CN107567721B - 卷材涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对处在带材通路中的不间断的金属带材(3)进行多层涂覆的卷材涂覆方法，在其中，借助于辊涂将能固化的聚合的基础部(9)施布在金属带材(3)的平侧(4)上并硬化用以构成电绝缘基础层(10)并且借助于辊涂将能固化的聚合的漆(11)施布到该基础层(10)上并硬化用以构成电绝缘的漆层(12)，其中，在基础层(10)与漆层(12)之间至少局部地印上至少一个导电的导体带(15)。为了提高卷材涂覆方法的可再现性而提出，在被预硬化的基础层(10)上局部地印上导体带(15)，并且以湿对湿的方式来施布导体带(15)和漆(11)。

Description

卷材涂覆方法
技术领域
本发明涉及一种用于对处在带材通路中的不间断的金属带材进行多层涂覆的卷材涂覆(Coil-Coating)方法，在其中，必要时在金属带材的平侧上产生转化层，随后借助于辊涂将能固化的聚合的基础部施布在该平侧上并硬化用来构成电绝缘的基础层并且借助于辊涂将能固化的聚合的漆施布到该基础层上并硬化用来构成电绝缘的漆层，其中，在基础层与漆层之间至少局部地印有至少一个导电和/或导磁的导体带。
背景技术
用于对处在带材通路中的不间断的金属带材进行多层涂覆的持续的金属带材涂覆或者说卷材涂覆方法从现有技术公知 (DE102005061319A1)。在这种方法中，在金属带材的平侧上通常产生转化层，随后借助于辊涂将能固化的聚合的基础部施布到平侧上并硬化用以构成基础层，并且借助于辊涂将能固化的聚合的漆施布到基础层上并硬化用以构成漆层。这样的方法例如通过如下方式也被用于使金属带材功能化，即，借助于面漆给金属带材提供抗静电的、电磁的、抗菌的、电的等等的功能特性。
此外，为了在卷材涂覆方法中进行对金属带材的电功能化，从 EP2605280A1中公知的是，在基础层与透明的漆层之间印有不间断的电导体带，电导体带将光伏电池电连接起来。但是，在对金属带材的进一步处理中，在大多数情况下，例如由于变形而在金属带材上发生形状变化，这可能会导致在电导体带上发生线路断裂进而可能对电功能化造成不利影响。因而，已知的卷材涂覆方法不能以可再现的方式提供稳固的电功能化。
发明内容
因而，从在开头所述的现有技术出发，本发明提出的任务是，提供一种卷材涂覆方法，其可以以可再现的方式保证金属带材的稳固的电和/或磁的功能化。此外，该卷材涂覆方法应能简单地来应用并且在其应用方面是成本有利的。
本发明通过如下方式解决所提出的任务，即，在预硬化的基础层上局部地印上导体带并且以湿对湿(nass-in-nass)的方式来施布导体带和漆。
如果在预硬化的基础层上局部地印上导体带，那么借此可以以在方法技术方面简单的方式提供在金属带材上的电和/或磁的导体带的足够的粘合。这可以提高用于对金属带材进行稳固电功能化的方法的可再现性。可以显著地有助于此的是，以湿对湿的方式来施布导体带和漆，这是因为借此特别是可以降低涂覆部的内部应力。因为基于湿对湿涂覆，所以例如可以实现类型为在导体带与漆或连接边界层之间的混合层的过渡区，该过渡区可以提供在这些层的该联接区域内的均匀的特性。该过渡区在是金属的导体带的情况下可以在导体带与漆之间的粘附性特别强的相间中被挤压出来。此外，由于在湿的或开始干燥的或预硬化的(然而未最终凝固的)导体带上进行的湿对湿施布，可以部分地容许通过所涂抹的漆引起的融合，以便使在这些层之间的边界层的走向平滑。借此，可以在边界层上降低由于热膨胀所引起的机械应力，该机械应力例如以通过应力集中被增强的方式可能会出现在长棱边延伸的导体带上。因而，与已知的卷材涂覆方法不同，在最终交联的状态下，可以在根据本发明的涂覆部上确保无内部应力的程度进一步增强，这可导致该方法的比较高的可再现性。
通常被提及的是，金属带材可以是钢带材、铝带材或它们的合金。该金属带材可以是未被涂覆的或者经涂覆的(有机的/金属的)，例如可以是镀锌的或者镀锌合金的。该金属带材也可以是镀锌的或者镀锌合金的钢带材。此外，通常还提及的是，导体带和漆可以以如下方式地来以湿对湿的方式施布，即，借此容许两个层在它们的边界层上混合。
通常提及的是，用于印上导体带的任何印刷方法都是能想到的，例如接触式印刷方法，如平版印刷、凹版印刷等等，或者也能想到非接触式印刷方法，如喷墨印刷、具有型板和喷枪的丝网印刷等等。
当所施布的基础部至少预硬化直至凝胶点时，因为这样(由于避免了完全的固化)可以实现更好地连接到邻接的层上，那么就可以提高导体带的粘合强度和印刷质量。
当基础层和/或漆层通过在150到300摄氏度的范围内的基体温度下的干燥被硬化时，那么就可以提供在机械上能特别承受负载的涂覆部。
