CS287091A3 - Process for applying particulate material to metallic surfaces - Google Patents

Description

i;

Oblast techniky

Vynález se týká způsobů práškového nanášenípovlaků na kovové povrchy, opatřené olejovým filmem,přičemž prášková vrstva se tepelným procesem roztaví apotom se ochlazením vytvrdí. Takovéto postupy se napří-klad používají k potahování kovových dílů v automobilo-vém průmyslu, ve strojírenství, u obalů na domácí a ji-né příst-roje, pro kovový nábytek a regály nebe také prohračky.

Dosavadní stav techniky Při výrobě uvedených kovových dílů se vět- ' šinou vychází z plechů, svinutých do rolí, které jsoupro ochranu proti korosi během transportu a skladovánípotaženy olejem, lakovány nebo opatřeny jiným povlakem("coil coating“) . Plech se odvine z role a zpracuje se ? na požadovaný produkt pomocí řezání, lisování, vrtání, y drážkování a prehýbéní. Při tom slouží olejový nebo la-kový povlak také jako mazací prostředek a dělící pro- >. středek mezi nástrojem a materiálem (plechem).

Když se vychází z rolí plechů, opatřených ole-jovým povlakem, probíhá závěrem ještě lakování nebo po-tahování kvůli ochraně proti korosi a kvůli tomu, aby se £ dílům dala požadovaná barva. Při mokrém lakování se ktomu používá barva, obsahující rozpouštědla, 3 odpařo-váním rozpouštědel je však většinou spojeno značné poško-zování životního prostředí. Toto poškozování životního - 2 prostředí se může odstranit použitím způsobu elektrosta-tického práškového nanášení.

Takovýto způsob je popsán v DS 3 S38 928 A oPři tomto způsobu se elektrostaticky nabitý prásek na-střikuje na potahovanou plochu, kde ulpívá na základěelektrostatických přitažlivých sil. Jako prášek jsou vhod-né termoplastické plasty, jako jsou například polyesternebo epoxidové pryskyřice nebo také jejich směsi. Vrst-va prášku se roztaví zahřátím na viskosní hmotu, která nakovu dobře ulpívá a vytváří hladký povrch. Při ochlaze-ní povlak vytvrdne.

Aby se dosáhlo dokonalých povrchů, je třebapři konvenčních způsobech nezbytně zařadit předchozí zba-vení oleje. K tomu jsou však nutné prací a rozpouštěcíprostředky, které rovněž způsobují poškozování životníhoprostředí. Kromě toho je jejich používání spojeno seznačnými náklady. Tyto náklady vznikají nejen potřebouodpovídajících zařízení, ale obzvláště také potřebou ener-.gie, která je nutná k tomu, aby se kovové části, smoče-né rozpouštědlem nebo pracím prostředkem, usušily. Beztakovéhoto sušení by však nebyly možné vysoké.pracovnívýkony.

Tyto problémy se vyloučí při použití lakova-ných, popřípadě potahovaných plechů namísto zaolejovanýchrolí. 3 tím jsou však spojeny další podstatné nevýhody.

Tak se například dají vyrobit produkty s velkým počtemrůzných barev pouze za vysokých nákladů na skladování.

Změna barvy vyžaduje vždy také změnu role na zařízení. Kro- v mě toho bývá tlouštka různých rolí rozdílná, obzvláštěkdyž se tyto odebírají od různých dodavatelů. Dále při použití předlakovaných nebo předempovlečených plechů nejsou hrany řezaných, vyrážených ne-bo vrtaných kovových dílů potaženy a tedy mohou být na- - 3 - páčeny korosí. Kromě toho při manipulaci s těmito dílys ostrými hranami je značné nebezpečí poranění.

Tyto nevýhody mohou být odstraněny, když sepoužijí jak je výše popsáno plechy potažené olejem a ko-nečné potažení se provede teprve po krocích mechanickéhozpracování. Elektrostatické nanášení prášku je při temobzvláště výhodné, nebot siločáry elektrického pole mo-hou být směrovány tak, že se na hranách dílu usadí ob-zvláště mnoho prášku. Povlak plastu, vzniklý po vytvr-zení, je tedy zde obzvláště silný a vede k zaobleným ro-hům a hranám. Jako podstatná nevýhoda tohoto způsobu všakzůstává vyseká cena spojená s odstraňování oleje a s tímspojené problémy se životním prostředím, jak již byo vý-še uvažováno.

Podstata vynálezu Úkolem předloženého vynálezu tedy je vypra-cování způsobu práškového nanášení povlaků, který by do-voloval cenově výhodnou hromadnou výrobu, šetřící život-ní prostředí. Při tom má být zachována ochrana výchozí-ho materiálu proti korosi, barva má být exaktně opako-vatelná, avšak má být možná jednoduchá změna barvy.

