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Verfahren und Vorrichtung zur Sinterbeschichtung
Die Erfindung betrifft ein Sinterbeschichtungsverfahren, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Sinterbeschichtung ist ein Sammelbegriff für Beschichtungsverfahren, in denen die zu beschichtende Oberfläche mit einem schmelzbaren, feinkörnigen Beschichtungsmaterial, z.. B. Wachspulver, Bitumenpulver, und insbesondere thermoplastischen Kunststoffpulvern oder ungehärteten bzw. höchstens teilweise gehärteten Duroplastpulvem in Berührung gebracht wird, wobei die zu beschichtende Oberfläche eine Temperatur aufweist, bei der das Beschichtungsmaterial schmilzt und somit an der Oberfläche haften bleibt. Beispielsweise wird der zu beschichtende Gegenstand so weit vorerhitzt, dass die vom Gegenstand aufgespeicherte Wärme ausreicht, um das anhaftende Material zu einer zusammenhängenden glatten Schicht verschmelzen zu lassen.
In andern Fällen wird nach der Auftragung des Beschichtungsmaterials zusätzliche Wärme angewendet, um die Schmelzung des Materials zu vollenden bzw. (im Falle von Du- roplasten) um die Deckschicht zu härten.
Nach dem neueren Stand der Technik wird die heisse zu beschichtende Oberfläche in eine beispielsweise mittels eines aufsteigenden Gasstromes oder durch Vibration aufgelockerte Schicht des Beschichtungspulvers eingetaucht. Nach der österr. Patentschrift Nr. 231594 befindet sich das Beschichtungsmaterial vorteilhafterweise in einem solchen Zustand der Durchgasung, der zwischen dem einer Wirbelschicht und dem Zustand des Materials in loser Schaltung liegt.
In allen Sinterbeschichtungsverfahren ist man bemüht, poren-und fehlerfreie Deckschichten gleichmässiger und genau vorausbestimmbarer Qualität, Textur und Oberflächenbeschaffenheit herzustellen.
Dies wird von der Erfindung in ganz besonderem Masse ermöglicht. Aus verfahrenstechnischen Gründen ist die Erfindung in erster Linie für die Beschichtung von Material mit konstantem Querschnittsprofil, insbesondere von Draht oder stangenförmigem Material, Platten, Folien, Blechen und Bändern geeignet. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass in einem Verfahren der oben umschriebenen Art das auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragene feinkörnige Beschichtungsmaterial zunächst nur teilweise geschmolzen wird, wonach die sich im teilweise geschmolzenen Zustand befindliche Schicht zusammengepresst, beispielsweise gewalzt und schliesslich die Schicht vollends verschmolzen wird.
Während beim üblichen Sinterbeschichtungsverfahren die Oberflächengestaltung der Deckschicht gewissermassen dem Zufall überlassen bleibt, lässt sich die Oberflächenform und Textur mittels des Zusammenpress- bzw. Walzvorganges und vor der letzten vollständigen Verschmelzung in breiten Grenzen genau und gleichmässig festlegen. Dadurch wird es auch möglich, während des Zusammenpressvorganges völlig glatte Flächen bis zu erhabenen Prägemustem an den Oberflächen der Deckschicht herzustellen (zwecks Verschönerung des Endproduktes, Erhöhung der Griffigkeit u. dgl.). Diese Oberflächengestaltung bleibt auch nach der vollständigen Verschmelzung in grösserem oder kleinerem Ausmass erhalten.
Der Einfluss des endgültigen Schmelzvorganges auf die Oberflächentextur hängt lediglich von der Länge des endgültigen Schmelzvorganges und der Viskosität des Beschichtungsmaterials während der endgültigen Schmelzung ab, Faktoren, die sich fast nach Belieben vorausbestimmen und regulieren lassen.
Der Zeitpunkt des Walzens ist wesentlich. Es ist bereits bekannt, Deckschichten nach der Vollendung des Schmelzvorganges zwecks Oberflächenbehandlung zu walzen. Ein solcher Walzvorgang dient lediglich der Oberflächennachbehandlung. Findet das Walzen anderseits nach nur teilweiser Schmelzung und vor der endgültigen Verschmelzung der Schicht statt, so wird hiedurch nicht nur die Oberfläche, son-
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dern gleichzeitig die gesamte Textur der Deckschicht günstig beeinflusst. Es wird beim Walzen die zwischen den Pulverteilchen vorhandene Luft herausgedrückt, und dadurch die Neigung zur Blasen- bzw. Porenbildung verringert.
