DD160392A3 - Verfahren zur elektrostatischen innenbeschichtung von rohren und hohlkoerpern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Korrosions- und chemikalienbestaendigen Schutzueberzuegen auf den Innenflaechen von Rohren und Hohlkoerpern. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren hervorzubringen, das es ermoeglicht, mit geringem technischem Aufwand auch die Innenflaechen von Rohren und dreiseitig geschlossenen Hohlkoerpern mit kleiner Einfuehroeffnung und/oder komplizierter Innenkonfiguration elektrostatisch mit Pulver zu beschichten. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, mittels dessen auf eine generelle Vorerwaermung des Werkstueckes auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Beschichtungspulvers sowie auf die Verwendung hochspannungsfuehrender Elektroden, den Einsatz von Inertgas und einer Rueckgewinnungsanlage verzichtet werden kann. Gemaess der Erfindung wird die Aufgabe dadurch geloest, dass zur Pulverbeschichtung eine Spruehlanze mit einem elektrokinetischen Aufladeorgan im Spruehkopf vorzugsweise axial in den mit der Innenkonfiguration angepasster Geschwindigkeit in den Hohlkoerper eingefahren und waehrend der Beschichtung der Aufladestrom gemessen und als Regelgroesse zur Einstellung der das Aufladeorgan durchstroemenden Luftmenge verwendet wird.

Description

Titel der Erfindung:

Verfahren zur elektrostatischen Innenbeschichtung von Rohren und Hohlkörpern

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von korrosions- und chemikalienbeständigen Schutzüberzügen auf den Innenflächen von Rohren und Hohlkörpern und ist vorzugsweise anwendbar zur Plast- und Emailbeschichtung von Metallrohren mit einem Durchmesser von I5 mm bis ca. 400 mm und entsprechenden Hohlkörpern mit kleiner EinführÖffnung, wie Druckgasflaschen, Feuerlöscher, Hydraulikbehälter, Siphons u. ä.

Charakterstik der bekannten technischen Lösungen:

Es sind Verfahren zur elektrostatischen Innenbeschichtung von Rohren größeren Durchmessers bekannt, wie in der DD-AP 84 142 beschrieben, bei denen ein oder mehrere an Hochspannung angeschlossene Spritzköpfe durch das Rohr gezogen werden. Als Beschichtungsmaterial kommen dabei flüssige Anstrichstoffe oder Plastpulver zum Einsatz. Die Anwendungsmöglichkeiten der gegenwärtig bekannten elektrostatischen Pulverbesohiohtungsverfahren für Rohre und Hohlkörper sind jedoch stark begrenzt. Die hochspannungsgespeisten Sprühgeräte erfordern aufgrund ihrer funktionsbedingten Abmessungen eine relativ große EinführÖffnung, zum anderen erzeugt die hohe Feldstärke an der beschichteten Wandfläche eine Rückionisation, so daß ein Teil der versprühten Pulverwolke entladen

wird. Die ungeladenen Pulverteilchen haften nicht elektrostatisch, sondern würden sich mechanisch ablagern. Sie müssen deshalb, damit sie nicht zu Schichtstörungen führen, abgesaugt werden, was Insbesondere bei dreiseitig geschlossenen Hohlkörpern mit Schwierigkeiten verbunden und bei komplizierter Innenflächenkonfiguration überhaupt nicht realisierbar ist.

Bei den bisher eingesetzten Verfahren zur Pulverbeschichtung, wie im DD-WP 111 332 und in den DE-OS 2 344 860, 2 433 773, 2 724 031 beschrieben, wird der Hohlkörper mindestens so weit erhitzt, daß das aufgesprühte Beschichtungspulver sofort aufschmilzt. Die Gefahr einer möglichen Entzündung des Pulver-Gas-Gemisches im Inneren des Hohlkörpers durch einen Funkenüberschlag zwischen der Hochspannungszuführung bzw. Koronaelektrode und der geerdeten Innenwand erfordert durch den notwendigen Einsatz von Inertgas zusätzlichen technischen und ökonomischen Aufwand.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren hervorzubringen, das es ermöglicht, mit geringem technischen Aufwand auch die Innenflächen von Rohren und Hohlkörpern mit komplizierter Innenflächenkonfiguration bzw. bei dreiseitig geschlossenen Hohlkörpern elektrostatisch mit Pulver zu beschichten.

