nur eine Seite eines Bandes - z. B. die Oberseite - lackiert, während auf der entgegengesetzten Seite die Vorbehandlung als Endbehandlung wirkt.
Nach dem Aufbringen des Behandlungsmittels kann die Schicht entweder teilgetrocknet oder durchgetrocknet werden. Dies kann - insbesondere bei gleicher Bandgeschwindigkeit und bei Nutzung vorhandener Öfen - durch eine kürzere Verweilzeit unter den aktiven Trocknungsbedingungen, durch eine geringere Temperatur im Ofen oder/und durch eine geringere Luftbewegung für Trocknung des Bandes umgesetzt werden.
Vorzugsweise wird mindestens eine Seite der vorbehandelten Oberfläche mit einer organischen Beschichtung überzogen, die in einer Zeit von 1 Sekunde bis zu 3 Minuten ausreichend aushärtet bzw. vernetzt, besonders bevorzugt in einer Zeit von 5 Sekunden bis 2 Minuten.
Für die Beschichtung der vorbehandelten Oberfläche wird bevorzugt ein Pulverlack aufgetragen und eingebrannt, insbesondere ein Pulverlack mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Kratzfestigkeit, guter Haftung und hoher Flexibilität in Bezug auf die Umformung. Der Pulverlack kann hierbei durch Sprühen, Wirbelsintern oder/und Powder Cloud Technology aufgebracht bzw. eingebrannt werden. Die Powder Cloud Technology wird u. a. in EP-A-0 678 466 beschrieben. Das Einbrennen kann anstelle der herkömmlichen Umlufttrocknung oder Schwebeumlufttrocknung insbesondere durch konduktive Trocknung bei magnetischen Werkstoffen bzw. durch Infrarottrocknung, insbesondere im Nahen Infrarot (NIR) erfolgen.
Die Vorbehandlungs- bzw. Behandlungsschicht kann nach vollständigem Trocknen eine Schichtdicke im Bereich von 0,1 bis 50 µm aufweisen, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 µm.
Die eingebrannte Lackschicht, die sich auf der Vorbehandlungsschicht befindet, kann nach dem Vernetzen eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 1000 µm aufweisen, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 400 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 60 µm. Bei der Verwendung von PVC-Plastisolen kann es sich empfehlen, eine Schichtdicke im Bereich von 100 bis 300 µm zu wählen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Einschichtdecklack als einziger Lack auf das zu beschichtende Band aufgebracht.
Mit dem Vorbehandlungsmittel kann eine Behandlungsschicht ausgebildet werden, die die Funktion einer Vorbehandlung und gleichzeitig einer Grundierung (Primer) übernimmt. Die Grundierung (Primer) übernimmt hierbei die Funktion des Korrosionsschutzes, der Haftung und der Flexibilität erfüllt, aber nicht in stärkerem Maß auch eine ästhetische Funktion.
Bei dem Pulverlack kann ein Pulver für einen einfarbig unstrukturierten Überzug, ein Pulver für einen mehrfarbig unstrukturierten Überzug oder/und ein Pulver für einen mehrfarbig strukturierten Überzug verwendet werden.
Die beschichtete Oberfläche kann mindestens teilweise durch eine Folie oder Klebefolie geschützt werden, insbesondere vor mechanischer Beeinträchtigung z. B. während Lagerung, Transport und Weiterverarbeitung.
Die beschichteten Körper können gegebenenfalls verformt, geschnitten - insbesondere in Längs- oder/und in Querrichtung geschnitten - und gegebenenfalls noch einmal verformt werden, wie z. B. gebörtelt, rollgeformt, tiefgezogen oder/und abgekantet werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte können als Innen- und Außenverkleidungen, Geräteverkleidungen z. B. für Haushaltsgeräte und Kleinelektrogeräte, insbesondere mit dekorierter Außenverkleidung, Lochbleche insbesondere für Lautsprecher und Schallschutzverkleidungen, Raumteiler, Trennwände, Möbelelemente, Regale, Fahrzeug- und Flugzeuginnenverkleidungen wie z. B. Armaturenbretter, Rahmen und Rahmenkonstruktionen, Verblendungen, Beleuchtungskörper verwendet werden.

