Способ нанесения пластмассовых покрытий на металлические поверхности

 

Сущность изобретения: на металлическую поверхность наносят пленку масла плотностью менее 3 г/м , предпочтительно 0.3-1.5 г/м , затем проводят электростатическое осаждение порошка пластмассы , при этом толщина получаемого пластмассового покрытия составляет более 40 мкм, предпочтительно 50-80 мкм. Сушку ведут при температуре и времени, обеспечивающих диффузию масла через слой покрытия и последующее его испарение . Возможно нанесение щелочного и/или фосфатсодержащего покрытия перед осаждением порошка пластмассы. В том случае, если не все масло испарилось, оно образует на пластмассовом покрытии тонкую пленку. В данном способе используют масло, сохраняющее стабильность свойств при нагреве . 2таба

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарнт тм знакам (21) 5001640/02 (22) 20.09.91 (31) 90 4029985 (32) 21.0990 (33) ОЕ (46) 15.12.93 Бюл Na 45-46 (71) Тегометалл Рудольф Бонакер (DE) (72) Ульрих Бонакер(ОЕ): Томас Пробст(ОЕ) (73) Тегометалл Рудольф Бонакер (OE) (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПЛАСТМАССОВЫХ

ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ (57) Сущность изобретения: на металлическую поверхность наносят пленку масла плотностью менее

3 г/м ° предпочтительно 0.3-1.5 г/м, затем прово— г г (19) RU (И) 20043S5 С1 (51) 5 В32В15 08 B05D1 14 дят электростатическое осаждение порошка пластмассц при этом толщина получаемого пластмассового покрытия составляет более 40 мкц предпочтительно 50 — 80 мкм. Сушку ведут при температуре и времени, обеспечивающих диффузию масла через слой покрытия и последующее его испарение. Возможно нанесение щелочного и/или фосфатсодержащего покрытия перед осаждением порошка пластмассы В том случае. если не все масло испарилось, оно образует на пластмассовом покрытии тонкую пленку. В данном способе используют масло, сохраняющее стабильность свойств при нагреве. 2 табл.

2004385

35

50 моющие средства и растворители, которые быстрого перехода на другой цвет, Изобретение относится к способам нанесения пластмассовых покрытий на металлические поверхности.

Известен способ нанесения пластмассовых покрытий, в котором нанесенный на металлическую поверхность пластмассовый слой подвергается расплавлению, а затем— отверждению охлаждением. Этот способ применяется, например, для нанесения покрытия на металлические детали, предназначенные для автомобилестроения, машиностроения, для корпусов бытовых и других приборов, для металлической мебели и полок, а также для игрушек, При изготовлении этих металлических деталей исходной заготовкой в большинстве случаев является смотанная в рулон полоса, которая на время транспортировки и хранения защищается от коррозии путем нанесения слоя масла, лака или другого вида покрытия (покрытие рулонов). Полоса разматывается с рулона и с помощью резки, штамповки, расточки, фальцевания и загиба перерабатывается в готовую продукцию.

При этом масляное или лаковое покрытие также служит смазкой и средством для предотвращения прилипания между инструментом и заготовкОй (полосой).

В известных способах на изготовленные детали в конечной стадии обработки наносится покрытие или лак с тем, чтобы защитить их от коррозии и придать им желаемую окраску. При мокром лакировании для этого используется лак, содержащий растворитель. Но испарение растворителя часто связано со значительным загрязнением окружающей среды. Этого удается избежать при применении электростатического метода нанесения порошкового покрытия.

Известен способ нанесения пластмассовых покрытий на металлическую поверхность, в котором электростатически заряженный порошок напылением наносится на покрываемую поверхность, где происходит его сцепление с основным металлом иэ-за электростатических сил притяжения, В качестве порошка для применения пригодны такие термопласты, как, например, полиэфиры или эпоксидные смолы, или же композиции из них. В результате нагревания порошковый слой сплавляется, образуя вязкую массу, которая хорошо сцепляется с металлом и создает гладкую поверхность.

При охлаждении покрытие отверждается.

Чтобы обеспечить получение поверхности безупречного качества при применении традиционного метода считалось неизбежным проводить предварительное обезжиривание. Для этого, однако, необходимы являются экологически вредными, Кроме того, эта рабочая операция связана со значительными затратами, Они возникают не только в связи с необходимым оборудованием, а в частности, из-за нагревательной энергии, необходимой для сушки металлических деталей, смоченных растворителями или моющими средствами, Но без такой сушки нельзя обеспечить достижение высокой производительности. Эти проблемы избегаются при применении рулона, покрытого лаком или другим видом покрытия, вместо покрытого маслом. Но это связано с другими существенными недостатками. Так, например, продукцию большой гаммы разных оттенков можно производить в большом количестве только при наличии больших складскихмощностей,т.е. при высокихскладских затратах. Переход на другой оттенок всегда обусловливает смену рулона на технологической линии, связанную с высокими затратами. С другой стороны, один и тот же цвет на разных рулонах имеет разные оттенки, в особенности при закупке у разных поставщиков.

