Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von nichtmetallischen Schutzüberzügen In der Anstrichtechnik wird Wärme bei der Verarbeitung kalt- und heissflüssiger nicht metallischer Schutzstoffe häufig angewandt. Man braucht Wärme beispielsweise zum Trocknen und Vorwärmen der Streichflächen Lind um die aufgetragenen Schutzüberzüge in ihren physikalischen oder chemischen Eigel)- sehaften zu verbessern, sie z. B. zu trocknen, zu härten, oder porenfrei zu gestalten. Die Wärme wird den zu behandelnden Flächen üblicherweise entweder durch unmittelbare Flammeneinwirkung zugeführt, z.
B. mittels Lötlampe, oder mittelbar durch Heissluft bläse oder dergleichen mehr. Diese ge- bräuehlichen Arten der Wärmeanwendung bringen manche Nachteile mit sich. Offene flammen bilden in Gegenwart brennbarer Stoffe eine Feuers- oder sogar Explosions- --efahr und bei ihrer Anwendung bilden sich häufig Niederschläge von Kondenswasser oder Russ, wodurch die Haftung der Schutzüber züge bzw. deren Güte beeinträchtigt wird.
Ein Hauptnachteil der gebränehlichen Ver fahren besteht aber darin, dass dabei die Wärme den Schutzüberzügen von oben her zugeführt. wird. Dadurch besteht die Gefahr; da.ss die Überzüge an der Oberfläche über hitzt werden und dass in die tieferen Sehich- teii nicht genügend Wärme gebracht. werden. kann, um die Haftung zu verbessern und schädliche Poren sowie Wassereinschlüsse zu beseitigen.
Bei schmelzbaren Überzügen lässt sich eine kräftige Erwärmung bis zum Unter grund in der Regel schon deshalb nicht durch führen, weil dann die Masse flüssig und von geneigten Flächen ablaufen würde.
Man hat neuerdings auch zum Trocknen lösungsmittelhaltiger Lacke vorzugsweise auf Massengütern, wie Konservendosen, Drähten. Blechwaren und dergleichen mit Erfolg die Erwärmung im magnetischen Wechselfeld hoher Frequenz - im folgenden kurz als Iiochfrequenzerwärmung bezeichnet - heran gezogen. Die zu behandelnden Teile werden dabei durch das hochfrequente Magnetfeld einer Spule geführt, wobei sich die Blech unterlage in der ganzen Stärke und ferner, von ihr ausgehend, der Lackfilm rasch er wärmt..
Die durch die Anwendung von hoch- frequenten -.#la.gnetfeldern gegebene günstige Übertragung der Wärme atü den zu erwär menden Gegenstand ermöglicht eine Verringe rung der Wärmeverluste an die umgebende Luft und führt zu einem besonders zweck mässigen Ablauf der Trocknung von der Auflagefläche des Lackes ausgehend'. Die An- wendungsmöglichkeiten dieses bekannten Ver fahrens, bei welchem die Metallunterlage durch und durch erhitzt.
wird, sind jedoch beschränkt. Eine Bearbeitung grösserer Werk stücke oder gar ganzer Stahlbauwerke schei det praktisch aus, da eine Durchwärmung des Bauwerkes über die gesamte Dauer eines Tröcknungs- oder chemischen Härtungsvor- ,-anges, die bei den Anstrichfilmen derartiger Objekte mindestens einige Minuten bean sprucht, viel zu grosse Energiemengen erfor dert.
Erfindungsgemäss wird nunmehr vorzugs weise für derartige Objekte mit grösseren metallischen Wandstärken ein Verfahren be nützt, bei dem die Erwärmung auf höhere Temperaturen auf eine möglichst dünne Me tallschicht an der Auflagefläe-he des zu be handelnden 1bermiges beschränkt bleibt. Ein solches Verfahren wird durch eine besondere Aisbildiing der Hoehfrequenzerwärmung er möglicht.
