DE19933186A1 - Verfahren zum Auftrag von No-Rinse-Produkten auf laufende Metallbänder - Google Patents

Abstract

Verfahren zur chemischen Behandlung von Metallbändern, wobei man eine Behandlungsflüssigkeit mit einer Auftragswalze ein- oder beidseitig auf die Oberfläche der Metallbänder aufträgt und ohne Zwischenspülung eintrocknet, dadurch gekennzeichnet, daß man als Auftragswalze eine Vlieswalze verwendet. Bei der Behandlungsflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um eine Phosphatierungslösung, eine Chromatierungslösung, eine saure oder alkalische Passivierungslösung, eine Behandlungslösung auf Basis komplexer Fluoride oder um eine Lösung oder Dispersion eines organischen Filmbildners.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der korrosionsschützenden Oberflächen­ behandlung von Metallbändern. Sie betrifft speziell den Auftrag sogenannter No- Rinse-Produkte, also Produkte, die nach dem Auftragen sofort eingetrocknet werden, ohne daß eine Zwischenspülung mit Wasser erfolgt. Dies bedeutet, daß alle nicht flüchtigen Komponenten der verwendeten Behandlungslösung sowie die Reaktionsprodukte mit der Metalloberfläche auf dem Metall verbleiben. Ein Vorteil dieser Technik besteht darin, daß hierbei kein produktbelastetes Spülwasser anfällt, das aufwendig entsorgt werden muß. Herkömmlicherweise werden die Behandlungslösungen über Walzen mit einer harten Oberfläche auf die Metallbänder aufgetragen, die als Chemcoater oder Rollcoater bezeichnet werden. Eine Alternative hierzu ist die sogenannte Spray/Dip-Squeeze-Technologie, bei welcher die Oberfläche durch Besprühen oder Eintauchen kurz mit der aufzutragenden Behandlungslösung in Kontakt gebracht wird, unmittelbar worauf die Behandlungslösung mittels Walzen abgequetscht und anschließend eingetrocknet wird.

Ein Nachteil des Chemcoaters sind die hohen Investitions- und Betriebskosten. Ein Nachteil des Spray/Dip-Squeeze-Verfahrens ist eine von der Laufzeit der Abquetschwalze abhängige Naßfilmdicke, wobei zusätzlich bei Breitenwechsel in den Randbereichen unterschiedliche Filmauflagen erhalten werden. Die Beschichtung des Bandes wird damit ungleichmäßig. Da weiterhin der Naßfilm nach dem Abquetschen sehr dünn ist (in der Regel dünner als 2 µm), machen sich geringe Änderungen in der Naßfilmdicke sehr stark in der erzielten Schichtauflage bemerkbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Auftragssystem für No-Rinse-Produkte zur Verfügung zu stellen, das die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur chemischen Behandlung von Metallbändern, wobei man eine Behandlungsflüssigkeit mit einer Auftragswalze ein- oder beidseitig auf die Oberfläche der Metallbänder aufträgt und ohne Zwischenspülung eintrocknet, dadurch gekennzeichnet, daß man als Auftragswalze eine Vlieswalze verwendet.

Vlieswalzen, im angelsächsischen Sprachraum als soft rolls bezeichnet, werden derzeit in der Bandindustrie als Abquetschwalzen eingesetzt. Die Oberfläche dieser Walzen besteht aus einer weichen Auflage, in der Regel aus chemikalienbeständigen Wirrfaserstoffen. Beispiele sind Polyamid(Nylon)- Faserstoffe oder Polypropylen-Faserstoffe. Allgemein können alle Fasern eingesetzt werden, die ein ausreichendes Aufnahmevolumen und eine ausreichende Beständigkeit gegen stark saure oder alkalische Lösungen haben. Im erfindungsgemäßen Verfahren können sich diese Walzen gegenläufig oder mitläufig mit dem Metallband drehen.

Vorzugsweise stellt man den Spalt zwischen den Vlieswalzen in Abhängigkeit von der Blechdicke so ein, daß durch die Vlieswalze die Behandlungsflüssigkeit mit einer Naßfilmdicke im Bereich von 1 bis 10 µm auf die Oberfläche der Metallbänder aufgetragen wird. Dies ist beispielsweise bei einer Spaltbreite zwischen etwa 0,3 und etwa 0,8 mm der Fall. Vorzugsweise wird der Walzenspalt so eingestellt, daß auf der Oberfläche der Metallbänder eine Naßfilmdicke im Bereich von 2 bis 6 µm (entsprechend ml/m²) eingestellt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind alle Behandlungslösungen auftragbar, die für No-Rinse-Verfahren geeignet sind. In der Regel sind diese Behandlungsflüssigkeiten entweder sauer (pH-Wert zwischen 0 und 7) oder alkalisch (pH-Wert zwischen 7 und 14) eingestellt. Die Zusammensetzung der Behandlungslösungen wird in der Regel so gewählt, daß eine chemische Reaktion mit der Metalloberfläche eintritt. Derartige Behandlungslösungen sind in großer Anzahl im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise genannt seien:

Phosphatierungslösungen: Sauer eingestellte, Phosphorsäure-haltige Lösungen, die auf der Metalloberfläche eine kristalline oder amorphe Metallphosphatschicht erzeugen. Als Kationen enthalten diese Lösungen in der Regel Zinkionen, häufig zusammen mit Mangan- und/oder Nickelionen.