Далее, при использовании предварительно лакированных или покрыть1х полос кромки металлических деталей, полученных резкой, штамповкой или расточкой, не покрыты и, таким образом, чувствительны к коррозии. Кроме того, при манипулировании деталями, имеющими такие острые кромки, можно получить серьезную травму.

Эти недостатки можно предотвращать, используя предложенный способ при нанесении покрытий на покрытые маслом рулоны, и при нанесении покрытий только по окончании механических операций обработки, Электростатическое нанесение порошка является особенно выгодным потому, что линии электрического поля можно направлять так, чтобы на краях заготовок скапливалось больше всего порошка. Поэтому образовавшееся после отверждения пластмассовое покрытие в этих местах получается особенно толстым, обеспечивая, таким образом, закругленность углов и кромок.

Однако, в качестве существенного недостатка остаются упомянутые затраты и экологические проблемы, связанные с обезжириванием.

Поэтому в основу изобретения положена задача разработки способа нанесения порошкового покрытия, позволяющего органиэовать экологически чистое и недорогостоящее массовое производство. Кроме того, задачей является сохранение защиты исходной заготовки от коррозии, точная воспроизводимость цвета и возможность

2004385

10

20

35 продукции предотвращается. Необходимое количество тепла (температура и продолжи- 40

Согласно изобретению эта задача решается с помощью нанесения порошка непосредственно на масляную пленку металлической поверхности. П редла гаем ы и способ нанесения порошка осуществляется на покрытой маслом поверхности, а необходимость в обезжиривании покрываемой поверхности отпадает.

Изобретение дает воэможность покрытия материалов из черных металлов, снабженных масляной пленкой в качестве коррозионной защиты и средством для предотвращения прилипания при механической обработке. Так как необходимость в удалении масляной пленки отпадает, предлагаемый способ недорог и экологически чист.

Предлагаемый способ пригоден как для покрытия заготовки, например, необработанной паласовой стали или рулонов, так и для покрытия уже прошедших механическую обработку деталей. Последнему случаю следует отдавать предпочтение тогда, когда по соображениям коррозионной защиты и предупреждения травмирования кромки не должны оставаться непокрытыми.

Кроме того, этот способ можно применять для всех металлов и марок сталей, и она, кроме того, пригодна для деталей любой конфигурации, например для сортовой стали и для труб.

Если в процессе нагрева количество подводимого тепла регулируется с таким расчетом, чтобы произошло проникновение масла через порошковый слой и его испарение, отрицательное влияние масла на качество покрытой поверхности металлической тельность нагревательного процесса) будет тем выше, чем больше слой нанесенного на металлическую поверхность масла и чем слабее летучесть масла. Испаряемое масло, содержащееся в отработанном воздухе печи, можно сжигать и использовать получаемое при этом тепло дополнительно для обогрева печи.

С целью получения безупречного качества поверхности предпочтительно испольэовать масло, которое s процессе нагрева, пока оно остается на поверхности, сохраняет свою стабильность или стойкость, При этом также предусмотрена возможность, что отдельные компоненты либо все масло во время процесса нагрева дифференцируют через порошковый слой с последу(ощим их испарением, или часть масла либо все масло остается на заготовке ва время нагревательного процесса, перемешиваясь при

55 этом с порошковым слоем. ЕсЛи бы масло, находящееся на поверхности заготовки, в обжиговой печи вело себя нестабильно, и если бы оно, например, сгорало, тогда процессы превращения масла под действием температуры оказывали бы сильное влияние на цвет пластмассового покрытия. Минимальные колебания температуры в обжиговой печи обусловливали бы неравномерность структуры и цвета поверхности.

Предотвращение этих явлений надежно обеспечивается изобретением.