Die Wirkung eines magnetischen Wechselfeldes bleibt bekanntlich um so mehr auf die Metalloberfläche beschränkt, je höher seine Frequenz ist. Ähnlich wie in dem be kannten Verfahren der Hoehfreq-Lienzst.alilhär- tu ng kann so durch Wahl einer entsprechen den Frequenz des Magnetfeldes und Anwen dung hinrei.ehender Dichte der je Flächen- und Zeiteinheit zugeführten Energie im Me tall
die Ausbildung eines beträchtlichen Tem peraturgefälles erreicht. werden, dergestalt, d@ass die Berührungsfläche zwischen Metall unterlage un<B>d</B> Überzug erheblich höhere Tem peraturen annimmt als die tieferen Metall schichten.
Die Anwendung einer derartigen Wärme behandlung vor, während. .oder nach dem Auf bringen eines Schutzübermrges eröffnet bei der Erzeugung von Schutzüberzügen eine Reihe neuer fortschrittlicher Arbeitsmöglichkeiten, die im folgenden beschrieben werden.
Für die Durchführung einer normalen Lacktrocknung, ähnlich den oben beschriebenen bekannten Hochfrequenz-Lacktrocknungsverfahren, ist sie allerdings nicht zu verwenden, da die hier angestrebte nicht: stationäre Temperat-irvertei- lung im. Werkstück über die Dauer eines normalen Lacktroeknungs- oder Här¯tungsvor- ganges nicht aufrechterhalten werden kann.
Demgegenüber ergeben sich aber bei der Behandlung lösungsmittelfrei aufgebrachter oder bereits getrockneter Überzüge aus sehme1z- ba.rem Material neben der Energieeinsparung noch weitere grundlegende Vorteile durch das neue Verfahren. So zum Beispiel ist hier die -Möglichkeit geboten, einen bereits aufgebraeli- ten und keine wesentlichen trocknenden Be- enthaltenden Überzug kurzzeitig an L,
der Aufla.gefläehe aufzusehmelzen und die Dauer des Aufsehmelzungsvorga.nges scharf zu begrenzen. Während bei gleichmässig er wärmten dickwandigen Metallen die darin aufgespeicherte Wärme das Erstarren des ge schmolzenen Überzuges nach dem Aufhören der Energiezufuhr verzögert,
führt bei be vorzugter Erwärmung der -letalloberfläelie der Wärineausgleieh im -Metall zu einem be schleunigten Teniperaturrüekgang. Die Gefahr des Abtropfens oder Absehwimmens der auf geschmolzenen Überzüge wird dadurch be- trächtIieh herabgesetzt.
Voraussetzung für das Eintreten des oben beschriebenen vorteilhaften Ernv ärmungsv or- ganges ist.,
dass die elektrische Leitfähigkeit des Schutzüberzuges erheblich niedriger liegt als die des zu erhitzenden Untergrundes. Der Ausdruck nichtmeta.lliselie Überziige ist des halb im vorliegenden Zusammenhang in elek- trisehem Sinne zu verstehen und soll zuin Beispiel auch metallisch pigmentierte nicht- metallische Massen -umfassen, sofern sie die erwähnte Voraussetzung erfüllen,
was selbst bei hohem Metallgehalt infolge der isolieren den Wirkung des Bindemittels zwischen den P igmentt.cillchen meist. ohne weiteres der Fall ist.
Infolge der starken Energiekonzentration, die -durch das neue Verfahren möglich ist, kann es mit Erfolg in manchen Fällen an gewandt werden, wo die üblichen Arbeits weisen versagen. Es ist beispielsweise von grosser Bedeutung für die Aufbringung von nichtmetallischen Seliutzüberzügen auf Dle- tallfläehen, bei denen ähnliche Verhältnisse vorliegen, wie bei in Betrieb befindlichen Druckleitungen von Wasserkraftwerken, deren Temperatur in vielen Fällen zu fast.
allen .Jahreszeiten unter dem Taupunkt der umge benden Luft liegt und die deshalb meist mit Schwitzwasser beschlagen sind. Ein Vorwär men derartiger Flächen mit der Flamme führt deshalb nicht- zum Erfolg, weil sieh auf der kalten Fläche sofort Verbrennungswasser niederschlägt. Durch Wärmestrahlung oder Heissluft kann eine ausreichende Wärmezufuhr nicht herbeigeführt werden.