Das Wesen der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrostatischen Innenbeschichtung von Rohren und Hohlkörpern zu entwickeln, mittels dessen auf eine generelle Vorerwärmung des Werkstücks auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Beschichtungspulvers sowie auf die Verwendung hoohspannungsführender Elektroden, den Einsatz von Inertgas und einer Pulverrückgewinnungsanlage verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung daduroh gelöst, daß zur Pulverbeschichtung eine Sprühlanze mit einem vorzugsweise un-

mittelbar vor dem Sprühkopf angeordneten elektrokinetischen Aufladeorgan vorzugsweise axial eingefahren wird· Ferner wird die das elektrokinetische Aufladeorgan durchströmende Luftbzw. Gasmenge so hoch eingestellt, daß sämtliche Pulverteilchen die zur elektrischen Haftung erforderliche Mindestladung erhalten. Zur Gewährleistung dieser Mindestladung wird der Aufladestrom durch Messung des Stromes zum elektrokinetischen Aufladeorgan der Sprühlanze oder des Erdableitstromes am Hohlkörper kontrolliert und der Meßwert als Regelgröße zur Einstellung der das elektrokinetische Aufladeorgan durchströmende Luft- oder Gasmenge verwendet. Erfindungsgemäß wird mittels einer Regelschaltung die das elektrokinetische Aufladeorgan durchströmende Luft- bzw. Gasmenge so hoch eingestellt, daß der Aufladestrom den sich nach der Zahlenwertgleichung

mit

M - Pulverdurchsatz in

M d - mittlerer Teil-

. e chendurchmesser

in μπι % - Dichte des Pulvers in g/cnr

ergebenden Grenzwert I in μΑ erreicht oder übersteigt. Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Hohlkörper vor der Beschichtung in eine senkrechte Stellung mit der Einführöffnung naoh unten gebraoht wird, während der Beschichtung rotiert tfnd in einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsform der Erfindung vor oder während der Beschichtung erwärmt wird, bei thermoreaktiven Beschiohtungsmaterialien vorzugsweise auf eine Temperatur wenig unterhalb des Reaktionsbeginns·

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Beschichtungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Prinzip der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbaren Anlage besteht aus einer ein elektrokinetisohes Aufladeorgan nach DD-WP 106 308 aufweisenden Sprühlanze 1, die in das zu beschichtende Rohr 2 eingefahren wird. Das Beschichtungspulver wird pneumatisch einem Vorratsbehälter 3 entnommen und über eine Schlauchleitung der Sprühlanze 1 zugeführt, wobei die zur Pulverförderung eingesetzte Luftmenge über ein pneumatisches Stellglied 4 steuerbar ist. Über ein elektrisch/pneumatisches Stellglied 5 wird die dem elektrokinetischen Aufladeorgan der Sprühlanze 1 zugeführte Blasluft gesteuert. Zur Innenbeschichtung eines Rohres oder flaschenförmigen Hohlkörpers 2 wird die Sprühlanze 1 zentrisch durch das Rohr bzw. den Hohlkörper von der Einführöffnung bis in die Nähe des Rohrendes bzw. der Bodenfläche des Hohlkörpers hin- und zurückgeführt, wobei der Pulverauftrag während des Rücklaufes oder während einer ein- oder mehrmaligen Hin- und Herbewegung erfolgt. Vom Einschalten bis zum Ausschalten der Pulverförderung wird mittels der elektronischen Meßschaltung der Aufladestrom gemessen und über die Steuerschaltung 7 sowie das elektrisch/pneumatische Stellglied 5 der Blasluftdruck so hoch eingestellt, daß der für die vollständige Pulveraufladung erforderliche Aufladestrom überschritten wird und in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt oder daß beim Unterschreiten des erforderlichen Mindeststromes zur Veranlassung einer Handsteuerung ein Signal über den Signalgeber 8 abgegeben wird. Die Strommessung kann erfindungsgemäß auch zur Kontrolle der Pulverfördermenge benutzt werden* Als Mindestgröße für den Aufladestrom erhält man z. B. für ein duroplastisches Beschichtungspulver mit der mittleren Korngröße d 60 μιη und einer Dichte £ « 1,35 g onT* bei einem vorgegebenen Durchsatz von M - 4,5 kgh nach der Zahlenwertgleichung gemäß Punkt 2 des Erfindungsanspruchs einen Wert von I - 0,5 μΑ.