优选地，基础层可以在180到240摄氏度的范围内的基体温度下被预硬化，以便在交联中可靠地达到凝胶点并且借此提高该方法的可再现性。
当基础层和漆层在220到260摄氏度的范围内的基体温度下被最终固化时，那么就可以进一步改善该方法的可再现性。
当导体带和漆层共同被凝固时，那么在涂层上的内部应力就可以在方法技术上被进一步降低。优选地，这在一个工步中共同进行，以便例如通过持续的流程参数来进一步改善涂覆部的无内部应力。此外，这还可以明显提高方法的效率，这是因为在连续运转下可以对金属带材完成涂覆。
如果基础层和/或漆层在经固化的状态下具有在10到75摄氏度的范围内的玻璃化温度起始(Tg-Onset)值，那么根据本发明的涂覆本身可以不受影响地或在没有功能丢失的情况下实现板材的例如通过深冲所造成的高的变形度。此外，通过基础部的和漆层的该玻璃化温度起始值可以使导体带机械稳定化并且进而可以降低在电导体带上形成裂纹的危险。因此可以更好地避免电线路断裂，这可以进一步提高该方法的可再现性。
通常提及的是，为了确定玻璃化温度起始值，可以使用在具有 5K/min的加热速率的在测量频率为0.1Hz的情况下的热机械分析。
对于被设置成用于在内部区域中使用的金属带材来说，当基础层的玻璃化温度起始值具有10到35摄氏度的范围时，那么已经可以足够了。
对于被设置用于在外部区域中使用的金属带材来说，当基础层的玻璃化温度起始值具有30到75摄氏度的范围时，那么已经可以足够了。此外，通过这种玻璃化温度起始值可以预期到高的耐腐蚀性和提高了的阻隔效果。
如果涂覆具有在3到30μm之间的层厚的基础层，那么可以提供足够高的电绝缘或抗电击穿强度。
当印上具有小于等于15μm的层厚的电导体带时，那么就可以减小在涂覆部上的表面不平坦性进而可以减小可能出现的应力裂纹。此外，小于5mm的层宽度的特征可以在于，实现或进一步支持上述的优点。
当在基层与漆层之间印上至少一个与导体带电连接的电结构元件时，那么就可以附加地拓宽金属带材的功能性。例如，该电结构元件可以是测量变量接收器。
导体带例如可以在方法技术上快速并且成本有利地借助于卷对卷方法(“Roll-to-Roll”)来印上。当必须将其它的电结构元件设置在基础层上时，那么该卷对卷方法也可以是有用的。例如，为此，辊涂的特征可以在于，提高了卷材涂覆方法的效率。
优选地，导体带作为图案被印上，以便通过重复的样式来提高该方法的可再现性。
当基础部以及漆以化学方式交联时，那么就可以提高涂覆部的机械和化学的稳定性。
当在将基础部施布在金属带材的平侧上之前产生转化层时，那么就可以实现用于使随后的涂覆的粘附的更好的前提。此外，借此还可以改善金属带材的耐腐蚀性。
但是，也可设想的是，利用根据本发明的卷材涂覆方法，例如以镀锌的或者镀锌合金的方式，对不间断的(有机地和/或金属地)涂覆的金属带材进行多层涂覆。
该金属带材可以是未被涂覆的或者经涂覆的(有机的/金属的), 例如可以是经镀锌的或者经镀锌合金的。
附图说明
例如，在附图中例如示出了根据本发明的方法。其中：
图1示出用于卷材涂覆方法的装置的示意性的视图；
图2示出根据图1来涂覆的金属带材的部分中断的第一俯视图；
图3示出根据图2的III-III的剖视图；
图4示出图3的区域的放大的剖视图；
图5示出根据图1来涂覆的金属带材的部分中断的第二俯视图；并且
图6示出根据图1来涂覆的金属带材的部分中断的第三俯视图。
具体实施方式
根据图1示出了用于执行根据本发明的卷材涂覆方法的装置1，在该方法中，不间断的金属带材3、即钢带材从卷材30展开，并且在带材通路中持续地设有多层的涂覆部2。
首先，在金属带材3的上平侧4上产生转化层5，更确切地说在金属带材3的金属保护层6上产生。该转化层5例如根据图1通过施布或喷镀并且挤压溶胶-凝胶7来实现。随后，借助于未详细示出的涂机的辊子8将能固化的聚合的基础部9或底漆施布到该平侧4上，以便产生基础层10。基础部例如可以具有聚酯基。借此，以已知的方式提高了在金属带材3上的粘合和/或防腐蚀。
在图1中未详细示出在卷材涂覆方法中对金属带材3的另一平侧 40的涂覆，平侧40与平侧4对置。该另一平侧40与平侧4类似地来实现，在其中，首先用溶胶-凝胶施布转化层5并且将面漆施布到转化层5上，这未详细示出。借此，可以保护平侧40免受锈膜、白锈或免受环境影响。
然后在进一步的顺序中，将例如同样具有聚酯基的能固化的聚合的漆11施布到平侧4上的基础层10上用以构成漆层12。该施布与在进行基础部涂抹时示出的那样相同地、借助于未详细示出的涂机的辊子8来实现。所涂抹的基础部9和所涂抹的漆11分别通过干燥机13、 14来硬化。