Mit den bisheri- gen Mitteln konnten deshalb Rostschutzarbei- ten an derartigen Objekten nur an wenigen Wochen des Jahres mit Erfolg durchgeführt werden. Durch das neue Verfahren ist es mög- lieh, unmittelbar vor oder während deal Auf bringens des Überzuges die Temperatur der Metalloberfläche über den Taupunkt zu heben und sie somit zu trocknen.
Durch die Möglichkeit einer wirkungs vollen nachträglichen Wärmebehandlung erge ben sieh besondere Vorteile bei Überzügen aus niehtmetallischen Stoffen, die nach Art des Metallspritzverfahrens hergestellt werden.
Dieses durch seine einfache und bequeme Durehführung ausgezeichnete Verfahren hat bekanntlich den Nachteil, dass eine z-Liverläs- sige Verschmelzung der durch Heissluft oder Flammengase aufgeschleuderten Massetröpf- chen untereinander und mit, dein Untergrund nicht gewährleistet ist..
Um die Überziigsmasse möglichst warm auf die zu überziehende Fläche zu bringen, muss mit unverhältnismässig hohen Spritztemperaturen gearbeitet. werden, wo durch leicht eine Beeinträchtigung des Über zugsmaterials eintritt. Entsprechendes gilt bei allen Verfahren, bei denen ein Überzug durch Aufspritzen, Aufschleudern oder Aufblasen feinverteilten sehmelzflüssigen Ü berzugsmate- rials hergestellt wird.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens kann nun die Arbeitstemperatur beim Aufbringen des L'berm iges so weit, herabgesetzt werden, d@ass die einzelnen Teilchen der Ü berzugsmasse beim Auftreffen auf das Metall nur Temperaturen unter oder wenig über dem Schmelzpunkt besitzen und erst in der anschliessenden Wärmebehandilung mittels des magnetischen Weeliselfeldes untereinander und mit der Unterlage verschmolzen werden.
In gleicher Weise lä.sst sieh das Verfahren zur Trocknung und Verdichtung von Ü ber- zügen anwenden, welche aus Emulsionen, Suspensionen und Dispersionen hergestellt Sind. Emulsionsanstriehe beispielsweis e stellen je nach dem verwendeten Emulgator und Bindemittel selbst in getrocknetem Zustand ein verhältnismässig undichtes Gefüge dar.
Durch die erfindungsgemässe Wärmebehand lung kann dieses lockere Gefüge in eine dichte homogene Masse verwandelt und mit der Unter lage verschmolzen werden. Ebenso ist es mög lich, ein schmelzbares Überzugsmaterial in Pulverform, mit einer zweckmässig schnell trocknenden Flüssigkeit und gegebenenfalls einem Bindemittel angeteigt,
in kaltem Zinstand aufzubringen und dann durch Hochfrequenz- Erhitzung der Met.allunterlageeine Trocknung herbeizuführen und die Teilchen in sich und mit dem Metall zu verschmelzen. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel auch Überzüge aus verhältnismässig hochschmelzenden Stof fen herstellen, wie sie für bestimmte Zwecke, beispielsweise in Behältern für heisses Füllgut., benötigt werden.
Sofern in bestimmten Fällen eine meeha- nisch e Verarbeitung auf dem Untergrund ähn lich dein Einreiben mit dem Pinsel verlangt wird, kann das Verfahren gemäss der Erfin dung in der Weise durchgeführt werden, dass während der Einwirkung des Magnetfeldes oder in unmittelbarem Anschluss daran das schmelzbare Überzugsmaterial in festem. Zu stand, z. B. in Stangenform, auf die erhitzte Metallfläche aufgerieben und so auf ihr auf geschmolzen wird.
