CH641399A5

CH641399A5 - Process for applying thermoplastic coatings onto metallic articles

Info

Publication number: CH641399A5
Application number: CH140380A
Authority: CH
Inventors: Hans Walter; Karl Hirn; Heinz Kohlbacher
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1984-02-29
Also published as: IT1129973B; DD149258A5; AT369772B; DE3002336C2; HU178382B; ATA143179A; IT8019501A0; DE3002336A1; CS229631B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von Überzügen aus thermoplastischen Kunststoffen auf metallische Gegenstände, insbesondere Rohre, bei welchem zuerst eine erste Schicht aus thermoplastischen Kunststoffen aufgebracht wird, und in der Folge die Aussenhaut dieser Schicht auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen Kunststoffes erhitzt wird und eine zweite Beschichtung aus thermoplastischem Kunststoff mechanisch oder elektrostatisch aufgesprüht wird. Derartige Beschichtungen von Metallgegenständen mit thermoplastischen Kunststoffen dienen in erster Linie dem Zweck eines Korrosionsschutzes. An das Material dieser Beschichtung wird eine Reihe verschiedener Anforderungen gestellt, von welchen vor allem Witterungsfestigkeit, UV-Stabilität, Stabilität gegen Spannungsrisskorrosion und thermische Stabilität genannt werden sollen. In vielen Fällen ist es aber nun erwünscht, die Aussenhaut eines solchen Gegenstandes in einer bestimmten Farbe anzufertigen, die genormt sein kann. Erdverlegte Gasrohre, die Erdgas führen, sollen beispielsweise die Kennfarbe gelb tragen. Ein Lackieren von kunststoffbeschichteten Gegenständen ist in den meisten Fällen nicht möglich und führt darüber hinaus nur zu schlecht haftenden und leicht zerstörbaren Kennzeichnungen. The invention relates to a method for applying coatings of thermoplastic to metallic objects, in particular pipes, in which a first layer of thermoplastic is applied first, and subsequently the outer skin of this layer to a temperature above the softening point of the thermoplastic is heated and a second thermoplastic coating is sprayed on mechanically or electrostatically. Such coatings of metal objects with thermoplastic plastics serve primarily the purpose of corrosion protection. A number of different requirements are imposed on the material of this coating, of which weather resistance, UV stability, stability against stress corrosion cracking and thermal stability are to be mentioned above all. In many cases, however, it is now desirable to produce the outer skin of such an object in a specific color, which can be standardized. Underground gas pipes that carry natural gas should, for example, be colored yellow. Painting plastic-coated objects is not possible in most cases and, moreover, only leads to badly adhering and easily destructible markings.