Claims (23)

1. Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von mindestens 25 m pro Minute, insbesondere bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit im Bereich von 40 bis 600 m pro Minute, vorzugsweise von 75 bis 160 m pro Minute, bei dem Auftragen eines Vorbehandlungsmittels auf eine gereinigte oder/und gebeizte Metalloberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Fläche eines metallischen Körpers nach einem Reinigen oder/und einem Beizen der zu behandelnden metallischen Oberfläche mindestens ein Vorbehandlungsmittel, insbesondere eine Lösung oder/und Dispersion, aufgetragen wird und danach auf einem Teil der vorbehandelten Oberfläche mindestens eine Lackschicht aufgetragen wird, wobei die dabei nur mit einem Vorbehandlungsmittel und nicht mit einem Lack hergestellte Beschichtung als Behandlungsschicht anstelle einer Grundierungs- und Vorbehandlungsschicht eingesetzt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metalloberflächen bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von mindestens 25 m pro Minute, insbesondere bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit im Bereich von 40 bis 600 m pro Minute, vorzugsweise von 75 bis 160 m pro Minute, bei dem Auftragen eines Vorbehandlungsmittels auf eine gereinigte oder/und gebeizte Metalloberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Fläche eines metallischen Körpers nach einem Reinigen oder/und einem Beizen der zu behandelnden metallischen Oberfläche mindestens ein Vorbehandlungsmittel, insbesondere eine Lösung oder/und Dispersion, aufgetragen wird und danach auf mindestens einem Teil der vorbehandelten Oberfläche mindestens eine Lackschicht aufgetragen wird, wobei die mit einem Vorbehandlungsmittel behandelte Beschichtung als Behandlungsschicht anstelle einer Grundierungs- und Vorbehandlungsschicht eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit oder Restfeuchte in der aufgetragenen Vorbehandlungsschicht bis zum Lackieren erhalten wird, um die für das Aufbringen der Lackschicht notwendige elektrische Leitfähigkeit der vorbehandelten Oberfläche einzustellen.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche vor dem Vorbehandeln Aluminium, Eisen, Kupfer, Magnesium, Zink oder/und Zinn enthält und vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, einem schmelztauchverzinkten oder elektrolytisch verzinkten Eisenwerkstoff, einem Stahl, einem Zink-Vollmaterial in Form von Bändern oder Blechen oder einem Weißblech besteht.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung oder/und das Beizen durch Sprühen oder/und Bürsten mit einer Reinigungs- bzw. Beizlösung oder Tauchen in ein Bad dieser Lösung erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsmittel durch Aufsprühen und Abquetschen z. B. mit einer Walze, durch Aufsprühen und Abblasen z. B. mit Preßluft, durch Tauchen und Abquetschen, durch Tauchen und Abblasen oder im Roll-Coat-Verfahren aufgetragen wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsmittel eine Zubereitung ist, die eine Polymerdispersion mit mindestens einem Harz aus der Gruppe von Acrylat, Epoxid, Phenol, Polyester, Siliconpolyester, Polyurethan, Styrol und Harz auf der Basis Harnstoff-Formaldehyd bzw. deren Mischung oder/und Mischpolymerisat enthält.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsmittel eine Zubereitung ist, die mindestens ein Harz als Lösung oder/und als Dispersion enthält.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsmittel eine Zubereitung ist, die neben Harz(en) mindestens einen anorganischen Zusatz in gelöster Form oder/und als feinverteiltes Pulver wie z. B. ein Carbonat, Chromat, Oxid, Phosphat, Silicat, Sulfat enthält.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsmittel eine Harz-freie Zubereitung ist, die Aluminium, Fluorid, Flußsäure, Phosphat, Phosphorsäure, drei- oder/und sechswertiges Chromat, Chromsäure, Silicat, selbst organisierende Moleküle, Silan, Tannin, Titan, Zink oder/und Zirkonium enthält.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Auftrag auf ein Band für die eine Seite des Bandes ein anderes Vorbehandlungsmittel gewählt wird als für die andere Seite, wobei die nicht zur nachträglichen Lackierung vorgesehene Seite mit einem organisches Harz enthaltenden Vorbehandlungsmittel beschichtet werden kann.
12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Vorbehandlungsmittel aufgebrachte Schicht entweder teilgetrocknet oder durchgetrocknet wird.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Seite der vorbehandelten Oberfläche mit einer organischen Beschichtung überzogen wird, die in einer Zeit von 1 Sekunde bis zu 3 Minuten ausreichend aushärtet bzw. vernetzt, vorzugsweise in einer Zeit von 5 Sekunden bis 2 Minuten.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beschichtung der vorbehandelten Oberfläche ein Pulverlack aufgetragen und eingebrannt wird, insbesondere ein Pulverlack mit guten mechanischen Eigenschaften, hoher Kratzfestigkeit, guter Haftung und hoher Flexibilität in Bezug auf die Umformung.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulverlack durch Sprühen, Wirbelsintern oder/und Powder Cloud Technology aufgebracht bzw. eingebrannt wird.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlungs- bzw. Behandlungsschicht nach vollständigem Trocknen eine Schichtdicke im Bereich von 0,1 bis 50 µm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 µm.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebrannte Lackschicht nach dem Vernetzen eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 1000 µm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 400 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 60 µm.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als einziger Lack ein Einschichtdecklack bei der hohen Geschwindigkeit aufgebracht wird.
19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Vorbehandlungsmittel eine Behandlungsschicht ausgebildet wird, die die Funktion einer Vorbehandlung und Grundierung (Primer) übernimmt.
20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver für einen einfarbig unstrukturierten Überzug, ein Pulver für einen mehrfarbig unstrukturierten Überzug oder/und ein Pulver für einen mehrfarbig strukturierten Überzug verwendet wird.
21. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Oberfläche mindestens teilweise durch eine Folie oder Klebefolie geschützt wird.
22. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichteten Körper gegebenenfalls verformt, geschnitten - insbesondere in Längs- oder/und in Querrichtung geschnitten - und gegebenenfalls noch einmal verformt werden, wie z. B. gebörtelt, rollgeformt, tiefgezogen oder/und abgekantet werden.
23. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 22 hergestellten Produkte als Innen- und Außenverkleidungen, Geräteverkleidungen z. B. für Haushaltsgeräte und Kleinelektrogeräte, insbesondere mit dekorierter Außenverkleidung, Lochbleche insbesondere für Lautsprecher und Schallschutzverkleidungen, Raumteiler, Trennwände, Möbelelemente, Regale, Fahrzeug- und Flugzeuginnenverkleidungen wie z. B. Armaturenbretter, Rahmen und Rahmenkonstruktionen, Verblendungen, Beleuchtungskörper.
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