EP0054861B1 - Verfahren zur Herstellung eines Gummi/Metall-Verbundteils - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
Definitions
- the invention relates to a method for producing a rubber / metal composite body of the type specified in the preamble of claim 1.
- a disadvantage of the known methods is that the stoved lacquer layer must first be provided with an adhesive primer before the actual adhesive system based on halogenated polyolefins can be applied.
- the invention is therefore based on the object of providing a method for producing a rubber / metal composite body of the type specified, in which the perfect adhesion between the lacquer coating and the vulcanized rubber part is ensured even without the use of a primer.
- the advantages achieved by the invention are based on the one hand on the use of a cataphoretic dip coating for the application of the coating and on the other hand on the direct application of the adhesive system based on halogenated polymers to the baked coating. Because with a burned-in lacquer coating that has been applied by means of a cataphoretic dip-coating process, a uniform, thin layer results that can serve directly as a primer, so that the previously customary measure, namely the use of a heat-reactive phenol resin as a primer, can be omitted .
- the high degree of coverage of the cataphoretic dip coating ensures that the coating is so thin and uniform, even in hard-to-reach areas of the metal part, that even threads can be coated with the appropriate design and still remain true to teaching.
- the preferred lacquer layers with a thickness of about 20 J..Lm can be deposited in a maximum of one minute, so that the generation of the lacquer layer does not significantly extend the manufacturing process.
- water-soluble, precondensed epoxy ester systems are used for the cataphoretic dip coating, the ester groups being formaldehyde-reactive resin groups based on phenol, melamine or urea.
- the dispenser systems are blocked; the reactions, i.e. the polyaddition and polycondensation, take place at about 250 ° C.
- the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the accompanying schematic drawing:
- the figure shows a representation of the cataphoretic dip coating.
- dip coating the solids contained in the dip coating are deposited by an electrochemical process on the tool to be coated; According to the invention, this deposition is carried out by cataphoretic dip painting.
- the workpiece to be coated forms the cathode, that is to say the negative pole, while additional anodes, usually hung in dialysis boxes, made of a special material, for example graphite, serve as the positive pole; the pool itself is grounded and isolated.
- the cathode i.e. i.e., the workpiece, a water-insoluble lye.
- the coagulated lacquer settles on the cathode, i.e. i.e., firmly on the workpiece.
- the cataphoretic dip coating has a significant advantage over the anaphoretic dip coating: since the workpiece to be coated forms the cathode, in contrast to the anaphoretic dip coating, no metal ions can be released on the workpiece. Furthermore, there is no acidic area in the boundary layer, so that the one generally applied in the pretreatment Phosphate layer is protected against destruction; this is an essential factor for the higher corrosion resistance.
- the metal part to be coated is first degreased and then zinc phosphated with passivating rinsing. This rinsing can be carried out with a solution containing Cr Vi, which leads to a solidification of the phosphate layer.
- the metal part pretreated in this way is then hung in a basin for cataphoretic dip painting and connected to the negative pole of a power source (see figure), so that the metal part serves as a cathode.
- the anode is formed by a graphite plate arranged in the lacquer solution, which is connected to the positive pole of the power source.
- the pool itself is grounded and isolated, as you can see in the figure.
- a water-soluble, precondensed epoxy ester system is used as the lacquer system, the ester groups being formaldehyde-reactive resin groups based on phenol, melamine or urea.
- the dispenser systems are blocked.
- a coating of sufficient thickness is deposited within 30 to 60 seconds, which is then baked at about 250 ° C.
- the lacquer layer finally obtained has a thickness of approximately 20 ⁇ m.
- a commercially available adhesive system is then applied to this baked lacquer layer, which essentially consists of halogenated polymers mixed with fillers, resins and crosslinking agents. Details of the structure of such adhesive systems can be found in the above-mentioned patents.
- a rubber part is then applied to this adhesive system, which is firmly connected to the metal part by vulcanization.
- the paint system with the specified structure leads to a tough, elastic, impact and abrasion-resistant coating, so that there is a significant improvement in the corrosion resistance and the mechanical strength without any impairment of the adhesiveness.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gummi/Metall-Verbundkörpers der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
- Der Korrosionsschutz von Gummi/Metall-Verbundteilen stellt bei vielen Anwendungsfällen ein Problem dar, da die üblichen Lackierungen keinen hinreichenden Schutz bieten und gut schützende Lackierungen im allgemeinen eingebrannt werden müssen, was sich bei fertig vulkanisiertem Gummi/Metall-Verbundteilen wegen der geringen Temperaturbeständigkeit des Gummi's jedoch verbietet.