Chromatierungslösungen: Sauer eingestellte Lösungen, die Cr(VI)-Ionen und häufig zusätzlich Cr(III)-Ionen enthalten.

Saure oder alkalische Passivierungslösungen: Wäßrige Lösungen, die in der Regel Übergangsmetall-Ionen enthalten und die nach dem Eintrocknen eine korrosions­ schützende amorphe (Misch-)Oxidschicht erzeugen.

Behandlungslösungen auf Basis komplexer Fluoride: In der Regel sauer eingestellte Lösungen von beispielsweise Hexafluorozirkonsäure, Hexafluorotitan­ säure, Hexafluorokieselsäure sowie jeweils deren Salzen.

Lösungen oder Dispersionen von organischen Filmbildnern, beispielsweise von Polyacrylaten: Dabei kann die Lösung zusätzlich zu den Filmbildnern anorganische reaktive Komponenten wie beispielsweise komplexe Fluoride enthalten. Hierdurch wird eine anorganisch/organisch-polymere Mischschicht erzeugt.

Solche Behandlungslösungen werden derzeit zur Behandlung unterschiedlicher Substrate in konventionellen Auftragsverfahren eingesetzt. Sie sind auf die zu behandelnde Metalloberfläche eingestellt und beispielsweise zur Behandlung von Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl, von legierungsaluminiertem Stahl sowie zur Behandlung von Aluminium und dessen Legierungen geeignet. Demgemäß kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung derartiger Behandlungsflüssigkeiten zur Behandlung von Bändern aus den genannten Materialien eingesetzt werden.

Die Behandlungslösung kann auf unterschiedliche Weise auf die Oberfläche der Vlieswalze aufgebracht werden. Beispielsweise ist es möglich, sie über Düsen auf die Oberfläche der Vlieswalze aufzusprühen. Alternativ kann sie über Schöpfwalzen aus einem Vorratsbehälter auf die Oberfläche der Vlieswalze übertragen werden.

Eine Alternative hierzu besteht darin, daß die Behandlungsflüssigkeit über den Innenraum der Vlieswalze auf die Oberfläche der Vlieswalze aufgebracht wird. Dies ist möglich, weil die Wandung der Vlieswalze flüssigkeitsdurchlässig ausgeführt sein kann. In das Innere der Vlieswalze zugeführte Behandlungs­ flüssigkeit, beispielsweise durch einen hohlen Walzenschaft, kann daher durch Löcher in der Wand der Walze auf deren Oberfläche gelangen.

Vorzugsweise wird die Behandlungslösung mit einer Temperatur im Bereich von etwa 15 bis etwa 40°C, insbesondere im Bereich zwischen 20 und 30°C, auf die Metallbänder aufgetragen. Anschließend werden die Metallbänder ohne Zwischenspülung getrocknet. Dabei sollte die Zeit zwischen dem Auftrag der Behandlungsflüssigkeit durch die Vlieswalze und dem Beginn der Trocknung nicht kürzer als 1 Sekunde und nicht länger als 15 Sekunden sein. Die Trocknung selbst kann beispielsweise in einem Umluftofen erfolgen, wie es auch bei herkömmlichen No-Rinse-Verfahren der Fall ist.

Bei einer Unterbrechung der Produktion ist es empfehlenswert, auf der Vlieswalze noch verbliebene Behandlungsflüssigkeit abzuspülen. Dies kann beispielsweise durch Absprühen mit Wasser erfolgen. Ist die Vlieswalze so ausgeführt, daß die Behandlungsflüssigkeit durch ihren Innenraum auf die Oberfläche zugeführt wird, führt man die Spülung vorzugsweise ebenfalls über den Innenraum der Vlieswalze durch.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß auch bei wechselnden Bandbreiten ein gleichmäßiger Auftrag der Behandlungsflüssigkeit über die gesamte Bandbreite ermöglicht wird. Damit wird vermieden, daß verschiedene Bereiche der Bänder unterschiedlich stark beschichtet werden.

Ausführungsbeispiele

Mit einer Polypropylen-Vlieswalze der Firma Thomas Rolls sind folgende Aufträge gemacht worden. Die Dicke der behandelten Bleche betrug 0,75 mm:

Claims (6)

1. Verfahren zur chemischen Behandlung von Metallbändern, wobei man eine Behandlungsflüssigkeit mit einer Auftragswalze ein- oder beidseitig auf die Oberfläche der Metallbänder aufträgt und ohne Zwischenspülung eintrocknet, dadurch gekennzeichnet, daß man als Auftragswalze eine Vlieswalze verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlungsflüssigkeit mit einer Naßfilmdicke im Bereich von 1 bis 10 µm auf die Oberfläche der Metallbänder aufträgt.

3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Behandlungsflüssigkeit um eine Phosphatierungslösung, eine Chromatierungslösung, eine saure oder alkalische Passivierungslösung, eine Behandlungslösung auf Basis komplexer Fluoride oder um eine Lösung oder Dispersion eines organischen Filmbildners handelt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit durch Aufsprühen oder über Schöpfwalzen auf die Vlieswalze aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit über den Innenraum der Vlieswalze auf die Oberfläche der Vlieswalze aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungslösung mit einer Temperatur im Bereich von 15 bis 40°C, vorzugsweise zwischen 20 und 30°C, auf die Metallbänder aufgetragen wird.