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
Process for applying coatings made of polymeric materials
The present invention relates to methods of applying coatings of polymeric materials to the surface of articles.
The process mentioned is aimed at a wide range of applications in the application of protective polymeric coatings in various branches of the economy, such as the chemical and electrotechnical industry, shipbuilding and construction. The use of this method is particularly effective when applying protective coatings of particular thickness to various products and surfaces, including larger surfaces with an irregular configuration, e.g. B. from flammable materials and materials that z. B.
must not be overheated.
Methods are known for applying thin-layer polymeric coatings, including the vortex, vibration, jet, gas flame method and other methods in which the polymer is used only in the powdery state. The powder itself, which is used as the starting material in all known processes, should be homogeneous according to its grain size, have minimal moisture and not form lumps.
The process for the production of powder is in many cases an extremely complicated and expensive operation, while in a number of cases the powder obtained is inferior in quality to the granulated starting polymer. In addition, the powdery polymer has a well-developed surface and is therefore more exposed to the damaging effects of the atmosphere, such as photo destruction or oxidation.
All known methods are based on the heating of the surface to be sprayed to considerable temperatures which are above the melting and flow temperature of the polymeric starting material. In the gas flame process, the flame temperature of the gas burner z. B. 11000 C. This causes a thermal decomposition of the particles of the polymer powder, which come into direct contact with the overheated surface or the flame of the gas burner, while the particles of the polymer in the outer layer of the coating do not have enough heat to complete them Melting and deliquescing.
Another disadvantage of the known methods is their poor performance due to the impossibility of obtaining coatings of greater thickness in one pass.
In a number of cases gaps were also observed in the coatings, which are the root cause of poor strength of such coatings.
The aim of the present invention is to eliminate the drawbacks mentioned.
Corresponding to the stated goal, the task was set to develop a new method for applying coatings made of polymeric materials, which makes it possible to produce solid coatings with good adhesion on any surface of various materials.
The problem posed was achieved by the method according to the invention for applying coatings of polymeric materials to the surface of products by spraying on, in that the polymer is heated to a temperature which is higher than its melting point and the resulting melt is approached with the aid of compressed gas Coating product surface is sprayed on, with the jet of the polymer to be sprayed on, flowing out of the nozzle, being additionally heated.
A preferred embodiment of the invention is the heating of the polymer and its spraying by injection pressure processes.
In order to spray the polymer melt more effectively onto the surface to be coated and to keep the temperature of the melt constant within a narrow temperature range, the melt is fed to the flow of the heated press gas.
Another variant of the invention is that the jet of the polymer flowing out of the nozzle and to be sprayed on is heated by a heat jet stream, which enables the creation of a more uniform temperature gradient of the gas-polymer jet and improves the thermal conditions for the formation of the coating on the substrate will.
To prevent the polymer from being oxidized when it is sprayed onto the surface, the compressed gas used is advantageously a gas which is inert to the polymer to be sprayed on, e.g. B. nitrogen.
The procedure can be carried out as follows:
The thermoplastic polymer of any grain size is converted into the molten state in extruders or devices with piston-cylinder systems and sprayed onto the product surface by the compressed gas with the aid of a compressed air injection nozzle in the form of a gas-polymer jet, which if necessary by a heat jet stream can be heated. The surface to be sprayed can be heated beforehand by any desired method.
The inventive method for applying polymer coatings is the only method which enables such coatings with increased density, significant thickness and with high adhesion made of thermoplastics of any grain size on products of larger dimensions and complex configuration, on materials that must not be overheated, such as To apply concrete or cement mortar, as well as combustible materials such as wood or cardboard. The process is high performing, economical and technical.
The following examples are given to explain the process in more detail.
example 1
A polyamide coating was applied. Granulated polyamide of 8 x 6 x 2 mm was used as the raw material. The polyamide was transferred as a melt into a screw extruder with a cylinder diameter of 20 mm. The processing temperature in the injection pressure process for polyamide was 3300 C. The melt was then applied to the steel surface with the aid of the air pressure operated low pressure injection nozzle with a diameter of 2.5 mm and compressed air with a pressure of 1.5 at and a temperature of 2000 C. , which was previously processed with the sandblasting machine and has a temperature of 2200 C.
The results are as follows: Adhesion strength of the coating was 337 kg / cm3 molecular weight of the polyamide coating 15,700 specific gravity of the polyamide coating 1.09 presence of surface microcracks sen absence of destructive and non-destructive cracks
Gas inclusions none For comparison, a coating of the same polyamide, but as a finely dispersed powder with a particle size of 20 to 80 μm, was applied using the gas flame method.
The results are as follows: Adhesion strength of the coating was 259 kp / cm2 Molecular weight of the polyamide coating 12500 Specific gravity of the polyamide coating 1.01 Presence of surface microcracks yes presence of destructive cracks
Gas inclusions yes
Example 2
The application was carried out as described in Example 1, but cement mortar was used as the surface to be sprayed. The surface was heated to a temperature of 1400 ° C. The results are as follows: Adhesion strength of the polyamide over train carried 12.5 kp / cm2 for the gas flame method 6.8 kp / cm '
Example 3
A polyethylene coating was applied. Granulated polyethylene of 6 x 4 x 2 mm was used as raw material.
The granulated polyethylene was converted into melt in a screw extruder with a working cylinder diameter of 20 mm. The processing temperature in the injection pressure process of polyethylene was 2000 C. Then the melt was applied to the asbestos cement surface with the aid of a compressed air operated low pressure injection nozzle with a diameter of 1.5 mm and compressed air with a pressure of 1.0 at and a temperature of 1600 C. which had a temperature of 1400 C. The results were as follows: Adhesive strength of the polyethylene cover 8.9 kp / cm3 For comparison: Adhesive strength of the
Polyethylene coating, which was produced by the gas flame process 5.8 kp / cm3