Ein Einfärben des gesamten Materials der Beschichtung ist vor allen Dingen deshalb mit Schwierigkeiten verbunden, weil viele Farbstoffe nicht die erforderliche Beständigkeit aufweisen und dadurch bei ihrer Zersetzung die Korrosionsschutzschicht zerstören würden und insbesondere dem thermoplastichen Kunststoff nicht die erforderliche UV-Stabilität verleihen, wie es bei gelben Farbstoffen der Fall ist. Coloring the entire material of the coating is particularly difficult because many dyes do not have the required resistance and would destroy the corrosion protection layer when they decompose and, in particular, do not give the thermoplastic plastic the required UV stability, as is the case with yellow ones Dyes is the case.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Beschichten von Metallgegenständen, insbesondere Stahlrohren mit thermoplastischen Kunststoffen, zu schaffen, bei welchem die Aussenhaut des beschichteten Gegenstandes in beliebiger Weise, beispielweise durch Farbgebung, gekennzeichnet werden kann, ohne dass die Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Gegenstandes leidet. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass die erste Schicht aus schwarz eingefärbtem Kunststoff aufgebracht und als Korrosionsschutzschicht ausgebildet wird, und dass die zweite Beschichtung in einer für den Korrosionsschutz nicht ausreichenden Stärke von höchstens Vio der Stärke der Korrosionsschutzschicht aufgetragen wird, wobei als thermoplastischer Kunststoff für die zweite Beschichtung ein eingefärbter Kuns-stoff eingesetzt wird. Die Dicke der ersten Beschichtung kann hiebei beispielweise 2 mm betragen und diese erste Beschichtung kann alle diejenigen Füllstoffe enthalten, welche die gewünschten Eigenschaften des Kunststoffes der Korrosionsschutzschicht in vorteilhafter Weise beeinflussen. In vorteilhafter Weise wird mit Russ schwarz eingefärbtes Polyäthylen für diese erste Beschichtung gewählt. Schwarzes Polyäthylen, welches mit Russ eingefärbt ist, zeichnet sich durch eine besondere UV-Stabilität, chemische Stabilität und gute thermische Eigenschaften aus. Erst mit der zweiten Beschichtung, welche an die erste Beschichtung angefrittet wird und in der Folge zur Erzielung einer glatten Aussenhaut über den Schmelzpunkt des thermoplastischen Kunststoffes der Schmelzpunkt des thermoplastischen Kunststoffes der zweiten Beschichtung hinaus erhitzt werden kann, werden die gewünschten Farbpigmente aufgebracht und selbst wenn diese zweite Beschichtung sich bei UV-Einstrahlung oder Witterungseinflüssen zersetzen sollte, wird die Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Gegenstandes nicht gefährdet. Durch die Wahl einer derartigen schwarzen und in hohem Masse stabilisierten Korrosionsschutzschicht wird aber nun nicht nur die Korrosionsbeständigkeit z.B. des Rohres erhöht. Im Zusammenhang mit einer auf diese Korrossionsschutzschicht nachträglich aufgebrachten Farbdeckschicht in einer für den Korrosionsschutz nicht ausreichenden Stärke von höchstens Vio der Stärke der Korrosionsschutzschicht ergibt sich eine geringe UV-Belastung der Deckschicht und damit eine längere Haltbarkeit und Farbbeständigkeit von überaus dünnen, lediglich der Kennzeichnung dienenden zusätzlichen Beschichtungen, Dünne Beschichtungen sind im Falle einer Ausbildung aus Kunststoff immer durchscheinend und UV-Strah-len, welche durch die Farbkennzeichnungsschicht durchdringen, werden nun von der schwarzen Korrossionsschutzschicht absorbiert und nicht reflektiert. Durch die überaus dünne Farbkennzeichnungsschicht werden auch Streueffekte in der zweiten Beschichtung sehr gering gehalten und die Haltbarkeit der Farbschicht, insbesondere ihre Farbbeständigkeit wird auch bei überaus grosser UV-Einstrahlung über wesentlich längere Zeiträume sichergestellt. Die zweite Beschichtung kann hiebei bereits auf die noch nicht aufgeschmolzene Haut des nur angefritteten thermoplastischen Kunststoffes aufgebracht werden und besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff der gleichen Art wie der thermoplastische Kunststoff der ersten Beschichtung. Das Aufbringen der zweiten Beschichtung erfolgt mechanisch oder durch elektrostatische Aufsprühen und diese zweite Beschichtung enthält die gewünschten Farbpigmente. Wenn die zweite Beschichtung unmittelbar nach dem Anfritten der ersten Beschichtung aufgetragen wird, verschmelzen beide Kunsts-toffschichten aufgrund des Wärmeinhaltes des Metallgegenstandes und einer zusätzlichen Erwärmung an der Aussenseite, beispielsweise durch Strahlungswärme, miteinander, ohne dass sich die Farben mischen, so dass die äussere Schicht in der gewünschten Farbe erscheint. The invention has now set itself the task of creating a method for coating metal objects, in particular steel pipes with thermoplastic materials, in which the outer skin of the coated object can be characterized in any way, for example by coloring, without the corrosion resistance of the coated Object suffers. To achieve this object, the invention essentially consists in that the first layer of black-colored plastic is applied and formed as a corrosion protection layer, and that the second coating is applied in a thickness that is not sufficient for corrosion protection, at most Vio the thickness of the corrosion protection layer, wherein a colored plastic is used as the thermoplastic for the second coating. The thickness of the first coating can be, for example, 2 mm and this first coating can contain all those fillers which have an advantageous effect on the desired properties of the plastic of the corrosion protection layer. Black colored with carbon black is advantageously chosen for this first coating. Black polyethylene, which is colored with carbon black, is characterized by special UV stability, chemical stability and good thermal properties. Only with the second coating, which is fritted onto the first coating and subsequently the melting point of the thermoplastic plastic of the second coating can be heated beyond the melting point of the thermoplastic to achieve a smooth outer skin, are the desired color pigments applied, and even if they do second coating should decompose under UV radiation or weather influences, the corrosion resistance of the coated object is not endangered. By choosing such a black and highly stabilized corrosion protection layer, it is not only the corrosion resistance e.g. of the pipe increased. In connection with a paint covering layer subsequently applied to this corrosion protection layer in a thickness of at most Vio of the thickness of the corrosion protection layer which is not sufficient for the corrosion protection, there is a low UV exposure of the covering layer and thus a longer durability and color stability of extremely thin, serving only for labeling Coatings, thin coatings are always translucent in the case of a plastic construction, and UV rays that penetrate through the color coding layer are now absorbed by the black corrosion protection layer and not reflected. Due to the extremely thin color marking layer, scattering effects in the second coating are also kept very low and the durability of the color layer, in particular its color fastness, is ensured even over extremely long periods of time, even with extremely high UV radiation. The second coating can already be applied to the not yet melted skin of the only fritted thermoplastic and is preferably made of a thermoplastic of the same type as the thermoplastic of the first coating. The second coating is applied mechanically or by electrostatic spraying, and this second coating contains the desired color pigments. If the second coating is applied immediately after the first coating has been fritted, the two plastic layers merge with one another due to the heat content of the metal object and additional heating on the outside, for example by radiant heat, without the colors mixing, so that the outer layer appears in the desired color.

