DE19535680A1 - Verfahren zum ein- oder beidseitigen Beschichten von metallischen Bändern mit extrudiertem, duroplastischen Kunstharz - Google Patents
Verfahren zum ein- oder beidseitigen Beschichten von metallischen Bändern mit extrudiertem, duroplastischen KunstharzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von
metallischen Bändern, wie Aluminium- oder Stahlbändern,
insbesondere verzinktem Kaltband, mit extrudiertem,
duroplastischen Kunstharz, das auf das von einer Rolle
abgewickelte, die Beschichtungsanlage kontinuierlich oder
diskontinuierlich durchlaufende Band in plastifiziertem,
fließfähigem Zustand mit einer unterhalb der Reaktionstemperatur
des Härters liegenden Temperatur auf das vorgereinigte Band
aufgepreßt, dann auf eine Temperatur oberhalb der
Reaktionstemperatur des Härters aufgeheizt und damit zur
gleichmäßigen Verteilung verflüssigt sowie zum Aushärten gebracht
wird, wonach das Band gekühlt und zu einer Bandrolle aufgewickelt
wird.
Es ist bekannt, Gegenstände beliebiger Art mit Pulverlack zu
beschichten. Der zu beschichtende Gegenstand wird zu diesem
Zweck beispielsweise in ein elektrostatisches Feld gebracht
und mit trockenem, feinkörnigem Pulverlack besprüht, danach
in einem Ofen aufgeheizt und ausgehärtet. Um dies durchzuführen
ist es notwendig, den Pulverlack in feinkörniger Form zur
Verfügung zu stellen. Zur Herstellung von duroplastischem
Pulverlack werden geeignete Kunstharze duroplastischer Natur,
also wärmehärtende Harze, z. B. carboxylhaltiger Polyester,
Polyurethan oder Polyvinylidenfluorid, Härter, Farbpigmente,
Additive und Extender gemischt, in einem Extruder plastifiziert
und danach aus dem Extruder ausgebracht. Das aus dem Extruder
austretende strangförmige Material kann zwischen Kühlwalzen
ausgewalzt und auf einem anschließenden Kühlband gekühlt werden.
Nach dem Kühlen läßt sich das erhärtete Kunststoffband
zerkleinern und zermahlen, wobei nach einer Siebung das so
erhaltene Pulver als Pulverlack zur Beschichtung von Gegenständen
eingesetzt werden kann. Darüber hinaus zählt es zum Stand der
Technik, durch roll-coating eine beidseitige Bandbeschichtung
in einem Durchgang vorzunehmen; dieses sogenannte Naßlackieren
besitzt allerdings den Nachteil, daß lösemittelhaltige Lacke
verwendet werden müssen.
Bei einem durch die EP 0 369 477 B1 bekannt gewordenen einseitigen
Beschichtungsverfahren der eingangs genannten Art unter
Verwendung eines Extruders entfällt das bei der üblichen,
vorbeschriebenen Pulverlackherstellung notwendige Kühlen,
Zerkleinern, Zermahlen und Sieben des aus dem Extruder
ausgebrachten Kunststoffmaterials. Der Extruder weist eine
Breitschlitzdüse auf, die direkt über dem horizontal bewegten
Bandblech mündet und eine Kunstharzmischung (Vorstufe des
Pulverlacks) in fließfähigem Zustand auf der Bandoberfläche
gleichmäßig verteilt; alternativ ist es möglich, den Extruder
mit mehreren nebeneinander angeordneten Düsen zu versehen oder
beispielsweise zwei Extruder nebeneinander anzuordnen. Das auf
diese Weise beschichtete Band durchläuft bei der bekannten
Beschichtungsanlage einen Ofen, in dem die Wärme zum Verflüssigen
und Aushärten der aufgetragenen Pulverlackschicht durch
mittelwellige Infrarotstrahlen zugeführt wird. Durch das
Nachheizen der auf getragenen Lackschicht wird diese noch feiner
verteilt und zum Aushärten gebracht.