Die Verdichtung der teilweise geschmolzenen Pulver erleichtert auch den Wärme- übergang zwischen der heissen zu beschichtenden Oberfläche und dem Beschichtungsmaterial so erheblich, dass der endgültige Schmelzvorgang bedeutend erleichtert wird.
Das Verfahren lässt sich mittels einer erfindungsgemässen Vorrichtung durchführen, bestehend aus einem Behälter zur Auflockerung, insbesondere Durchgasung, eines darin enthaltenen feinkörnigen Beschichtungsmaterials, einer Vorrichtung zur Führung des zu beschichtenden Materials, wie Draht, stangenförmiges Material, Blechen, Folien, Bändern u. dgl., einer Heizeinrichtung zum Vorerhitzen des zu beschichtenden Materials und einer weiteren Heizeinrichtung zum Fertigverschmelzen des mit Beschichtungsmaterial beaufschlagten Materials. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass der Heizenrichtung zum Vorerhitzen und dem Beschichtungsbehälter einerseits sowie der Heizeinrichtung zum Fertigverschmelzen anderseits ein Druckwalzenpaar zwischengeschaltet ist.
Dabei können die Oberflächen einer oder beider Walzen des Druckwalzenpaares zwecks Oberflächenprägung der Deckschicht gleichoder verschiedenartig in beliebiger Weise profiliert sein.
Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar : Fig. 1. ein Fliessschema des erfindungsgemässen Verfahrens mit diagrammatischer Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung ; Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur kontinuierlich beiderseitigen Beschichtung von Blech, Folien u. dgl. mit thermoplastischem Kunststoff.
Gemäss Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einer Vorerhitzungszone, z. B. einem Ofen, oder einer Infrarot- oder einer Induktionsheizungszone 1, wo das zu beschichtende Material vorerhitzt wird. Das zu beschichtende Material wandert in Pfeilrichtung durch die Vorrichtung, und der Weg des Materials wird von der gestrichelten Linie 2 dargestellt. Zur Führung des Materials dienen z. B. nicht gezeigte Führungswalzen od. dgl.
Nach der Vorbehandlung bei 1. gelangt das Material in den Behälter 3, wo es mit aufgelockertem feinkörnigem'Material in Berührung kommt. Dabei schmilzt ein Teil des Pulvers gerade so weit, dass die gewünschte Pulvermenge an der Oberfläche des Materials haftet, ohne dabei vollständig zu verschmelzen. In der Regel findet das Verfahren Anwendung auf die Beschichtung von Metalloberflächen, und da diese durch elektrische Induktion vorerhitzt werden können, sind im Behälter 3 ferner Induktionsheizelemente 4 vorgesehen. Bei ausreichender Wärmekapazität und Vorerhitzung des Materials in der Zone 1 ist die Induktionsheizung 4 überflüssig. In andern Fällen wieder kann die Induktionsheizung 4 allein die Rolle der Vorerhitzung übernehmen.
Unter allen Umständen, werden die Verfahrensbedingungen jedoch so eingestellt, dass beim Verlassen des Behälters 3 die Deckschicht noch nicht vollständig verschmolzen ist.
Das Material wandert nun durch das Druckrollenpaar 5, wo die nur teilweise geschmolzene Deckschicht zusammengepresst wird, und dabei gleichzeitig durch entsprechende Oberflächengestaltung der Druckwal zen, die endgültige Oberflächenbeschaffenheit der Deckschicht bestimmt wird. Das Anhaften des Beschichtungsmaterials an den Druckwalzen lässt sich dabei in beliebiger, in an sich bekannter-Weise vermeiden, beispielsweise durch die Wahl eines Walzenmaterials, an dem das Beschichtungsmaterial nicht haftet, durch Kühlung der Walzenoberfläche oder durch Vorbehandlung der Walzenoberflächen mit an sich bekannten Trennmitteln. Zur Erzielung besonderer Prägewirkung können eine oder beide der Walzen gleich-oder verschiedenartig profiliert sein.
Nach dem Durchgang durch die Druckwalzen 5.. gelangt das Material in die Nachheizungszone 6, im Beispiel durch Induktionsheizungselemente angedeutet. Hier wird nun die Deckschicht vollends verschmolzen. Danach gelangt das Material in eine diagrammatisch angedeutete Abkühlzone 7, aus der das Endprodukt hervortritt.
