DD253259B5

DD253259B5 - Verfahren zum Konditionieren von Blechen zur Verbesserung der Haftung von nachfolgend aufgebrachten Lacken oder Kunstoffbeschichtungen

Info

Publication number: DD253259B5
Application number: DD29506586A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Tiller; Roland Goebel; Christine Apfel; Wolf-Dieter Kaiser
Original assignee: Tiller Hans Juergen
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1986-10-06
Publication date: 1995-09-07
Also published as: DD253259A1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenkonditionierung von Blechen mit einer kombinierten SiO_x-C-Schicht und einem Haftsilan als Haftgrund für eine nachfolgend durchgeführte Beschichtung mit Lacken oder Kunststoffbeschichtungen, wodurch eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Oberflächenkonditionierungen erreicht werden soll.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

ti'e PqteotSct>rift PE 340389 4 Cl beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beschichten von Teilen der Dentalprothetik mit einer SiC^-C-Schicht. Diese Schicht wird anschließend silanisiert und so ein Oberflächenzustand des Metalles erzeugt, der einen festen Verbund zwischen Metall und einem Kunststoff herzustellen gestattet. Grundlage der Vorrichtung ist das periodische Vorbeiführen des Metallteiles der Dentalprothetik in einem optimalen Abstand durch eine Flamme, in der eine siliziumorganische Verbindung zu einer SiO_x-C-Komponente, die sich auf der Metalloberfläche abscheidet, umgesetzt wird. Anschließend wird die so beschichtete Oberfläche mit einem Haftsilan bestrichen und nach dessen Trocknung, die mit einer Verkieselung mit der SiO_x-C-Schicht einhergeht, mit dem Kunststoff beschichtet. Die für die unregelmäßig gestalteten Metallteile der Dentalprothetik optimale Verfahrensgestaltung ist für die möglichst gleichmäßige Beschichtung größerer Flächen in einem möglichst kontinuierlichen Betrieb nicht anwendbar. Die Gründe liegen in einer unzureichenden Gleichmäßigkeit der Beschichtung und in einer ungenügenden Festigkeit und Haftfestigkeit der SiO_x-C-Schicht, die, wie Strukturuntersuchungen zeigen, auf eine zu niedrige Temperatur des Bleches bei der Beschichtung zurückgeführt werden konnten. Diese notwendige Oberflächentemperatur wird bei der Beschichtung in der in DE 340 389 4 C1 beschriebenen Vorrichtung durch die geringe Größe der zu beschichtenden Teile quantitativ nicht optimierbar und reproduzierbar. Eine entsprechende Güte der Beschichtung ist durch die Verfahrensoptimierung insgesamt ohne Kenntnis dieser Zusammenhänge erfolgt. Dagegen sind große Metallteile, wie beispielsweise Bleche, durch ihre insgesamt große Wärmekapazität und gute Wärmeleitfähigkeit in dem beschriebenen Verfahren nicht hinreichend in der Beschichtung zu optimieren.

Einen weiteren Nachteil des beschriebenen Verfahrens stellt die Trennung von SiO_x-C-Beschichtung und anschließender Silanisierung dar. Für eine optimale Konditionierung ist eine Silanisierung in einem definierten kurzen Zeitabstand nach der Beschichtung notwendig, um die reaktiven Eigenschaften der SiO^C-Schicht, die an der Atmosphäre verlorengehen, auszunutzen. Das beschriebene Verfahren läßt für die Beschichtung von Blechen einen unzulässigen Ermessensspielraum des Anwenders zu, der in dem in der Patentschrift beschriebenen Anwendungsfall durch die Variationsbreite der Metallteile vorgegeben ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren vorzuschlagen, die diese beiden beschriebenen Mängel gestattet abzustellen und eine Anwendung des in DE 340 389 4 Cl beschriebenen Verfahrens auf die Beschichtung von Blechen mit einer nachfolgend verbesserten Haftung von Lack- und Kunststoffbeschichtungen auf den so vorbehandelten Blechen zu ermöglichen.

-3-253 259 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Ziel durch eine entsprechend gestaltete Temperaturführung zu erreichen. Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch ein Verfahren zum Konditionieren von Blechen zur Verbesserung der Haftung von nachfolgend aufgebrachten Lacken oder Kunststoffbeschichtungen mit einer kombinierten SiO„-C-Schicht und anschließender Silanisierung gelöst. Dabei wird das zu beschichtende Blech vor der Beschichtung mit der SiO_x-C-Schicht und anschließender Silanisierung auf eine Temperatur zwischen 50 und 300 "C, vorzugsweise auf 110 ⁰C, temperiert. Die Temperiereinrichtung bildet mit der Flammenbeschichtungsanordnung eine Einheit. Sie hat das Ziel, die zu beschichtende Blechoberfläche vor der SiO_x-C-Beschichtung von anhaftenden atmosphärisch bedingten H₂O-Adsorptionsschichten zu befreien, um dadurch eine gute Haftung der SiO_x-C-Schicht zu ermöglichen. Die Temperaturen von über 300 ⁰C führen leicht zu Veränderungen der Metalloberfläche. Als besonders günstig haben sich Oberflächentemperaturen von 100 bis 110 °C erwiesen. Das Blech muß vor der Beschichtung so lange auf dieser Temperatur gehalten werden, daß die Wasserdesorption erfolgen kann. Die Temperung muß deshalb so erfolgen, daß der Durchlauf des Bleches bzw. die Temperzeit einige Minuten, optimalerweise über 10 min, beträgt. Die Oberflächentemperung kann in einem Ofen, auch in einer Infrarotbestrahlungseinrichtung oder auch in einer Flammenanordnung erfolgen. Im letztgenannten Beispiel muß nach dem Durchlauf durch die Flammenfront die Laufzeit bis zur SiO_x-C-Beschichtung so gewählt werden, daß die Oberfläche sich nicht auf 300 ⁰C erwärmt und am Ort der Beschichtung eine Temperatur von etwa 100 ⁰C erreicht ist.