Eine mit der vorgenannten Beschichtungsanlage weitestgehend
übereinstimmende Konzeption eines umweltschonenden,
lösemittelfreien Auftragsverfahrens zum einseitigen
kontinuierlichen Beschichten von kaltgewalztem Band unter
Verwendung eines Extruders ist aus der JP-A 54-158 448 bekannt,
und weiterhin sind dort auch einige geeignete wärmehärtende
Harze sowie benötigte Härtemittel genannt. Die über den Extruder
bzw. dessen Düse auf die Bandoberfläche aufgetragenen
warmhärtenden Komponenten befinden sich in einem
Temperaturbereich, in dem sie in gelöster Form im Fluß bleiben
und einen filmförmigen Oberflächenauftrag bilden, dabei
allerdings noch nicht warmgehärtet sind. Das Auftragen des
Beschichtungsmaterials wird durch Druckeinwirkung unterstützt,
und zum Nachheizen der Beschichtung dienen Infraroterhitzer,
die das Beschichtungsmaterial bis zum Einbrennbereich auf einer
Temperatur in der Nähe der Erweichungstemperatur halten. Anhand
der Fig. 1 wird die Problematik des
Temperatur-Viskositäts-Verhaltens von pulverförmigen
Lackiermaterial sowie das Verhalten zwischen Temperatur und
Vernetzungsintensität verdeutlicht. Während die Viskosität
pulverförmiger Beschichtungsmaterialien mit höheren Temperaturen
sinkt, steigt hingegen die Vernetzungsintensität plötzlich an,
wenn eine bestimmte Temperatur überschritten wird. Das bedeutet,
daß einerseits das Schmelzen und Mischen des Bindeharzes und
der Pigmente bei der Herstellung des pulverförmigen Lackes und
das Schmelzen und Mischen mit den Härtemitteln und anderen
Zuschlagstoffen in einem Temperaturbereich stattfinden muß,
in dem die Verflüssigung und das Extrudieren bei möglicher
Viskosität ohne Einsetzen von Vernetzung geschieht; andererseits
muß das Einbrennen in einem Temperaturbereich vorgenommen werden,
in dem es leicht zu einer Vernetzung kommt. Die Bereiche der
Temperatur für die Verflüssigung und Mischung sowie das
Einbrennen liegen gewöhnlich ziemlich weit auseinander; allgemein
liegt der Temperaturbereich für die Verflüssigung und Mischung
der pulverförmigen Beschichtungsstoffe bei 60 bis 130°C und
der Temperaturbereich für das Einbrennen bzw. Ausbrennen bei
ca. 160 bis 250°C.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art zu schaffen, das mit verringertem Anlagen-
und Herstellungsaufwand eine lösemittelfreie, vorzugsweise
kontinuierliche, ein- oder beidseitige Bandbeschichtung mit
duroplastischen Harzen bei hohen Prozeßgeschwindigkeiten, die
über 60 m/min liegen, und verbesserter Qualität des Produktes
erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Band
vor dem Auftragen des duroplastischen Kunstharzes auf eine
Temperatur unterhalb der Reaktionstemperatur des Härters
vorgewärmt wird. Der Maßnahme der Vorerwärmung liegt die
Überlegung zugrunde, daß sich hiermit zweierlei erreichen läßt.
Erstens läßt sich für die als Strang in einem Extruder - als
Vormaterial für Pulverlack - hergestellte, als dünner
Materialfilm auf die Bandoberfläche aufgetragene Polymermasse
die Haftung des Kunstharzes an der Bandoberfläche entscheidend
verbessern, da die Adhäsion zum Band sofort stattfindet, wodurch
sich eine neben der Haftung außerdem auch hinsichtlich der
Biegung und Kratzfestigkeit verbesserte Beschichtung ergibt.
Außerdem werden damit die Voraussetzungen entscheidend
verbessert, um auch eine beidseitige Bandbeschichtung mit einem
lösemittelfreien Beschichtungsmaterial zu ermöglichen, und zwar
sowohl bei horizontaler als auch vertikaler Führung des Bandes.
Zweitens wird der Aushärtevorgang beschleunigt, so daß auch
bei den angestrebten hohen Bandgeschwindigkeiten der
nachgeschaltete Trockenofen gewünscht kurz sein kann, was
unmittelbaren Einfluß auf die Baulänge der Gesamtanlage hat,
die sich entsprechend verringert. Ohne Vorwärmung bzw. -heizung
müßte der Trockenofen länger sein und/oder mit einem das Trocknen
beschleunigenden, erhöhten Energieaufwand betrieben werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das
Band induktiv vorgewärmt wird. Die Querfeldinduktion ermöglicht
eine kürzere Aufheizzeit, da sie direkt in die Grenzschicht
des aufgetragenen Films des Beschichtungsmaterials (Lackschicht)
geht. Zudem trägt die kürzere Aufheizzeit zu einer weiter
verringerten Anlagenlänge bei.