- Aus der US-PS-4079168 ist deshalb ein Verfahren zur Herstellung eine Gummi/Metall-Verbundkörpers der angegebenen Gattung bekannt, bei dem ein pulverförmiger Lacküberzug auf den Metallteil des Gummi/Metall-Verkörpers aufgebracht, nämlich aufgesprüht, und anschließend eingebrannt wird. Der eingebrannte Lacküberzug wird mit einem Haftsystem auf der Basis von halogenierten Polymeren beschichtet; anschließend wird eine Kautschuk-Schicht aufgespritzt, die zu dem Gummi-Teil vulkanisiert wird.
- Nachteilig ist bei den bekannten Verfahren, daß die eingebrannte Lackschicht zunächst mit einem haftenden Primer versehen werden muß, bevor das eigentliche Haftsystem auf der Basis von halogenierten Polyolefinen aufgebracht werden kann.
- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Gummi/Metall-Verbundkörpers der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem auch ohne Verwendung eines Primers die einwandfreie Haftung zwischen dem Lacküberzug und dem ausvulkanisierten Gummi-Teil gewährleistet ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- Zweckmäßige Ausgestaltungen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen einerseits auf der Verwendung einer kataphoretischen Tauchlackierung für die Aufbringung des Lacküberzuges und andererseits auf der direkten Aufbringung des Haftsystems auf der Basis von halogenierten Polymeren auf den eingebrannten Lacküberzug. Denn bei einem eingebranten Lacküberzug, der mittels eines kataphoretischen Tauchlackierverfahrens aufgebracht worden ist, ergibt sich eine gleichmäßige, dünne Schicht, die direkt als Primer dienen kann, so daß die bisher üblichen Maßnahme, nämlich die Verwendung eines wärmereaktiven Phenol-Harzes als Primer, entfallen kann.
- Die verwendeten Haftsysteme werden bspw. in den folgenden Patentschriften erläutert : US-A-3 108 635 ; US-A-3 099 632 ; DE-C-1 143 017 ; DE-C-1 719 161 DE-C-2 531 063 und DE-B-2 228 544.
- Der hohe Umgriff der kataphoretischen Tauchlackierung sorgt auch an schwer zugänglichen Stellen des Metall-Teils für eine so dünne und gleichmäßige Schichtstärke des Lacküberzuges, daß sogar Gewinde bei entsprechender Auslegung mitlackiert werden können und trotzdem lehrenhaltig bleiben.
- Dies wird mit relativ geringem apparativem Aufwand erreicht, da Tauchlackier-Anlagen mit den erforderlichen Spezifikationen im Handel erhältlich sind. Auch der wesentliche Nachteil der kataphoretischen Tauchlackierung, daß nämlich bisher nur dunkle Lacke erhältlich sind, wirkt sich bei Gummi/Metall-Verbundkörpern nicht störend aus, da die mit dem Lacküberzug versehenen Metall-Teile solcher Verbundkörper im allgemeinen nicht frei zugänglich und damit nicht sichtbar sind.
- Die bevorzugten Lackschichten mit einer Dicke von etwa 20 J..Lm können in maximal einer Minute abgeschieden werden, so daß die Erzeugung der Lackschicht das Herstellungsverfahren nicht wesentlich verlängert.
- Für die kataphoretische Tauchlackierung werden nach einer bevorzugten Ausführungform wasserlösliche, vorkondensierte Epoxiestersysteme verwendet, wobei es sich bei den Estergruppen um mit Formaldehyd reagierende Harzgruppen auf der Basis von Phenol, Melamin oder Harnstoff handelt. Die Spendersysteme sind abgeblockt ; die Reaktionen, also die Polyaddition und Polykondensation, laufen bei etwa 250 °C ab.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematischen Zeichnung näher erläutert : Die Figur zeigt eine Darstellung der kataphoretischen Tauchlackierung.
- Bei der Tauchlackierung werden die im Tauchlack enthaltenen Festkörper durch einen elektrochemischen Vorgang auf dem zu beschichtenden Werkzeug abgeschieden ; erfindungsgemäß wird diese Abscheidung durch kataphoretische Tauchlackierung durchgeführt.
- Bei der kataphoretischen Tauchlackierung bildet das zu beschichtende Werkstück die Kathode, also den Minuspol, während als Pluspol zusätzliche, meist in Dialysekästen eingehängte Anoden aus einem Spezialmaterial, beispielsweise Graphit, dienen ; das Becken selbst ist geerdet und isoliert. Bei der kataphoretischen Tauchlackierung wird in der Grenzschicht der Kathode, d. h., des Werkstücks, eine wasserunlösliche Lauge frei. Der auskoagulierte Lack setzt sich an der Kathode, d. h., am Werkstück fest.