基础层10和漆层12电绝缘地构成，以便可以给金属带材3设有电功能性。这种电功能性通过如下方式来提供，即，在施布漆11之前借助于卷对卷方法局部地印上多个导电的导体带15。该卷对卷方法借助于凹版印刷方法的情况下的辊涂来实现。能导电的聚合物16、例如聚苯乙烯磺酸酯被用于构成导体带15的软膏或墨水。作为替代，这样的软膏或墨水也可以具有如例如银、铜或金的金属基、如例如PEDOT (聚-3,4-乙撑二氧噻吩那样的有机基或者石墨基。同样，为此可设想的是碳或石墨。具有金属基的墨水和/或软膏的特征可以在于具有特别有利的导电性，而具有有机基的墨水和/或软膏通常可以提供提高了的耐腐蚀性。
随后，该被印上的导体带15被漆11覆盖。借此，提供了具有至少区段式地封装的导体带15的紧凑的层复合体或紧凑的涂覆部2，如这能根据图2和3看出。
除了这种导体带15之外，也可以在卷材涂覆方法中将其它电结构元件17作为电线路印上，如例如在图2和3中所示出的测量变量接收器18，其与两个导体带15电连接。
然而，与现有技术相比，在根据本发明的卷材涂覆方法中，在经预硬化的并且借此未经固化的基础层10上印上导体带15，并且此外还以湿对湿的方式施布两个导体带15和漆11。借此，降低了在涂覆部3 的层复合体中的高粘附强度并且此外还降低了在涂覆部中的内应力的危险，如这随后依据图3详细阐述。
因此，在关于涂覆部2的根据图4放大的剖视图中能看到覆盖地示出的过渡区19，过渡区将导体带15包套。该过渡区19不仅可以通过彼此的相互扩散引起的杂粘结
Figure BDA0001382714710000071
来构成，而且在该构造方案中特别地由于对墨水或软膏16和漆11的湿对湿的施布而有利。在涂覆部2中的均匀的特性分布是值得预期的，这可以确保在涂覆部2 中的内应力很小。此外由此，在这两个邻接的层之间的提高了的粘附强度是值得预期的。此外，在图4中能看到湿对湿施布的另外的效果。因为出现了对导体带15的棱边20的整平滑，这避免了在边界层上的内部缺口应力。因而，根据本发明的涂覆部2相对于热应力是特别稳定的，从而根据本发明的卷材涂覆方法能再现地制造稳固的涂覆部2。
涂覆部2的电短路抗性通过如下方式被进一步提高，即，在施布导体带15之前，将所施布的基础部9预硬化至少直至凝胶点。为此，在干燥机13中，基础层10在180到240摄氏度的范围内的基体温度下被预硬化。基础层的在3到30μm之间的层厚已经被证明为足够抗短路的。
此外，通过如下方式避免了在经固化的涂层2中的内应力，即，以湿对湿的方式施布导体带15和漆11，并且在一个工步中共同地凝固，为此设置有干燥机14。此外，基于干燥机14，基础层10和漆层12在 220到260摄氏度的范围内的基体温度下被最终固化。借此所制成的涂覆部2表现出彼此联接的基础层10、漆层12和导体带15。但是也可设想的、不过未详细示出的是，在基础层10与漆层12之间设置有多层地并且可能也彼此电绝缘的导体带15，以便借此形成多叠层的金属化层。通常提及的是，利用根据本发明的具有小于等于15μm的层厚 24的导体带15地，对涂覆部的表面的影响是很小，并且根据漆层12 的配置也不能从外观看出。印上具有小于5mm的层宽度25的导体带 15并且因此使导体带15保持得窄支持了这些优点。此外还能想到的是，外观上遮盖了导体带15或电结构元件17，在其中施布了不透明的漆层 12。但是也能想到的是，导体带15应在外观上被看出，以便对于用户来说改善了可操作性。
优选地，当利用经固化的基础层所涂覆的带状板材3或其部分应当用于内部区域中时，那么该经固化的基础层10具有在10到35摄氏度的范围内的玻璃化温度起始值。在用于外部区域中的情况下，经固化的基础层10保持在30到75摄氏度的范围内的玻璃化温度起始值。
根据图5和6，以中断的俯视图示出了用于对同一带状板材3进行电功能化的另外的实施例。
与根据图2示出的用于进行功能化的实施例相比，在根据图5进行的功能化的情况下，示出了其他的电结构元件17。在图5中，替代测量变量接收器18地，印上有两个电容式的按键21。这些电容式的按键21经由导体带15与电接触面22连接，电接触面22被漆层12空出，以便借此简单地提供可接近的电接口。涂覆部2的结构与根据图3示出的实施方式相同。
而根据图6能看到与涂覆部2不同地构建的涂覆部102。该涂覆部102的区别在于在针对电结构元件17共同作用的两个重叠的叠层中的电功能化。第一叠层与涂覆部2构建相同，而且在基础部10、电导体带15连同传感器面23和漆层12中暴露。该漆层12又在接触面22的区域内被空出，如这已经关于图5被详细阐述。在对第一叠层进行预硬化之后重新印刷到该第一叠层上，也就是说以湿对湿的方式重新将导体带115、传感器面123和漆层112施布在其中并且然后进行凝固，以便借此构成涂覆部102的第二叠层。两个叠层的传感器面23和123 共同作用，提供电容式的触摸板作为电结构元件17。
