DD220238A5 - Verfahren zum beschichten von metallischen formkoerpern mi polyaethylen - Google Patents

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DD220238A5
DD220238A5 DD83257877A DD25787783A DD220238A5 DD 220238 A5 DD220238 A5 DD 220238A5 DD 83257877 A DD83257877 A DD 83257877A DD 25787783 A DD25787783 A DD 25787783A DD 220238 A5 DD220238 A5 DD 220238A5
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DD83257877A
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Walter Stucke
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Mannesmann Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B05D7/148—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies using epoxy-polyolefin systems in mono- or multilayers

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUM BESCHICHTEN VON METALLISCHEN FORMKOERPERN, INSBESONDERE VON ROHREN UND ROHRFORMSTUECKEN, MIT POLYAETHYLEN, WOBEI DIE OBERFLAECHE DER GEREINIGTEN UND ERWAERMTEN FORMKOERPER ZUNAECHST MIT EINEM EPOXYHARZ/HAERTER-GEMISCH GRUNDIERT WIRD, DANN DARAUF AETHYLENCOPOLYMERISAT ALS KLEBER UND ANSCHLIESSEND ALS AEUSSERE DECKSCHICHT POLYAETHYLEN AUFGEBRACHT WIRD. UM AUF METALLISCHE FORMKOERPER, INSBESONDERE ROHRFORMSTUECKE UND ROHRE, AUCH WENN DIESE BEREITS EINE WAERMEEMPFINDLICHE INNENBESCHICHTUNG AUFWEISEN, EINE AUS EINER GRUNDSCHICHT AUS EPOXYHARZ, EINER AEUSSEREN DECKSCHICHT AUS POLYAETHYLEN UND EINEM DAZWISCHEN LIEGENDEN KLEBER AUS AETHYLENCOPOLYMERISAT BESTEHENDE ISOLIERUNG VON HOHER SCHAELFESTIGKEIT AUFTRAGEN ZU KOENNEN, WIRD DER FORMKOERPER AUF 80 GRAD CELSIUS ERWAERMT, DAS EPOXYHARZ/HAERTER-GEMISCH ELEKTROSTATISCH AUF DEN FORMKOERPER AUFGESPRUEHT UND SO LANGE ERWAERMT, BIS SICH DIE REAKTIONSPRODUKTE VERFLUECHTIGT HABEN. AETHYLENCOPOLYMERISAT-PULVER AUFGESPRUEHT UND AUFGESCHMOLZEN UND DER FORMKOERPER AUF RAUMTEMPERATUR ABGEKUEHLT WIRD.

