Verfahren zum Aufbringen von Überzügen aus polymeren Materialien
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Aufbringen von Überzügen aus polymeren Materialien auf die Oberfläche von Erzeugnissen.
Das genannte Verfahren richtet sich auf eine breite Anwendung beim Aufbringen von polymeren Schutz überzügen in verschiedenen Zweigen der Wirtschaft, wie chemische und elektrotechnische Industrie, Schiffbau und Bauwesen. Besonders wirksam ist die Anwendung dieses Verfahrens beim Aufbringen von Schutz überzügen besonderer Dicke auf verschiedenartige Erzeugnisse und Oberflächen, darunter auf grössere Oberflächen mit unregelmässiger Konfiguration, z. B. aus brennbaren Stoffen sowie auf Materialien, welche z. B.
nicht überhitzt werden dürfen.
Es sind Verfahren zum Aufbringen von dünnschichtigen polymeren überzügen bekannt, darunter das Wirbel-, Vibrations-, Strahl-, Gasflammverfahren und andere Verfahren, in welchen das Polymere lediglich im pulverförmigen Zustand verwendet wird. Das Pulver selber, das als Ausgangsmaterial in allen bekannten Verfahren verwendet wird, soll nach seiner Korngrösse homogen sein, minimale Feuchtigkeit aufweisen und keine Klumpen bilden.
Der Prozess zur Herstellung von Pulver ist in vielen Fällen eine überaus komplizierte und kostspielige Operation, während das erhaltene Pulver in einer Reihe von Fällen hinsichtlich der Qualität dem granulierten Ausgangspolymeren nachsteht. Darüberhinaus weist das pulverförmige Polymere eine ausgebildete Oberfläche auf und ist daher der zerstörenden Atmosphäreneinwirkung wie Photodestruktion oder Oxydation stärker ausgesetzt.
Alle bekannten Verfahren gehen von der Erhitzung der zu besprühenden Oberfläche auf beträchtliche Temperaturen aus, die über der Schmelz- und Fliesstemperatur des polymeren Ausgangsmaterials liegen. Beim Gas flammverfahren erreicht die Flammentemperatur des Gasbrenners z. B. 11000 C. Es wird dadurch eine thermische Zersetzung der Tcilchen des polymeren Pulvers, welche mit der überhitzten Oberfläche oder der Flamme des Gasbrenners unmittelbar in Berührung kommen, hervorgerufen, während die Teilchen des Polymeren in der äusseren Schicht des Überzuges ungenügend Wärme für deren vollständiges Schmelzen und Zerfliessen erhalten.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren ist deren geringe Leistungsfähigkeit infolge der Unmöglichkeit, in einem Durchgang Überzüge grösserer Dicke zu erhalten.
In einer Reihe von Fällen wurden in den überzügen ausserdem Lücken beobachtet, welche die Grundursache geringer Festigkeit solcher Überzüge sind.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.
Entsprechend dem genannten Ziel wurde die Aufgabe gestellt, ein ncues Verfahren zum Aufbringen von Überzügen aus polymeren Materialien zu entwickeln, welches es ermöglicht, feste Überzüge mit guter Adhäsion auf beliebigen Oberflächen verschiedener Materialien herzustellen.
Die gestellte Aufgabe wurde durch das erfindungsgemässe Verfahren zum Aufbringen von Überzügen aus polymeren Materialien auf die Oberfläche von Erzeugnissen durch Aufsprühen gelöst, indem das Polymere auf eine Temperatur, welche höher als dessen Schmelzpunkt liegt, erhitzt und die erhaltene Schmelze mit Hilfe von Pressgas auf die zu überziehende Erzeugnisoberfläche aufgesprüht wird, wobei man den aus der Düse ausfliessenden Strahl des aufzusprühenden Polymeren zusätzlich erwärmt.
Eine bevorzugte Ausführungsweise der Erfindung ist die Erhitzung des Polymeren und dessen Aufsprühen durch Spritzdruckverfahren.
Zum wirksameren Aufsprühen der Polymerenschmelze auf die zu überziehende Oberfläche sowie zum Konstanthalten der Temperatur der Schmelze in einem engen Temperaturbereich wird die Schmelze dem Strom des erhitzten Pressgases zugeführt.
Eine andere Variante der Erfindung besteht darin, dass der Strahl des aus der Düse ausfliessenden und aufzusprühenden Polymeren durch einen Wärmestrahlstrom beheizt wird, wodurch das Zustandekommen eines gleichmässigeren Temperaturgradienten des Gas-Polymeren-Strahls ermöglicht und die thermischen Bedingungen der Ausbildung des Überzuges auf der Unterlage verbessert werden.