Die SiOx-C-Beschichtung wird in einer Anordnung durchgeführt, die die erwärmte Oberfläche des Bleches homogen beschichtet. Das erfolgt erfindungsgemäß durch ein Beschichtungsverfahren mit der SiO_x-C-Schicht, unter Verwendung einer Anordnung aus nebeneinanderliegenden Flammenhydrolysebrennern gleicher Eigenschaften (Brennerfolge), unter denen das Blech senkrecht zur Brennerfolge bewegt werden kann. Zu einer weiteren Erhöhung der Flächengleichmäßigkeit der SiO_x-C-Schicht wird die Brennerfolge erfindungsgemäß periodisch in der Richtung der Brennerfolge mit einer Amplitude, die größer als der Brennerabstand und mit einer Geschwindigkeit, die größer als das Fünffache der Bewegungsgeschwindigkeit des Bleches ist, bewegt. Blech und Brennerfolge führen demzufolge gegeneinander eine Relativbewegung aus, die verständlicherweise auch durch die Blechbewegung allein realisierbar ist. Da die Beschichtungsgeschwindigkeit im Flammenkern und im Randbereich der Flamme unterschiedlich ist, würde ohne die relative Querbewegung des Bleches eine streifenartige Beschichtung auftreten. Da die Beschichtungsgeschwindigkeit auch von der Substrattemperatur, d. h., Blechtemperatur abhängig ist, hält diese Längs- und Querbewegung des Bleches gleichzeitig ein homogenes Temperaturprofil des Bleches aufrecht und erhöht auch über diese Abhängigkeit indirekt die Homogenität der Beschichtung. Im Interesse eines optimalen Verbundes zwischen Blech und Kunststoff oder Lackschicht kommt einer optimalen Silanisierung eine große Bedeutung zu. Sie schafft einen chemischen Verbund zwischen SiO_x-C-Schicht und Kunststoffschicht und erfordert eine hinreichende Oberflächenaktivität der SiO_x-C-Schicht, die mit der Zeit abnimmt. Sie ist unmittelbar nach der Beschichtung am höchsten. Andererseits ist eine zu hohe Oberflächentemperatur ungünstig. Die Silanisierung muß deshalb erfindungsgemäß so erfolgen, daß die Silanisierung des SiO_x-C-beschichteten Bleches nach Verlassen der Brennerzone nach Temperatur des Bleches von weniger als 50 °C und mehr als 30 ⁰C erfolgt, wobei die Silanisierung flächenhaft durchgeführt wird.

Diese Silanisierung kann in unterschiedlichsten Ausführungsanordnungen erfolgen, die eine ebenfalls homogene Silanisierung der beschichteten Blechoberfläche ermöglichen. Zweckmäßig sind Sprühvorrichtungen, kontinuierlich getränkte Schwämme, Filze oder auch Bürstenanordnungen.

Nach der Silanisierung muß die Oberfläche abtrocknen und muß dann unverzüglich der Lack- oder Kunststoffbeschichtung zugeführt werden.

Ausführungsbeispiel

Bild 1 zeigt ein Beispiel für eine Oberflächenkonditionierung eines Bleches, die durch Kombination einer Temperanordnung 1, der Flammenbeschichtungsvorrichtung 2 und der Silanisierungsvorrichtung 3 erfolgt. Das Blechband 4 läuft zunächst in dem Temperofen 1, der durch eine Anordnung von Infrarotstrahlern 5 die Blechoberfläche auf die erforderliche Temperatur aufheizt. Anschließend durchläuft das Blech die Flammenbeschichtungsanordnung 2, die im Ausführungsbeispiel aus drei nebeneinander angeordneten Brennern 6 besteht, die über Schlauchleitungen 9 die Gase zugeführt bekommen und so leicht senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bleches 4 bewegt werden können. Nach Passieren der Brennerstrecke kühlt sich das Blech bis zum Erreichen der Silanisierungsstation 3 ab. Diese besteht im Ausführungsbeispiel aus einer mit Silan getränkten Filzwalze 7, der über eine Schlauchleitung 8 kontinuierlich Silan nachgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zur Konditionierung von Blechen zur Verbesserung der Haftung von nachfolgend aufgebrachten Lacken oder Kunststoffbeschichtungen durch ein Flammenpyrolyseverfahren (CCVD)₁dadurch gekennzeichnet, daß das zu beschichtende Blech bei einer Temperatur zwischen 50 ⁰C und 300 ⁰C mit einer SiO^C-Schicht beschichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beschichtende Blech vor der Beschichtung auf eine Temperatur von 110 ⁰C temperiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung mit einer Brennerfolge, die periodisch in ihrem Abstand zum Blech mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als das Fünffache der Bewegungsgeschwindigkeit des Bleches, bewegbar ist, durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der SiO_x-C-Schicht beschichtete Blech nach Verlassen der Brennerzone bei einer Temperatur des Bleches von weniger als 50 ⁰C und mehr als 30 ⁰C mit einem Haftsilan silanisiert wird.