Uvedený úkol byl podle předloženého vynále-zu vyřešen tím, že se prášek nanáší přímo na olejovýfilm na povrchu kovu. Způsob práškového nanášení podlepředloženého vynálezu se tedy provádí na zaolejovanékovové povrchy a zbavování oleje z potahovaných kovovýchdílů odpadá. Předložený vynález tedy umožňuje potahováníželezných výrobků, které jsou opatřeny’ olejovým filmemjako ochranou proti korosi a jako mazadlem při mechanic- - 4 - kém zpracování. Vzhledem k tomu, že není nutné odstra- Ví nování olejového filmu, je způsob cenove výhodný a šetří >· ’· ‘! životní prostředí. 'Ct'ň •V’·'

Způsob podle předloženého μήΙβχχηϊη vynále- <

zu je vhodný jak pro potahování polotovarů, například V

nezpracovaného plochého materiálu nebo rolí, tak také k V potahování dílů, které jsou již úplné mechanicky zpra- covány. Poslední případ je výhodnější, nebot z hledis- .o ka ochrany proti korosi a k vyloučení možnosti nebezpe- 'ý čí poranění, by neměly zůstávat žádné ne potažené hrany.

Kromě toho je možno způsob podle předložené- V ho vynálezu použít u všech kovů a druhů oceli a je vhod- b?

ný dále pro díly* každého tvaru, například také pro pro- V fily nebo trubky. n, ,/ Výhodné formy provedení vynálezu jsou uvede-ny ve vedlejších nárocích.

Když se při topném procesu přivádí tolik te- > pla, aby olej difundoval přes práškovou vrstvu a odpa-řil se, potom je vyloučen vliv oleje na kvalitu potaho-vaného povrchu kovového dílu. Potřebné množství tepla(teplota a doba topného procesu) je tím větší, čím vět- i; ší množství oleje bylo naneseno na kovovém povrchu, a Čím #

je použitý olej méně těkavý. Odpařený olej se může vodtahu pece spalovat, přičemž takto získané teplo se mů-že dodatečně použít k vytápění pece. T

Aby se dosáhlo dokonalých povrchů, používá .•t se výhodně takový olej, který je během topného procesu £ stabilní, popřípadě oddolný, tak dlouho, dokud zůstává napovrchu. Toto zahrnuje možnost, že jednotlivé komponen- i- ty nebo celkový olej během procesu zahřívání difundujípřes vrstvu prášku a odpaří se, nebo Že Části nebo téžcelkový olej během topného procesu na materiálu zůstanou a smísí se s vrstvou prášku. Když je olej na povrchuvýrobku v peci nestabilní a například se spaluje, ovliv-ňuje se silně barva plastového povlaku olejem a obzvláš-tě procesy přeměny oleje za působení teploty. Menší lo-kální kolísání teploty v peci by vedlo k nerovnoměrnos-ti struktury a barvy povrchu. Toto je podle vynálezuspolehlivě vyloučeno.

Když se použije olej, který se během topné-ho procesu nezbarvuje, potom nemají malá kolísání teplo-ty a doba topného procesu žádný vliv na konečnou barvurroduktu. Výhodně se olejová vrstva nanáší tak tence,aby nebyla ovlivněna přilnavost elektrostaticky nanáše-ného prásku, krásek zůstává potom dostatečně na povr-chu výrobku lpět a v navrstvovací kabině odpadává málotohoto prášku, koerý se musí odvádět zpět k hospodář-skému využití.

Obzvláště rovnoměrné povrchové vrstvy jak sezřetelem na barvu, tak také se zřetelem na tlouštku astrukturu vrstvy, se dosáhne tehdy, když plošná hustotaolejového filmu je menší než asi 3 g/m^ , výhodně asiv rozmezí 0,3 až 1,3 g/m^ a plastový povlak je silný v alespoň asi >0 ^um , výhodně asi 30 yum až k asiSC /um , Tyto hodnoty způsobují také výbornou ochranuproti korosi při skladování a transportu polotovarů a garantují při mechanickém zpracování dostatečné mazací adělící vlastnosti. Je rovněž takto zajištěno, že se še-tří nástroj a obrobek.