In einer modifizierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zu beschichtende Hohlkörper 2, z. B. eine Stahlflasche oder ein Rohr, vor der Beschichtung in die senkrechte Lage mit der Einführöffnung nach unten gebracht und die Sprühlanze 1 vertikal eingeführt. Zur Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke längs des

TJmfanges kann der Hohlkörper bzw. das Rohr 2 rotieren. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, zur Erhöhung der auftragbaren Schichtdicke den zu beschichtenden Körper vor oder während der Beschichtung zu erwärmen, bei thermoreaktiven Plastwerkstoffen vorzugsweise bis zu einer Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des pulverförmigen Beschichtungsmaterials und dem Reaktionsbeginn der Vernetzung, so daß zwar die Grundschicht anschmilzt, jedoch nicht härtet und die übrige Schicht als Pulverschicht aufgebaut wird und so die Fließfähigkeit der gesamten Pulverbeschichtung bei der thermischen Nachbehandlung erhalten bleibt.

Während des Besohichtungsvorganges ist die Versс hi ebungsgeschwindigkeit der Sprühlanze bzw. des zu beschiohtenden Hohlkörpers der Konfiguration seiner Innenflächen angepaßt. Die Relativgeschwindigkeit ergibt sich nach der Beziehung

M ΔΧ

s . 9 ΔΑ

während die Sprühlanze in dem oder den Umkehrpunkten in der Nähe der Boden- und Halsfläche gestreckter Hohlkörper über die Haltezeit

^ZE = · ^ab,H

verharrt, wobei δ Α die Zunahme an Beschichtungsflache pro Wegelement δχ der Sprühlanze, η die Gesamtzahl der Hin- und der Rückbewegung und Ag ^ die hinter der Sprühlanze verbleibende Boden- bzw. Halsfläche ist.

Die mittels einer Regelschaltung gesteuerte elektrische Pulveraufladung und die der jeweiligen Beschichtungsflache angepaßte Relativgeschwindigkeit der Sprühlanze 1 gewährleisten, daß der Schichtbildungsprozeß an allen Stellen vor dem Erreichen der Sättigungsschichtdicke abgeschlossen ist und alle versprühten Pulverteilchen an der Wandfläche haften. Damit wird ein Auftragswirkungsgrad von nahezu 100 % erreicht, so daß keine Rückgewinnungsanlage für das Beschichtungspulver erforderlich ist.

Mit dem Einsatz von nach dem elektrokinetischen Aufladeprinzip arbeitenden Sprühlanzen 1 ist weiterhin der Vorteil verbunden, daß diese keine hochspannungsführenden Teile enthalten. Da sich von den aufgeladenen Isolierstoffflächen der

Sprühlanze 1 aber keine für ein Pulver-Luft-Gemisch zündfähigen Funken ausbilden können, kann auf den kostspieligen Einsatz von Inertgas und aufwendige Sicherheitseinrichtungen verzichtet werden.

Claims (5)

- 7 -Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur elektrostatischen Innenbeschichtung von Rohren und Hohlkörpern mit einer oder mehreren Einführöffnungen, wobei das Beschichtungsmaterial in Pulverform aufgesprüht und anschließend oder gleichzeitig zu einem Plastoder Emailüberzug eingeschmolzen wiru, gekennzeichnet dadurch, daß zur Pulverbeschichtung eine mit einem elektrokinetischen Aufladeorgan ausgestattete Sprühlanze (1) vorzugsweise axial in den Hohlkörper eingefahren und zur Erreichung der für die elektrostatische Haftung sämtlicher Pulverteilchen erforderlichen Mindestladung der Aufladestrom durch Messung des Stromes zum elektrokinetischen Aufladeorgan der Sprühlanze (1) oder des Erdableitstromes am Hohlkörper (2) kontrolliert wird und als Regelgröße für die Einstellung der das elektrokinetische Aufladeorgan durchströmenden Luft- oder Gasmenge dient.

2. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß mittels einer Regelschaltung (4 bis 7) die das elektrokinetische Aufladeorgan durchströmende Luft- bzw. Gasmenge so hoch eingestellt wird, daß der Aufladestrom I den sich nach der Zahlenwertgleichung

mit M - Pulverdurchsatz in kg h
d - mittlere Korngröße in μπι
f - Dichte des Beschichtungsstoff«»s in g cm ^J

in μΑ ergebenden Grenzwert erreicht oder übersteigt.

3· Verfahren nach Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Hohlkörper (2) vor der Beschichtung in eine Lage mit der Einführöffnung nach unten gebracht wird.

4. Verfahren nach Pkt. 1 bis 3> gekennzeichnet dadurch, daß der Hohlkörper (2) während der Beschichtung rotiert.

5. Verfahren nach Pkt. 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß beim Einsatz von thermoreaktiven Beschichtungspulvern der Hohlkörper (2) vor oder während der Beschichtung auf eine Temperatur unterhalb des Reaktionsbeginns der Vernetzung erwärmt wird.

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