- Die kataphoretische Tauchlackierung besitzt einen wesentlichen Vorteil gegenüber der anaphoretischen Tauchlackierung : Da das zu beschichtende Werkstück die Kathode bildet, können an dem Werkstück im Gegensatz zur anaphoretischen Tauchlackierung keine Metallionen freigesetzt werden. Weiterhin entsteht in der Grenzschicht kein sauerer Bereich, so daß die im allgemeinen in der Vorbehandlung aufgebrachte Phosphatschicht gegen eine Zerstörung geschützt ist ; dies bildet einen wesentlichen Faktor für die höhere Korrosionsbeständigkeit. Das zu beschichtende Metallteil wird zunächst entfettet und dann mit einer Zinkphosphatierung mit passivierender Nachspülung versehen. Diese Nachspülung kann mit einer Cr Vi-haltigen Lösung erfolgen, die zu einer Verfestigung der Phosphatschicht führt.
- Das auf diese Weise vorbehandelte Metallteil wird dann zur kataphoretischen Tauchlackierung in ein Becken gehängt und an den Minuspol einer Stromquelle (sh. Figur) angeschlossen, so daß das Metallteil als Kathode dient. Die Anode wird durch eine in der Lacklösung angeordnete Graphitplatte gebildet, die an den Pluspol der Stromquelle angeschlossen ist. Das Becken selbst ist geerdet und isoliert, wie man in der Figur erkennen kann.
- Als Lacksystem wird ein wasserlösliches, vorkondensiertes Epoxiestersystem verwendet, wobei es sich bei den Estergruppen um mit Formaldehyd reagierende Harzgruppen auf der Basis von Phenol, Melamin oder Harnstoff handelt. Die Spendersysteme sind abgeblockt.
- Innerhalb von 30 bis 60 Sekunden wird eine Lackschicht ausreichender Dicke abgeschieden, die anschließend bei etwa 250 °C eingebrannt wird. Die schließlich erhaltene Lackschicht hat eine Dicke von etwa 20 µm.
- Auf diese eingebrannte Lackschicht wird dann ein handelsübliches Haftsystem aufgebracht, das im wesentlichen aus halogenierten Polymeren in Abmischung mit Füllstoffen, Harzen und Vernetzern besteht. Einzelheiten des Aufbaus solcher Haftsysteme können den oben angegebenen Patentschriften entnommen werden.
- Auf dieses Haftsystem wird dann ein Kautschukteil aufgebracht, das durch Vulkanisieren fest mit dem Metallteil verbunden wird.
- Das Lacksystem mit dem angegebenen Aufbau führt zu einer zähharten, elastischen, schlag- und abriebfesten Beschichtung, so daß sich ohne jede Beeinträchtigung der Haftfähigkeit eine wesentliche Verbesserung der Korrosionsfestigkeit und der mechanischen Festigkeit ergibt.
Claims (13)
1. Verfahren zur'Herstellung eines Gummi/Metaii-Verbundkörpers,
a) bei dem ein Lacküberzug auf'den Metallteil des Gummi/Metall-Verbundkörpers aufgebracht und eingebrannt wird,
b) bei dem der eingebrannte Lacküberzug mit einem Haftsystem auf der Basis von halogenierten Polymeren beschichtet wird, und
c) bei dem eine Kautschuk-Schicht aufgespritzt wird, die zu dem Gummi-Teil vulkanisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
d) der Lacküberzug durch kataphoretische Tauchlackierung aufgebracht wird, und daß
e) das Haftsystem aus halogenierten Polymeren in Abmischung mit Füllstoffen, Harzen und Vernetzern direkt auf den eingebrannten Lacküberzug aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug in einer Dicke von 15 bis 25 µm, insbesondere 20 µm, aufgebracht wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug bei einer Temperatur von 150 bis 280 °C eingebrannt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil vor der Aufbringung des Lacküberzuges entfettet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil mit einer Zinkphosphatierung versehen ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lacksystem ein Epoxiester-Harz/Bindemittelsystem mit blockiertem Härter verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug bei 150 °C eingebrannt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lacksystem ein Epoxiester-HarzlBindemittelsystem mit einem Formaldehyd-Spender, insbesondere auf der Basis von' Harnstoff- oder Melamin-Harzen. verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug bei 200 °C eingebrannt wird.
10. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lacksystem ein wasserlösliches, vorkondensiertes Epoxiestersystem verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Estergruppen mit Formaldehyd reagierende Harzgruppen verwendet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Harzgruppen auf der Basis von Phenol, Melamin oder Harnstoffen verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wasserlösliche, vorkondensierte Epoxiestersysteme mit abgeblockten Spendersystemen verwendet werden.
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