Wenn vorteilhaft das Band im Anschluß an den Kunstharz- bzw.
Lack-Auftrag induktiv nachgeheizt wird, läßt sich direkt nach
der Filmverteilung, d. h. hinter dem Auftragaggregat bzw. Extruder
möglichst schnell die für die Vernetzung des Härters
erforderliche Temperatur einbringen. Die aufgetragene Schicht
braucht in diesem Fall nicht zeitaufwendig getrocknet zu werden,
wie das beim Einsatz von entweder Umluft, Infrarotstrahlung
oder durch Ultraviolett-(UV)Strahlung beim Aushärten unumgänglich
ist.
Gleichwohl sieht ein weiterer Vorschlag der Erfindung vor, daß
die aufgetragene Kunstharzschicht mit einer Infrarotstrahlung
ausgehärtet und getrocknet wird, d. h. die schnellwirkende
induktive Erwärmung mit einer das Glätten der Oberfläche des
Beschichtungsmaterials begünstigenden Infrarotstrahlung
kombiniert wird. Die Infrarotstrahlung dient hierbei folglich
zur Einstellung der Qualität der organischen Schicht des
Trägerwerkstoffes bzw. Bandes. Selbst wenn der induktive
Nachheizteil der Beschichtungsanlage mit einer Infrarotstrahlung
kombiniert wird, ergibt sich gegenüber einem herkömmlichen
Trocknungsofen mit Nachverbrennung eine deutlich kostengünstigere
Trockenstrecke.
Nach einem Vorschlag der Erfindung wird verzinktes Band vor
dem Auftragen des duroplastischen Kunstharzes passiviert, um
eine Haftung zu ermöglichen. Hierzu eignet sich eine auf dem
Markt erhältliche organische Suspension mit Chromatanteilen
auf Basis eines thermoplastischen Polyurethans, mit der sich
eine temperaturresistente Schicht von 1 µm Dicke auftragen läßt.
Die Schicht kann bei Temperaturen bis zu 250°C getrocknet werden,
ohne aufzureißen und ihren chemischen Aufbau zu verlieren. Sie
kann daher trotz der Vorerwärmung des Bandes auf eine Temperatur
im Bereich von 100 bis 250°C ihre Aufgabe erfüllen, nämlich
die Metalloberfläche zu passivieren und eine Haftvermittlung
zu der nachfolgend aufzutragenden Harzschicht herstellen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der
in den Zeichnungen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Anlagenschema zum einseitigen Beschichten eines
horizontal geführten Bandes mit einem duroplastischen
Kunstharz; und
Fig. 2 ein Schema einer anderen Ausführung einer
Beschichtungsanlage, bei der das Band vertikal geführt
und beidseitig beschichtet wird.
Eine in Fig. 1 dargestellte Beschichtungsanlage 1 zum Beschichten
von metallischen Bändern 2 weist in einem mechanischen
Einlaufteil 3 einen Abwickelhaspel 4 auf, der einen Wickelbund
5 bzw. ein Coil des zu beschichtenden Bandes 2 trägt, das die
Beschichtungsanlage 1 in Pfeilrichtung 6 mit hohen
Geschwindigkeiten von über 60 m/min durchläuft.
Dem mechanischen Einlaufteil 3 ist in Bandlaufrichtung 6 eine
Schweißmaschine 7 zum Verbinden des Bandanfangs bzw. -endes
aufeinanderfolgender Wickelbunde 5 sowie ein Horizontalspeicher
8 und eine Bandreinigungsstation 9 nachgeschaltet. Diese ist
als Durchlaufkammer ausgebildet und im Inneren mit Sprühdüsen
versehen, die wahlweise mit einer Behandlungsflüssigkeit oder
eine Spülflüssigkeit beaufschlagt werden können. Weiterhin umfaßt
sie Mittel zum Abquetschen der zuvor aufgesprühten Flüssigkeit
sowie Mittel zum Trocknen des Bandes. Das Band 2 gelangt danach
in eine Passivierungsstation 10, in der - wenn es sich bei dem
zu beschichtenden Band um ein verzinktes Kaltband handelt -
auf das Band 2 eine sehr dünne Passivierungsschicht in Form
einer organischen Suspension mit Chromatanteilen auf Basis eines
thermoplastischen Polyurethans aufgetragen wird, um eine
Haftvermittlung zum nachfolgend aufzutragenden Kunstharz bzw.