Vorzugsweise wird so vorgegangen, dass der Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffes für die zweite Beschichtung um höchstens 50 ' C, vorzugsweise höchstens 20° C, vom Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffes der Korrosionsschutzschicht abweicht, vorzugsweise gleich ist. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass der in vielen Fällen wesentlich teurere angefärbte Kunststoff in geringeren Mengen verwendet werden kann. The procedure is preferably such that the softening point of the thermoplastic material for the second coating deviates from the softening point of the thermoplastic material of the corrosion protection layer by at most 50 ° C., preferably at most 20 ° C., preferably the same. In addition, there is the advantage that in many cases the much more expensive colored plastic can be used in smaller quantities.

Das Beschichten von Rohren mit einer Korrosionsschutzschicht kann zu einem Zeitpunkt erfolgen, bevor noch eine Korrosion begonnen hat, da auf diese Weise aufwendige Reinigungsschritte erspart werden. Die Anforderungen bezüglich der Farbe der Überzugsschicht liegen nun meistens zu diesem Zeitpunkt noch nicht fest, Pipes can be coated with a corrosion protection layer at a point in time before corrosion has started, since this saves time-consuming cleaning steps. The requirements regarding the color of the coating layer are usually not yet defined at this point in time,

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

641 399 641 399

so dass die Lagerhaltung Schwierigkeiten macht, wenn beschichtete Rohre von vornherein in verschiedenen Farben hergestellt werden. Die Erfindung ermöglicht nun, die Metallgegenstände, beispielsweise die Rohre, zum günstigsten Zeitpunkt zu beschichten und dann zu einem späteren Zeitpunkt vom Lager weg die Metallgegenstände s bzw. Rohre mit beliebig gefärbten Überzugsschichten zu versehen. so that warehousing is difficult if coated pipes are manufactured in different colors from the outset. The invention now makes it possible to coat the metal objects, for example the pipes, at the most favorable time and then to provide the metal objects or pipes with any colored coating layers at a later time away from the warehouse.