Gemäss Fig. 2 besteht die Vorrichtung aus einem Durchgasungsbehälter 101 zur Auflockerungdes thermoplastischen Kunststoffpulverslos, z. B. Polyäthylen- oder Polyvinylchloridpulver oder duroplastisches Pulver, das der Vorrichtung durch Trichter 103 zugeführt wird.
Der Boden des Durchgasungsraumes im Durchgasungsgefäss ist stufenförmig ausgeführt. Die obere Stufe bildet der gasdurchlässige Durchgasungsboden 104, unterhalb dessen sich die Gaskammer 105 be- findet, die durch Stutzen 106 mit Druckluft oder anderem Gas, z. B. Stickstoff, beschickt wird. Die untere Stufe im mittleren Teil 107 des Behälters bildet die Führungs-und Abschlusswalze.'108, die mittels elastischer Streifen 109 gegen den Innenraum des Gefässes abgedichtet sind. 110 stellt einen zu beschichtenden Blechstreifen dar, der sich in Pfeilrichtung bewegt. Vor dem Eintritt in das Durchgasungsgefäss zwischen Walzen 108 hindurch, wird das Blech in der Vorerhitzungszone 111, beispielsweise mittels heisser Gase, Strahlenheizung, Induktionsheizung oder Widerstandsheizung vorerhitzt.
Je nach dem Grad
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der Vorerhitzung kann es nötig sein, die Walzen 8 mit Wasser zu kühlen. Falls die Vorerhitzungstemperatur jedoch niederer ist, als der Erweichungspunkt des Kunststoffpulvers, ist diese Kühlung überflüssig.
Zur Erhitzung des Bleches auf die genaue erwünschte Temperatur, sind im Teil 107 des Durchgasungsgefässes Induktionsheizelemente 112 vorgesehen. Die genaue erwünschte Temperatur hängt nicht nur vom Kunststoffpulver, der Förderungsgeschwindigkeit des Bleches 110 und der erwünschten Beschichtungsdicke
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Beispiel bleiben beiderseitig am Blech Pulverschichten 11. 3 haften, werden zunächst aber nur teilweise geschmolzen. Diese teilweise geschmolzenen Schichten werden dann einer Prägebehandlung zwischen Prägewalzen 114 unterworfen und danach endgültig in einer Nacherhitzungszone zwischen Induktionselementen 115 vollständig verschmolzen. Bei der Verwendung wärmeempfindlicher Beschichtungsstoffe ist es nun wichtig, so schnell wie möglich auf eine Temperatur unterhalb der Wärmeschädigungstemperatur abzukühlen.
Dies wird durch die verhältnismässig geringe Wärmekapazität des Bleches erleichtert. Im vorliegenden Beispiel sind Kühlventilatoren 116 zur Vorkühlung angebracht. Die endgültige Kühlung fin det in der Abschreckzone 116a, z. B. mittels Wasserdüsen statt. Die Prägewalzen 114 kann man auch so anordnen, dass sie gleichzeitig zur Umlenkung des Bleches z. B. in horizontaler oder leicht abwärtsgeneigter Richtung dienen. Dadurch wird es auch möglich, das Enderzeugnis von oben hinein durch ein Abschreckbad hindurchzuleiten, bevor es mittels einer nicht dargestellten Aufspulvorrichtung aufgewickelt wird, PATENTANSPRÜCHE :
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Sinterbeschichtungsverfahren, insbesondere zur Beschichtung von Material mit konstantem Querschnittsprofil, wie Draht oder stangenförmigem Material, Platten, Folien, Blechen und Bändern, wobei die heisse zu beschichtende Oberfläche in eine, beispielsweise mittels eines aufsteigenden Gasstromes oder durch Vibration aufgelockerte Schicht des Beschichtungspulvers eingetaucht wird, die sich vorteilhafterweise in einem Zustand der Durchgasung, zwischen dem einer Wirbelschicht und dem Zustand des Materials in loser Schüttung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragene feinkörnige Beschichtungsmaterial zunächst nur teilweise geschmolzen wird, wonach die sich im teilweise geschmolzenen Zustand befindliche Schicht zusammengepresst, beispielsweise gewalzt und schliesslich die Schicht vollends verschmolzen wird.