Lack herzustellen. Der Passivierungsstation 10 schließt sich
in Bandlaufrichtung 6 eine induktive Vorwärmstrecke
(Induktionsofen) 11 an, in der das Band 2 auf eine Temperatur
unterhalb der Reaktionstemperatur des Härters des
Beschichtungsmaterials vorgewärmt wird.
Das solchermaßen auf mindestens 100°C und höchstens 250°C
vorgewärmte Band 2 gelangt danach zu einem Extruder 12, der
mit mindestens einer Breitschlitzdüse ausgerüstet ist, die
unmittelbar über dem Band 2 mündet und den im Extruder
plastifizierten, fließfähigen duroplastischen Kunstharz über
die gesamte Bandbreite direkt auf die Oberfläche des Bandes
2 aufträgt. Die Temperatur des aus dem Extruder 12 bzw. dessen
Breitschlitzdüse austretenden Beschichtungsmaterials liegt auch
hier noch knapp unterhalb derjenigen Temperatur, bei welcher
der im Material enthaltene Härter zu reagieren beginnt, so daß
eine Vernetzung bzw. Aushärtung noch nicht stattfinden kann.
Dem Extruder 12 sind in einer Walzeneinheit 13 mehrere
Kalanderwalzenpaare 14 zugeordnet, die das auf die Bandoberfläche
aufgetragene fließfähige Beschichtungsmaterial gleichmäßig
verteilen und auf das Band 2 aufpressen. Die Kalanderwalzenpaare
14 lassen sich erforderlichenfalls beheizen oder kühlen. Auch
ist es denkbar, beispielsweise die dem Extruder 12 zugewandte
erste und zweite obere Walze zweigeteilt auszuführen und entgegen
der Bandlaufrichtung 6 V-förmig anzuordnen; die V-Anordnung
ergibt einen das aufgetragene Beschichtungsmaterial nach außen
zu den Bandkanten hin schneepflugartig vergleichmäßigenden
Effekt. Zum beidseitigen Beschichten des Bandes 2 werden statt
des einen Extruders 12 zwei Extruder 12a, 12b vorgesehen (vgl.
die in Fig. 1 strichpunktiert eingerahmte Extruderanordnung),
die einander diametral oder - wie gezeigt - versetzt
gegenüber liegend einmal von oben und einmal von unten auf das
Band 2 gerichtet sind. Um bei horizontaler Bandführung
Beschädigungen an der beschichteten Bandunterseite zu vermeiden,
läßt sich das Band 2 nach dem Kunstharz-Auftrag schwebend, mit
berührungslosen Tragelementen führen, z. B. auf einem Magnet-
oder Luftkissen (nicht dargestellt).
Nach dem solchermaßen bewirkten Verteilen und Aufpressen einer
weitestgehend gleichmäßigen Kunstharzschicht läuft das Band
in eine Aushärte- und Kühlstrecke 15 ein, die aus einem -
gegebenenfalls durch Infrarotstrahler unterstützten -
Induktionsofen 16 und einer Kühleinrichtung 17 besteht. Aufgrund
der Nachheizung des Bandes 12 in dem Induktionsofen 16 wird
die Kunstharzschicht auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der
der Härter des Beschichtungsmaterials aktiviert, d. h. die zur
Vernetzung erforderliche chemische Reaktion in Gang gesetzt
wird; die dort ergänzend angebrachten Infrarotstrahler
unterstützen die einzustellende, gewünschte Fließfähigkeit des
aufgebrachten Beschichtungsmaterials, das sich vollständig und
gleichmäßig auf der Bandoberfläche verteilen kann.