В случае использования масла, не меняющего цвет во время нагревательного процесса, незначительные и неизбежные колебания температуры, а также продолжительность нагревательного процесса не имеют влияния На цвет продукции, Масляная пленка предпочтительна наносится столь тонким слоем, чтобы ее толщина отрицательно не влияла на прочность сцепления зле ктрастатически . (аносимого порошка. В таком случае основная масса порошка прилипает к поверх (ocTil заготовки и количество порошка, высыпающегося в камере покрытия и поступающей с целью экономичности на рец ркуляцli!o. небольшое, Б отношении цвета, а так(хе толщины и структуры, особа высокая рав((а QpHocTb покрытия поверхности достигается тогда, когда поверхностная плотность (асляной

2 пленки будет HM)K!= 3 г/м, пре Loo ITLLTe 1bHQ

0,3 — 1,5 г/(1 . а тала;и((а пластмассового паг крытия — приблизительно не менее 50 мкм, предпочтительно 50 — 50 мкм. При таких значениях одновременно обеспечивается отличная корразионная защита на время транспортировки и хранения "--à.ãîòîâîê, а также достаточно высокие свойства сцепления 11 предотвращения прилипания. Последние, таким образам, абаспечиваюбережное обращение и covpal:нас1ь нструмента и заготовки.

Еслида нанесения!l" рашка !(а металлическую паверхнос-.ь II„HocAT щелочное и/или фосфатное па",pûT o, та эффективность антикаарозионных защит(((..(х с: айс.(в будет особенно высока il, кроме того, предотвращается распространенна;оррс:ill пад порошковым покрытием. IpL1 тра,,((ц(1онных методах нанесения параш кавь(х (,а крытий, при которых масля((ая плен! p удаляется, 3Toдостигается за счет(.сп, !ь;-звания !1а!Ощих среда((1, cUi op Kill i!:: ф(! фат и/или щелочи, При этом посл» суш; на поверхности заготовки остаатся асс =! нь((! (.лай, обеспечива(ащий оглич(!у!а арразl1 онную защиту. С тем, чтобы в рамках изобретения также имелась воз(o «(iocTI

2004385 использования антикоррозионных свойств фосфатной пленки, такая пленка дополнительно наносится до нанесения масла, после него или вместе с ним, во всяком случае, до нанесения порошка..

Масляная пленка, остающаяся на поверхности отвержденного покрытия, представляет собой отличную защиту от прилипания при последующих процессах механической обработки. Для этого нужно обеспечить, чтобы наносимый слой масла был достаточно толстым, а подводимое печью тепло достаточно небольшим, с тем, чтобы на поверхности заготовки еще осталось масло, Результаты испытательных серий, в ходе которых определялись особо выгодные варианты предлагаемой изобретением технологии, обобщены в табл.1 и 2. Для проведения испытательных серий стальные пробы в форме пластин типа Р фирмы "QРапеГ покрывались маслом, а затем электростатическим путем было нанесено порошковое покрытие, после чего они в печи подвергались горячей сушке, Внешний вид поверхности покрытых пробных пластин оценивался под микроскопом и для определения прочности сцепления лака, пластины подвергались испытанию на вытяжку согласно ДИН ИСО 1520.

Во всех испытаниях использовался порошок иэ полиэфирной эпоксидной смолы, который наносился так, чтобы толщина лакового слоя после отверждения составила примерно от 70 до 80 мкм, В табл.1 приводятся результаты оценки внешнего вида отвержденного лакового покрытия, Испытания проводились на основе разных сортов масла, торговое наименование, завод-изготовитель, базовый компонент масла и соответствующая вязкость при

40 С которых указываются в табл,1 и 2. В пяти правых графах приведены результаты испытаний образцов, на которые наносили разное количество масла, причем поверхностные плотности от 0,5 до 2,5 г/м исследовались шагами величиной 0,5 гlм .

Символом "х" в табл.1 обозначены те результаты, при которых соответствующий сорт масла при укаэанном количестве нанесения вызвал образование видимых масляных островов или включений в лаке.

Лаковое покрытие в таких случаях характеризуется рябизной, Поверхность, которая при контроле внешнего вида имеет хорошее качество, обозначена символом "о".

В табл.1 показано, что хороший внешний вид поверхности лакированной пластины обеспечен, если .поверхностная плотность масла составляет не более 2,0 г/м2, а вязкость наносимого масла при 40 С вЂ” менее 40 мм /с, т.е. жидкотекучесть масла

2 очень высокая. Жидкотекучее масло обладает тем преимуществом, что его можно наносить особенно равномерно, и что оно в печи горячей сушки особенно легко может диффундировать через порошковый слой с последующим его улетучиванием. Это, в частности, относится к небольшим толщинам наносимого покрытия. При поверхностной плотности в размере 0,5 г/м внешний вид почти для всех сортов масла получается одинаково хорошим.

10

Качество поверхности не зависит от того, было ли масло изготовлено на базе минерального масла или на базе растительного масла, как например, рапсового.