Když se před nanesením vrstvy prásku nanesealkalická a/nebo fosfatická vrstva, získá se obzvláštěúčinná antikorosní ochrana a zabrání se tomu, že by se podpráškovým povlakem mohla rozšiřovat rez. Při konvenčníchpostupech práškového nanášení povlaků, při nichž se odstra-ňuje olejová vrstva, se tohoto dosahuje pomocí pracíchprostředků, obsahujících fosfáty a/nebo alkalické pro-středky. Tím zůstává po usušení na povrchu zpracovávanýchvýrobků fosfátová vrstva, která představuje výbornou anti-korosní ochranu. Aby se také u předloženého vynálezu vy-užilo antikorosních vlastností fosfátového filmu, nanášíse takováto vrstva přídavně před, po nebo soolečně s ole-jem, avšak před nanášením prášku.

Olejový film, který zůstane na povrchu vytvr-zeného povlaku, představuje výborný mazadlový film přidalších krocích mechanického zpracování. X tomuto účelumusí být naneseno dostatečné množství oleje a teplo, při-váděné do pece musí být nižší než dostatečné, aby ještěmohl olej zůstat na povrchu obrobku. Výsledky řady pokusů, pomocí nichž byla zjiš-ťována obzvláště výhodná provedení způsobu podle předlože-ného vynálezu, jsou shrnuty v tabulkách 1 a 2 . Přiřadě pokusů byly ocelové pokusné desky typu R firmy Q-pa-nel zaolejovány, elektrostaticky potaženy práškem a vede-ny přes vypalovací pec. Potažené pokusné desky se kontro-lovaly pod mikroskopem za účelem zjištění optické kvalitya pro zjištění přilnavosti laku se podrobily zkoušce hlou-bením oodle L>Iíť ISO 1520 . Při všech pokusech byl použit prášek ze směsipolyesteru a epoxidové pryskyřice, který byl nanesen tak, v že vrstva laku mela oo vvtvrzem tlouštku asi 70 az 60 /um . 7 tabulce 1 jsou uvedeny výsledky zjišťování 7 optické kvality vytvrzené lakové vrstvy. Pokusy byly pro-váděny s různými oleji, které jsou cnarakterisovány jejichobchodním označením, výrobcem, uvedením základního oleje aviskositou při teplotě 40 °C . Pravých pět sloupců ta-bulky 1 se týká různých nanesených množství oleje, při-čemž byly zkoušen;/ plošné hustoty od C,5 g/zů .2 g/m' v odstupu 0,5 g/nT · Tabulka obsahuje synechcož označuje, že daný olej při uvedeném množství vede kezřetelnému vytváření olejových ostrůvků, popřípadě olejo-vých uzavřenin, v lakové vrstvě. Laková vrstva způsobujepotom kráterovitý pří tisk. Opticky bezvadné povrcny jsouoznačovány symbolem ”o" . "abulkí ukazuje, že se optické kvality la- kovaných desek dosáhne tehdy, když plošná hustota oleje a viskosita naneseného oleje oři teplotě9

Siní 2,0 g/m 40 °G leží pod hodnotou 40 ner/s , to znamená, že olej ,ie relmi řídkv. řídký olej lá tu výhodu, Ží dá obzvláš· tě rovnoměrně nanést a dále ve vypalovací peci obzvla.slehce difunduje přes vrstvu prásku a vytěkává. Toto pla-tí obzvláště tehdy, když je nanesené množství nepatrné.Při plošné hustotě 0,5 g/m^ poskytuje prakticky každýolej opticky bezvadné povlaky.