Zur Verhinderung der Oxydation des Polymeren bei dessen Aufsprühen auf die Oberfläche verwendet man als Pressgas zweckmässigerweise ein gegenüber dem aufzusprühenden Polymeren träges Gas, z. B. Stickstoff.
Das Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden:
Das thermoplastische Polymere beliebiger Korngrösse wird in den geschmolzenen Zustand in Extrudern oder Einrichtungen mit Kolben-Zylinder-System übergeführt und durch das Pressgas mit Hilfe einer Drucklufteinspritzdüse auf die Erzeugnis oberfläche in Form eines Gas-Polymeren-Strahls aufgesprüht, welcher erforderlichenfalls durch einen Wärmestrahl-Strom beheizt werden kann. Die zu besprühende Oberfläche kann vorher nach einem beliebigen Verfahren erwärmt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Aufbringen von Polymerüberzügen ist das einzige Verfahren, welches es ermöglicht, solche Überzüge mit erhöhter Dichte, bedeutender Dicke und mit hoher Adhäsion aus Thermoplasten beliebiger Korngrösse auf Erzeugnisse grösserer Abmessungen und komplizierter Konfiguration, auf Materialien, welche nicht überhitzt werden dürfen, wie Beton oder Zementmörtel, sowie auf brennbare Stoffe, wie Holz oder Pappe, aufzubringen. Das Verfahren ist hochleistungsfähig, wirtschaftlich und technisch.
Zur näheren Erläuterung des Verfahrens werden nachstehende Beispiele angeführt.
Beispiel 1
Es wurde ein Polyamidüberzug aufgebracht. Als Rohstoff verwendete man granuliertes Polyamid von 8 x 6 x 2 mm. Das Polyamid wurde als Schmelze in einen Schneckenextruder mit einem Zylinderdurchmesser von 20 mm übergeführt. Die Verarbeitungstempern- tur beim Spritzdruckverfahren für Polyamid betrug 3300 C. Dann wurde mit Hilfe der luftdruckbetätigten Niederdruckeinspritzdüse mit einem Durchmesser von 2,5 mm und von Pressluft mit einem Druck von 1,5 at und einer Temperatur von 2000 C die Schmelze auf die Stahloberfläche aufgebracht, welche vorher mit der Sandstrahlmaschine bearbeitet wurde und eine Temperatur von 2200 C aufweist.
Die Ergebnisse sind wie folgt: Adhäsionsfestigkeit des Überzuges betrug 337 kp/cm3 Molekulargewicht des Polyamidüberzuges 15 700 spezifisches Gewicht des Polyamidüber zuges 1,09 Vorhandensein von Oberflächemikroris sen keine Vorhandensein von Destruktions- und
Gaseinschlüssen keine Zum Vergleich wurde ein Überzug aus demselben Polyamid, jedoch als feindisperses Pulver mit Teilchengrösse von 20 bis 80 m, nach dem Gasflammverfahren aufgebracht.
Die Ergebnisse sind wie folgt: Adhäsionsfestigkeit des Überzuges betrug 259 kp/cm2 Molekulargewicht des Polyamidüberzuges 12500 spezifisches Gewicht des Polyamidüber zuges 1,01 Vorhandensein von Oberflächenmikro rissen ja Vorhandensein von Destruktions- und
Gaseinschlüssen ja
Beispiel 2
Das Aufbringen erfolgte wie im Beispiel 1 beschrieben, jedoch wurde als die zu besprühende Oberfläche Zementmörtel genommen. Die Oberfläche wurde auf eine Temperatur von 1400 C erwärmt. Die Ergebnisse sind wie folgt: Adhäsionsfestigkeit des Polyamidüber zuges getrug 12,5 kp/cm2 für das Gasflammverfahren 6,8 kp/cm'
Beispiel 3
Es wurde ein Polyäthylenüberzug aufgebracht. Als Rohstoff verwendete man granuliertes Polyäthylen von 6 x 4 x 2 mm.
Das granulierte Polyäthylen wurde in einem Schneckenextruder mit einem Arbeitsdurchmesser des Zylinders von 20 mm in Schmelze übergeführt. Die Verarbeitungstemperatur bei dem Spritzdruckverfahren des Polyäthylens betrug 2000 C. Dann wurde mit Hilfe einer druckluftbetätigten Niederdruckeinspritzdüse mit einem Durchmesser von 1,5 mm und von Pressluft mit einem Druck von 1,0 at und einer Temperatur von 1600 C die Schmelze auf die Asbestzementoberfläche aufgebracht, welche eine Temperatur von 1400 C aufwies. Die Ergebnisse waren wie folgt: Adhäsionsfestigkeit des Polyäthylenüber- zuges 8,9 kp/cm3 Zum Vergleich: Adhäsionsfestigkeit des
Polyäthylenüberzuges, welcher nach dem Gasflammverfahren hergestellt wurde 5,8 kp/cm3