Die Stärke der zweiten Beschichtung kann hiebei auf das geringste für die Erzielung der Farbwirkung ausreichende Mass beschränkt werden und es genügt, eine Stärke von höchstens 200 |im, vorzugsweise 150 bis 200 |im, vorzusehen. io The thickness of the second coating can be limited to the minimum that is sufficient to achieve the color effect and it is sufficient to provide a thickness of at most 200 μm, preferably 150 to 200 μm. io

Als material für die erste oder zweite Beschichtung können in erster Linie thermoplastische Kunststoffe, wie z.B. Polyäthylen, PVC, Polyamide od.dgl. verwendet werden. The material for the first or second coating can primarily be thermoplastics, such as Polyethylene, PVC, polyamides or the like. be used.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. 15 The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. 15

Erdverlegte Stahlrohre, welche z.B. Erdgas führen sollen, werden durch Beschichten mit Polyäthylen vor Korrosion geschützt. Das Aufbringen der Polyäthylenschicht kann z.B. durch das sogenannte Wirbelsinterverfahren in bekannter Weise erfolgen. Stahlrohre, deren Oberfläche z.B. durch Sandstrahlen metallisch blank gemacht wurden, werden nach dem Auftrag eines Haftvermittlers durch Induktion in bekannter Weise auf Sintertemperatur erhitzt. Diese Rohre werden nun in ein Wirbelsinterbecken gebracht, indem Kunststoff in Schwebe gehalten wird. Durch die Eigenwärme des Materials frittet nun der Kunststoff, beispielsweise schwarzes Polyäthylen, an das Rohr an. Wärmeinhalt und Tauchdauer ergeben dabei in bekannter Weise die Dicke der angefritteten Kunststoffschicht. Dabei werden Schichtdicken bis zu etwa 2 mm erzielt. Nach dem Anfritten des schwarzen Kunststoffes wird nun gelbes Polyäthylen auf mechanische oder elektrostatische Weise aufgesprüht. Durch die Eigenwärme der Rohre und ein Nachwärmen in einem Nachsinterofen verschmelzen die beiden Schichten, bis die Oberfläche völlig glatt in der gewünschten Farbe, in diesem Beispiel gelb,: erscheint. Durch die in der Regel bis zu 2 mm starke schwarze Grundschicht von Polyäthylen ist die Beschichtung dieser Rohre besonders UV-stabil, wärmestabil usw. Die gelbe Deckschicht ist die Kennfarbe für Gas. Sie kann auch nur in Form einer farbigen gelben Spirale auf das Rohr aufgeschmolzen sein. Underground steel pipes, which e.g. Natural gas should be protected against corrosion by coating with polyethylene. The application of the polyethylene layer can e.g. by the so-called vortex sintering process in a known manner. Steel pipes, the surface of which e.g. were made metallic bright by sandblasting, are heated to the sintering temperature by induction in a known manner after the application of an adhesion promoter. These pipes are now brought into a sintered pool by holding plastic in suspension. Due to the inherent heat of the material, the plastic, for example black polyethylene, frits on the pipe. The heat content and immersion time in a known manner result in the thickness of the plastic layer that has been fritted. Layer thicknesses of up to approximately 2 mm are achieved. After the black plastic has been fritted, yellow polyethylene is sprayed on mechanically or electrostatically. Due to the inherent heat of the pipes and reheating in a post-sintering furnace, the two layers merge until the surface appears completely smooth in the desired color, yellow in this example: Due to the black base layer of polyethylene, which is usually up to 2 mm thick, the coating of these pipes is particularly UV-stable, heat-stable, etc. The yellow cover layer is the identification color for gas. It can also be melted onto the tube in the form of a colored yellow spiral.

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Claims

641 399 PATENT CLAIMS

1. A method for applying coatings of thermoplastic materials to metallic objects, in particular pipes, in which a first layer of thermoplastic materials is applied first, and subsequently the outer skin of this layer is heated to a temperature above the softening point of the thermoplastic material and one second coating of thermoplastic plastic is sprayed on mechanically or electrostatically, characterized in that the first layer of black-colored plastic is applied and formed as a corrosion protection layer, and in that the second coating is of insufficient thickness for the corrosion protection of the highest Vio of the thickness of the corrosion protection layer, is applied, a colored plastic being used as the thermoplastic for the second coating.

2. The method according to claim 1, characterized in that a thermoplastic is selected for the second coating, the softening point of which deviates by at most 50 ° C, preferably at most 20 ° C, from the softening point of the thermoplastic material of the corrosion protection layer, is preferably the same.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the second coating is applied in a thickness of 150 to 200 µm.

4. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the objects after the second coating are heated at least superficially above the melting point of the thermoplastic material of the second layer.