Optická kvalita povrchu je nezávislá na tom,zda byl olej vyroben na minerální basi nebo na oasi rost-linného oleje, například řepkového. "í ” LJ — i; C\í C3 '' tr\ - : CM O w o K * o M <13 *“3 r. 0) O t—1 r- ý o OJ o o O o O X X o W W 5J v P O LTl P »1 □ l—J (—1 r-H o o O o O K N o Ád '3 C'' > »- o i—! o o O o o w o F,4 Ád O Fd !> í> t. O l't a, o o o o o o !«! O o O g a? d-j H '3 Ώ ω O o '3 Λ4 o CM tí 3 tq co •rd o c5 r-- MD rd © CO T+· O · c C'\ > ,-v. < í\l CO 1—1 X' P-l CO LO M- c; CL1 T-1- •p 'f-? •rs TO •^5 o -,~3 o O © G> CD © > © 1-1 i—1 i—! 1—1 .-I •r-J r-3 -.-3 rd o P H o O c O O © © o O © o O rd r—; rd i—1 Fd Ή Ή Ή Ή Ή o O O 'rd O i> Ή q q rj Č q 0 £ H 1—1 [—1 rH rd l>5 '>0 i—1 '^0 i.: 'Γ1 Tj '3 '3 'rt Sa< Krt·; > !> !> '"C í> > r»í Fd Fd Fd řď O o o Fd o O rď O d’ o O © 7J kd © Λ! k.J £ £ 3 d 4-4 q ÍX Od Q4 q Ή, tí •rd •H *rd •rd •rd © Φ © -H ©' í. H Ň í—*rq Č E~ g g 3p >Fd • Γ'7“· 5 >Fd > Ή £ 'd ϋ 03 © © © © o © © í> (—1 rd 1—1 i—1 rd rd rd 1—1 r—1 o © O O O O O O o o O h O o X ra ra CQ m ω Cfi ra ra © L-j O r· i L'1 X <—1r-H <—I.> < x X! X! I“< Γ—1 c X ϋ O Fd O ϋ O O o u o © © o O, '>> rd 3 p 3 3 3 —< 3 © 3 ·< > £ i—4 řd £ Pd r_, 1-1 Pď H Γ— '© « X o •rd > P’l P >73 Fd po W; O4 Č O [?- r~ O >- 3 O o o O ω (-< rd (—1 r~1 o O u -4 Ο- 'ť- £-5 w •r-5 ·< <—i © C.i Od Χ Qd o o rd Pí Od (X 01 'P P dj- H co O -rd P -Τ’3 P P -P Fd tí Ti b Tj Ή H Ή Ή Ή •rd O s 3 OJ F": Fd Μ Fd Í0 Fd O X O í-1> ‘1 <13 C O O O o o o O i—1 c O O O o o dj P P £3 ,p 5 Ή •H Ή Ή Ή q q Cd r* Γ-1 r1 «"d -P —> P P -p © tí Gj O K> q íl F1 q i—' 1-1 i—1 H O .-1 *qd <ť ,1'· p pd 0. 0., L? j Λ V tabulce 2 jsou uvedeny výsledky zkoušekhloubením podle DIN 130 lp20 , pomocí kterých byla mě-řena přilnavost lakové vrstvy. Při zkoušce hloubením sezkušební deska deformuje raznicí a určuje se hloubka de-formace, při které vrstva laku praská. Při dobré přil-navosti laku se dosahuje vysokých hodnot. V tabulce 2 jsou uváděny různé oleje arůzné doby prodlení ve vypalovací peci. Posledních pětpravých sloupců je stejně jako v tabulce 1 řízeno nananesené množství oleje, fabulka obsahuje hodnoty de-formace v mm , při kterých nastává ovorba trhlin, te-plota pece je stále ISO °3 . této teploty se u zkušeb-ních desek dosáhne po době prodlení 14 minul. Hodnotyzkoušky hloubením se měří vždy po době prodlení 14 , 13a 16 minut, hrome toho se pro srovnání zkoušejí takézkušební desky, které byly před pokusem konvenčním způ-sobem úplně zbaveny tuku (nesaolejované zkušební desky) tabulka 2 ukazuje, že hodnoty zkoušekhloubením jsou okolo p,0 mm s vyšší, což odpovídá ob-zvláště dobré přilnavosti laku, v případech, když nane-sené množství oleje nepřekračuje plošnou hustotu l,pg/m^ a je nastavena dostatečná doba prodlení v peci. V daném případě činí při teplotě pece ISO 0dostatečná doba prodlení ISO °0 ,, Přiváděné množstvítepla na zkušební desky za těchto podmínek je postaču-jící k tomu, aby olej v podstatě difundoval přes práš-kovou vrstvu a nenechal se vytékat. a výše uvedehloubením řtěné plechy, řři nanesené plošné hustotě oleje 0,p g/a^ném množství tepla činí hodnota zkouškyádově hodnotu pro nezaolejovane nebo odmaš-to znamená řádově 1C mm. řato hodnota pře stavuje vynikající přilnavost laku. -10 -