Nachdem das Beschichtungsmaterial ausgehärtet und getrocknet
ist, durchläuft das Band die Kühleinrichtung 17, in der es mit
Hilfe von Ausblasedüsen mittels Luft gekühlt wird. Das
beschichtete Band 2 durchläuft danach einen im machanischen
Auslaufteil 19 der Beschichtungsanlage 1 angeordneten
Horizontalspeicher 18, bevor es auf einem Aufwickelhaspel 20
zu einem Wickelbund (Bandrolle) 21 aufgewickelt wird. Zur
Schonung der aufgebrachten Kunstharzschicht kann von einer
im Auslaufteil angeordneten, nicht gezeigten Vorratsrolle ein
Trennpapier abgezogen und zwischen die einzelnen Wicklungen
eingebracht werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Beschichtungsanlage 100 unterscheidet
sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen lediglich durch eine
vertikale Führung des mit einem duroplastischen Kunstharz zu
beschichtenden Bandes 2; die mit der vorbeschriebenen Anlage
1 übereinstimmenden Aggregate bzw. Bauteile sind daher mit
denselben Bezugsziffern versehen worden. Das Band 2 wird im
Ausführungsbeispiel im Anschluß an die induktive Vorwärmestrecke
(Induktionsofen) 11 nach oben umgelenkt und den nachfolgenden
Behandlungsaggregaten (Extruder 12a, 12b, Kalanderwalzen 13,
14 und der aus Induktionsöfen 16 und einer Kühleinrichtung 17
bestehenden Kühlstrecke 15) vertikal zugeführt. Die das Band
2 beidseitig beschichtenden Extruder 12a, 12b sind versetzt
zueinander angeordnet, und - bezogen auf den Bandlauf - im
Anschluß an einen Extruder 12a bzw. 12b ist jeweils ein
Kalanderwalzenpaar 13, 14 vorgesehen. Bevor das beschichtete
Band 2 zum Aufhaspeln (Haspel 20) wieder in die Horizontale
umgelenkt wird, durchläuft es einen Vertikal-Bandspeicher 22.
Das Umlenken des Bandes 2 in die Vertikale bzw. Horizontale
übernehmen entsprechend angeordnete Umlenkrollen 23.
Claims (5)
1. Verfahren zum Beschichten von metallischen Bändern, wie
Aluminium- oder Stahlbänder, insbesondere verzinktem Kaltband,
mit einer extrudierten, duroplastischen Kunstharzmischung,
die auf das von einer Rolle abgewickelte, die
Beschichtungsanlage kontinuierlich oder diskontinuierlich
durchlaufende Band in plastifiziertem, fließfähigem Zustand
mit einer unterhalb der Reaktionstemperatur des Härters
liegenden Temperatur auf das vorgereinigte Band aufgepreßt,
dann auf eine Temperatur oberhalb der Reaktionstemperatur
des Härters aufgeheizt und damit zur gleichmäßigen Verteilung
verflüssigt sowie zum Aushärten gebracht wird, wonach das
Band gekühlt und zu einer Bandrolle aufgewickelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Band vor dem Auftragen des duroplastischen Kunstharzes
auf eine Temperatur unterhalb der Reaktionstemperatur des
Härters vorgewärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Band induktiv vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Band im Anschluß an den Kunstharz-Auftrag induktiv
nachgeheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die aufgetragene Kunstharzschicht mit einer
Infrarotstrahlung ausgehärtet und getrocknet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß verzinktes Band vor dem Kunstharz-Auftrag passiviert
wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19535680A DE19535680A1 (de) | 1994-12-23 | 1995-09-26 | Verfahren zum ein- oder beidseitigen Beschichten von metallischen Bändern mit extrudiertem, duroplastischen Kunstharz |
PCT/EP1995/004912 WO1996020086A1 (de) | 1994-12-23 | 1995-12-22 | Verfahren zum ein- oder beidseitigen beschichten von metallischen bändern mit extrudiertem, duroplastischem kunstharz |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4446176 | 1994-12-23 | ||
DE19535680A DE19535680A1 (de) | 1994-12-23 | 1995-09-26 | Verfahren zum ein- oder beidseitigen Beschichten von metallischen Bändern mit extrudiertem, duroplastischen Kunstharz |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19535680A1 true DE19535680A1 (de) | 1996-06-27 |
Family
ID=6536837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19535680A Withdrawn DE19535680A1 (de) | 1994-12-23 | 1995-09-26 | Verfahren zum ein- oder beidseitigen Beschichten von metallischen Bändern mit extrudiertem, duroplastischen Kunstharz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19535680A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002087340A1 (en) * | 2001-04-30 | 2002-11-07 | Ak Properties, Inc. | Antimicrobial coated metal sheet |
DE102014109315C5 (de) | 2014-07-03 | 2022-02-24 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zum Herstellen von Profilen aus Metall |
-
1995
- 1995-09-26 DE DE19535680A patent/DE19535680A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002087340A1 (en) * | 2001-04-30 | 2002-11-07 | Ak Properties, Inc. | Antimicrobial coated metal sheet |
DE102014109315C5 (de) | 2014-07-03 | 2022-02-24 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zum Herstellen von Profilen aus Metall |
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