通常提及的是，当然也可以以湿对湿的方式施布其它的电结构元件17，作为所提及的具有漆12、112的电导体带15、115。

Claims (20)

1.一种用于对处在带材通路中的不间断的金属带材(3)进行多层涂覆的卷材涂覆方法，在其中，
借助于辊涂将能固化的聚合的基础部(9)施布在所述金属带材(3)的平侧(4)上并硬化用以构成电绝缘的基础层(10)，
在所述基础层(10)上至少局部地印上至少一个至少导电的导体带(15)，并且
借助于辊涂将能固化的聚合的漆(11)施布到所述基础层(10)上并硬化用以构成电绝缘的漆层(12)，其中，导电的导体带(15)设置在基础层(10)与漆层(12)之间，
其特征在于，
在被预硬化的基础层(10)上局部地印上所述导体带(15)，并且以湿对湿的方式来施布导体带(15)和漆(11)。
2.根据权利要求1所述的卷材涂覆方法，其特征在于，所施布的基础部(9)至少被预硬化直至凝胶点。
3.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，通过在150到300摄氏度的范围内的基体温度的情况下的干燥来对基础层(10)和/或漆层(12)进行硬化。
4.根据权利要求2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，在180到240摄氏度的范围内的基体温度的情况下对所述基础层(10)进行预硬化。
5.根据权利要求3所述的卷材涂覆方法，其特征在于，在220到260摄氏度的范围内的基体温度的情况下对基础层(10)和漆层(12)进行最终固化。
6.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，导体带(15)和漆层(12)共同凝固。
7.根据权利要求6所述的卷材涂覆方法，其特征在于，导体带(15)和漆层(12)共同地在一个工步中凝固。
8.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，基础层(10)和/或漆层(12)在固化的状态下具有在10到75摄氏度的范围内的玻璃化温度起始值。
9.根据权利要求8所述的卷材涂覆方法，其特征在于，对于在内部区域中的金属带材(3)来说，基础层(10)的玻璃化温度起始值具有10到35摄氏度的范围。
10.根据权利要求9所述的卷材涂覆方法，其特征在于，对于在外部区域的金属带材(3)来说，基础层(10)的玻璃化温度起始值具有30到75摄氏度的范围。
11.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，施布具有在3到30μm之间的层厚的基础层(10)。
12.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，印上具有小于等于15μm的层厚(24)和/或具有小于5mm的层宽度(25)的导体带(15)。
13.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，在基层(10)与漆层(12)之间印上至少一个电结构元件(17)，所述电结构元件(17)与所述导体带(15)电连接。
14.根据权利要求13所述的卷材涂覆方法，其特征在于，印上测量变量接收器(18)作为电结构元件(17)。
15.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，借助于卷对卷方法来印上所述导体带(15)。
16.根据权利要求15所述的卷材涂覆方法，其特征在于，借助于辊涂来印上所述导体带(15)。
17.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，将所述导体带(15)作为图案印上。
18.根据权权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，所述基础部(9)以及所述漆以化学方式交联。
19.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，在将所述基础部(9)施布在所述金属带材(3)的平侧(4)上之前产生转化层(5)。
20.根据权利要求1或2所述的卷材涂覆方法，其特征在于，对不间断地涂覆的金属带材(3)进行多层涂覆。
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