SL ί

Mi Přilnavost lakové vrstvy v závislosti na teplotě vypalování a době vypalování

o V\ O φ > n - •η» <j oj 1 1 Ό cy *rl P >q O o, O O O

M o d

CiG q

OJ J3 q o £>

O Ό

-P o

P ω 3

OJ

!—I

O )□ 0

P

CL q- o CD O-P ---- co o-p oΉ '^·ω o Oo \ -VΛί ca CO β Pp s >p> — a •o ω

P o Ή q Ό co

P Λί

'CO

N TJ •A <3 Λ Λ •o — P O o l·; íj OJ Ολ ω 04 OJ í 3 #» «Μ "J o ' J O !> í 4 CT"’ n\ O J o ·» Ip J, '?’ f— o 1—) 4 p 5 / ω '.0 co <0 í 1—c i—4 rH 1—1 i—í o o O o O í Ό '0 co X) co P f—1 1-1 i—! 1-i [C~ O c— 1—í P ca OJ fj P P Ό Ό Ό Ό •o Φ 0) ω ω CD 1—1 P 1—1 i—1 P o o o O o 'r-4 Ή Ή Ή Ή q q q q q 1—1 P 1—í P P 'CO '3 'CO Ό '3 q q q q q ω ω cn 0) ω q t-1 >P q q p Ή - H P P β s a d a Ή P• H -p Ή -P• H -P P P P s-j q q t — q r- q í> H o q CD o o o o O o O o o O >o o i—1 o rH O r4 o i— o rH CO * P H P <" Ή P q P P P P P N q ΖΊ r-H q • H q C q. q 3-1 O <v 0P '.Ί P 'iC <>* L.-4 -r* -t n.; 11 a Q5 *»

o 'Μ I ω oj

Označení základní olej viskosita tepl. doba hodn. hloubení (raiu) při cj oj 6 co

A •t i—|

-P

O

-P

n O

>.·) o a !—I ·* a o d

•H

o -rt-

-H >’h G,

I oj I

I r\ A A r—1 • n CO «k — o O O Λ H O rH rH vo A o O rH <> o A r-1 i—í

A o A Λ * ·* ·* o ’1 O

Tj- Ό -a co n-t rH ř-H r—1 1-i 1—1 ά

rH o O O O o o 0 co 'jj CO CO ω H rH H r—! 1—í 160 CJ r-i T5 Ά Ό O ω O Φ 1—1 t—1 M o O O tí ’>ϊ '>ΐ '3 > > > í-l O Q o <P X Λ4 >J £ G. a a ’ H ω 0) w g >P >p >p

4J > OJ Ό TJ TO ω Φ Φ Ή 5> >> Ό Ό •o Sh L~- .6 C Φ ω O o o a O 1—I H 1—1 O (—ť P 4-> o O o *H ’-χ' c s; £ »/.2 s cn K3 to N £ 1—J o r-4 o r—I O Q; CJ O -p a «j- a -e- .O Q - 12

"J (pokračování ) ω d "l Ό rj Ή OJi—í O Oh O -"~x OJ 'V a \ U r\ Ή ·* d >ω i—1 a; -p d o O -P o o O i—I 0 P* _d i-H * • d >·:ϋ ’U •-Ϊ > O rH ·* .d a O CD "d d • H O a TO « i-l k-“M r> OJ o CD o +J o H CO co O O X vt Λ! ΛΙ ra £í •H •H § >ÍM > O,

r-J Φ

i—IO d Ό co r—*

'CD

N r, co * r- o

-V co -o- i—I j—1 i—t

O

Oj

Φ o Φ ^> r-j Ό d Φ Φ c> ι^ΐ rH í—t KJ O o O CD d N N N N O a> GJ O .o n d l! l i1. C:

Claims (6)

1. 1. Způsob práškového nanášení povlaků na kovo- vé povrchy opatřené olejovým filmem, při kterém se práš-ková vrstva topným procesem roztaví a potom se ochla-zením vy tvrdí, vyznačující se tím, že se pro zajiš-tění cenově výhodné hromadné výhody, koerá šetří život-ní prostředí, nanáší prášek přímo na olejovou vrstvu po-vrchu kovu.
2. 2. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že seho procesu přivádí takové množství tepla, žestatě difunduje vrstvou prášku a odpaří se. do topné-olej v pod-
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 , vyznačující se tím, že se použijeolej, který je během topného procesu stálý, pokud zů-stává na povrchu kovu.
4. 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2 , vyznačující se tím, že se použijeolej, který je chemicky tak stálý, že během topného pro-cesu nezpůsobuje zbarvení práškového povlaku. i. Způsob podle nároků 1 až 4 vyznačující se t í m , ževa je nanesena tak tence, že neovlivňuje olejová vrst-p? ilnavost - 14 - elektrostaticky naneseného prášku. Způsob podle nároků 1 až 5 vyznačující se tím, že plošná husto-2 3 g/m a výhodně ta olejového filmu je menší než asi2 činí 0,3 až l,p g/m , a že tlouštka plastové vrst- vy po vytvrzení je vetší než asi 40 yum , výhodně asi >0 až 80 yum .
5. 7. Způsob podle nároků 1 až vyznačující se tím,vou vrstvou je nanesena alkalická a/nebohující vrstva. že před práško-fosfát obsa- š Ί , , že zbytky oleje
6. 6. Způsob podle nároků 1 a vyznačující se tímna vytvrzeném povrchu plastu tvoří tenký film. 1 ίε Ijf 19