В табл.2 показаны результаты испытаний на вытяжку согласно ДИН ИСО 1520, с помощью которого измерялась прочность сцепления лакового покрытия. При испытании на растяжение образец деформировали штампом и записывали глубину деформации, при которой происходит разрыв лакового покрытия. При высокой прочности сцепления достигаются высокие значения.

В табл.2 приведены разные сорта масла и время выдержки в печи горячей сушки. В правых пяти графах, так же, как и в табл.1. указаны результаты, полученные при равных количествах наносимого масла. В табл.1 указана величина деформации в мм, при

35 которой происходил разрыв. Температура печи всегда составляла 180 С. Эта температура пробными пластинами была достигнута через время выдержки 14 мин, Глубины

40 вытяжки измерялись, соответственно, через

14, 16 и 18 мин выдержки. Кроме того, для сравнения исследовались пробные пластины, которые до проведения испытания подвергались традиционному полному

45 обезжириванию (" пробные пластины, не покрытые маслом").

Из табл.2 следует. что глубина вытяжки составляет 5,0 мм или больше, что соответствует особо высокой прочности сцепления

50 при количестве наносимого масла, соответствующем поверхностной плотности не более 1,5 г/м, и при установке достаточного времени выдержки в печи.

В данном случае, при температуре печи

55 180 С достаточное время выдержки составляло 18 мин. Количества тепла, подводимого к пробным пластинам, в этих условиях достаточно, чтобы дать основной массе масла возможность диффундировать через порошковый слой и улетучиваться.

2004385 соответствует высокой прочности сцепления.

При поверхностной плотности наносимого масла в 0,5 г/м и упомянутом количе2 стве тепла глубина вытяжки находится на уровне аналогичного значения для непок- (56) Патент Германии N. 3838928, .рытых маслом и обезжиренных полос, т.е. 5 кл. В 05 0 1/14, 1990. она составляет порядка 10 мм. Это значение

Таблица 1

Оценка внешнего вида лакового покрытия (х=образование видимых масляных островов," рябизна" поверхности в результате масляных включений о = безукоризненное качество поверхности ) Вязкость при

40 С, мм / с

Базовое масло

Изготовитель

Обозначение

Минеральное масло

/ Неизвестно/

54

8.8

Минеральное масло

Рапсовое масло

Эссо

Ф ск Эле

Плантоги

Продолжение табл. 1

Антикорит RP 4107

Антикорит RP 4107S

Антикорит RP 4107LV

Антикорит RP 4107 VF

Антикорит MZA 08

Плантокорит N

Плантогид 40N

Плантокут 10 S

Масло для волочения 2079

Фуск Эле

Фуск Эле

Фуск Эле

Фуск Эле

Фуск Эле

Фуск Эле

Фуск Эле

Фуск Эле

2004385

Продолжение табл. 2

Таблица 2

Испытание на вытяжку согл. ДИН ИСО 1520: прочность сцепления в зависимости от температуры горячеЦ сушки и продолжительности горячей сушки

2004385

Продолжение табл. 2

Составитель H.ßêóøåâè÷

Редактор Т,Самерханова Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3369

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Формула изобретения рез слой покрытия и последующее его испарение.

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПЛАСТМАС-:5 3. Способ по п.1, отличающийся тем, СОВЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕ-. что используют масло, сохраняющее стаСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ, включающий бильность свойств при нагреве. подготовку металл чесмой поверхности, 4, Способ по п.1, отличающийся тем, электростатическое осаждение на ней по- что йспользуют масло, сохраняющее при рошка пластмассы, сушку, охлаждение, от-10 нагреве цвет. .личающийся тем, что подготовку 5, Способ по п.1, отличающийся тем.

Металлической поверхности осУществлЯют что асло наносят тонким слоем, обеспенанесением на нее пленки масла плотно- чивающим высокую прочность сцеггления с стью менее 3 г/м, пРедпочтительно 0,3 - ком пластмассы наносимым элект;5 г/м, порошок пластмассы осаждают ростатическим осаждением, непосредственно на пленку масла, при

6. Способ по п,1. отличающийся тем, этом толщина получаемого пластмассового что пе>ед осаждением порошка пластмаспокрытия составляет более 40 мкм,. предпочтительно 50- 80 мкм. сы дополнительно наносят щелочное

20 и/или фосфатосодержащее покрытие.

2, Способ no n.1, отличающиися тем, пособ по п.3, отличающийся тем, что сушку ведут при температуре и време» 7. Способ по .3, щ и ем. что остатки масла образуют нз пластмассони, обеспечивающих диффузию масла ч что остатки масла о р у вом покрытии тонкую пленку.