Das Auftragen des Schutz überzuges kann mit der Wärmebehandlung so gekoppelt werden, da.ss die Hochfrequenzbe- handlung praktisch vor oder während des Auftragens durchgeführt werden kann.
Es wird zum Beispiel in einem handlichen Ind-Lik- tionsgerä.t, das vorn Bedienungsmann über die zu behand'elndien Flächen geführt wird, auch die Überzugsmasse in Stangenform eingesetzt, so da.ss diese unmittelbar nach der Erhitzung im magnetischen Wechselfeld über die er wärmten Flächen geführt und auf diese auf gedrückt wird,
wobei die Nasse abschmilzt und den ge dinschten Überzug ergibt. Das Verfahren ist also sehr wohl auch dann durch führbar, wenn das nichtleitende Material wäh rend oder kurz nach der Wärmeeinwirkung aufgebracht wird, Besonders dielite Überzüge werden in der Weise erzielt, dass der Werkstoff in Folien form, gegebenenfalls mit Hilfe zusätzliehei- sehmelzbarer Bindemittel auf die zu über ziehende Metallfläche aufgeschmolzen wird.
Die Verwendung zusätzlicher sehm-elzbarer Bindemittel. kommt insbesondere dann in Frage, wenn die aufzubringende Folie ans einem Werkstoff besteht, der selbst. entweder nicht schmelzbar ist. oder sich mit einem Me talluntergrund schlecht. verbindet. Das Binde mittel kann dabei auf der Folie angebracht. oder als Grundanstrich auf der Metallunter- lage aufgetragen werden.
Bei der Herstellung von nichtmetallischen Schutzüberzügen in bekannter Weise mittels heissflüssiger Massen ma.eht man häufig die Erfahrung, da.ss der kalte. Metalluntergrund eine Ahschreekwirkung ausübt, so dass eine ungenügende Haftfestigkeit, zwischen ÜTber- zugsmasse und Metallfläche erziel-, wird.
In solchen Fällen kann mit dem neuen Verfah ren durch naeht.rägliehe Erhitming des Über zuges von der 1Tetallfläehe her eine Verbesse rung der Haftung erzielt werden.
Für die Durchführung des Verfahrens werden zweckmässig transportable Hoehfre- quenzerzeuger, vorzugsweise Röhrengenerato ren oder gittergesteuerte Quecksilberdampf- weehselrichter benützt, an die eine Induktions- heizspule über ein bev-egliehes Kabel ange schlossen ist.
Die Indahtionsheizspule muss dabei weitgehend: der Form der zu erwärmen den Werkstücke angepasst werden; sie ist des halb mit dein. Hoclifrequenzkabel leicht aus- zu verbinden. Bei der Durchfüh rung de.s Verfahrens ergeben sieh unter Um ständen dadurch Schwierigkeiten,
dass die In duktivität der an das zu erhitzende qtüek a.n- P.enäherten 3lagnetspule je nach Abstand zwi schen Spule und MTerkstück und nach Form des letzteren v ersehiedene Werte annimmt. Mit Riieksicht auf günstige Leistungsübertragung mit ss die Spule durch Zuschaltung entspre- ehend er Kapazitäten auf die Frequenz des Hoehfrequenzerzeugers abgestimmt werden.
Diese Abstimmung ist. dann aber von der An ordnung der Spule am Werkstück abhängig, so dass eine fortlaufende Kontrolle und regnlierung erforderlich wird.
Eilindtin,Ys,o,eniäss wird diese Sehwierig- keit dadürch behoben, dass im IIoehfrequenz- er7euger selbständig wirkende Abstimmittel angeordnet werden, die bei Veränderung der Induktivität die Resonanzabstimmun- auf- reeliterhalten.
Eine besonders einfache Anordnung erhält man beispielsweise unter Verwendung eines selbsterregten Hoehfrequenzerzeurers, z. E. in Rfickkoppliuigssehaltun", bei dem die zwangläufige Abstimmung durch selbsttätige Beeinflussung der Induktivitä.t der TnJuktions- spuleund der Eigen:sehwingtina:szahl des Hoch- frequ enzerzeugers erfolgt.