Description

— Ί
Berlin, den 19* 6. 84 AP F 16 B/257 877 2
Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkorpern mit Polyäthylen \
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkorpern, insbesondere von Rohren und Rohrformstücken, mit Polyäthylen·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Für die Isolierung, insbesondere von im Erdreich verlegten Stahlrohren, hat sich eine aus im Prinzip drei Schichten bestehende Kunststoffumhüllung als besonders geeignet erwiesen* Die Umhüllung besteht aus einer als Haftvermittler auf das Stahlrohr aufgebrachten gehärteten Epoxyharz-Schieht, einer diese bedeckenden Kleberschicht aus einem Äthylencopolymerisat und schließlich aus einer äußeren Ummantelung aus Polyäthylen.
Dieser 3-schichtige Aufbau der Ummantelung ist bekannt aus der DE-PS 19 65 802, die ein Verfahren für das Aufbringen des Kunststoffs auf Stahlrohre beschreibt· Auf das vorzugsweise auf 140 - 200 0C erwärmte Stahlrohr wird ein bei diesen Temperaturen aushärtendes Epoxyharz aufgespritzt»
Während des Aushärtens wird um das Rohr auf die Epoxyharz-Schieht ein extrudiertes Folienband aus einem Äthylencopolymerisat gewickelt» das als Haftkleber für ein weiteres um das Rohr zu wickelndes extrudiertes Folienband aus Polyäthylen dient. Dieses Verfahren ist nicht für eine wirt-
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schaftliche maschinelle Umhüllung von Rohrforrastücken geeignet wegen der dabei erforderlichen komplizierten Bewegungsabläufe bein» Wickelvorgang zum Aufbringen der Folienbänder· Ebenso scheidet es wegen zu starker Erwärmung aus für die Umhüllung von Formkörpern, die bereits mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehen sind»
Ein für metallische Rohre mit wärmeempfigdlicher Innenbeschichtung geeignetes Umhüllungsverfahren mit dem genannten 3-schichtigen Aufbau ist in der DE-PS 22 22 911 angegeben. Hierbei wird die Epoxyharz-Grundschicht bei einer Temperatur des Rohres von 70 - 90 C aufgetragen« Die Kleberschicht aus Äthylencopolymerisat und die äußere Deckschicht aus Polyäthylen werden als Doppelschlauch extrudiert und auf die Grundschicht aufgebrachtj, wobei die Wärme des Doppelschlauches für eine schnelle Aushärtung des Epoxyharzes nicht ausreicht» Diese erfolgt vielmehr bei Raumtemperatur innerhalb von 24 Stunden. Auch dieses Verfahren eignet sich wegen der von der zylindrischen Form abweichenden Geometrie von Rohrformstücken und wegen der langen Aushärtezeiten in der Regel nicht für deren Beschichtung*
Weiterhin ist aus der DE-PS 22 57 135 bekannt* ein zu ummantelndes Stahlrohr auf 80 0C zu erwärmen und elektrostatisch mit einem lösungsmittelhaltigen Epoxyharz-Härter-Gemisch in einer Dicke von etwa 100 /Um zu beschichten«
Auf diese Grundschicht wird dann die innere Äthylencopolymerisat-Schicht und die äußere Polyäthylen-Schicht durch Aufrecken eines ext'rudierten Doppelschlauches oder Umwickeln mit extrudierten Folienbändern aufgebracht« Nach Abkühlung des ummantelten Rohres auf eine mittlere Rohrtemperatur von
40 0C wird die Oberfläche des Kernrohres induktiv auf etwa 240 0C erwärmt* wobei sich eine mittlere Rohrtemperatur von 100 0C einstellt. Hierdurch kann die Epoxyharz-Grundierüng in wenigen Sekunden aushärten» Auch dieses Verfahren ist wegen der Art des Aufbringens der inneren Äthylencopolymerisat-Schicht und der äußeren Polyäthylen-Schicht aus geometrischen Gründen nicht für die Beschichtung von Rohrformstücken geeignet*
Ein wichtiges Qualitätsmerkmal einer Kunststoffbeschichtung ist ihre Schälfestigkeit« Die Schälfestigkeit einer mehrschichtigen Kunststoffisolierung wird durch innere Spannungen und den abrupten Übergang zwischen den verschiedenen Schichten beeinträchtigt. Im Schälversuch an Stahlrohren, die nach den vorgenannten Verfahren beschichtet wurden* erfolgt im Regelfall eine Trennung im Obergangsbereich der einzelnen Kunststoffschichten. Die Verbindung zwischen der Epoxyharz-Grundschicht und dem Stahlrohr ist dabei am festesten; in der Schälfestigkeit zwischen den beiden thermoplastischen Schichten von Kleber (Athylencopolymerisat) und äußerer Umhüllung (Polyäthylen) sind durch geeignete Wahl der Verfahrensparameter (z· B# Temperaturführung) auch hohe Werte erzielbar.
Besonders gefährdet hinsichtlich der Schälfestigkeit ist dagegen der Öbergangs-bereich zwischen Duroplast und Thermoplast» also zwischen Epoxyharz-Grundschicht und Äthylencopolymerisat-Kleberschicht»
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Beschichten von
metallischen Formkörpern mit Polyäthylen zu schaffen, wodurch die Qualität der Kunststoffbeschichtung bezüglich der Schälfestigkeit bedeutend verbessert wird·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen» nach dem auf metallische Formkörper» insbesondere Rohrformstücke und Rohre* auch wenn diese bereits eine wärmeempfindliche Innenbeschichtung aufweisen» eine aus einer . Grundschicht aus Epoxyharz, einer äußeren Deckschicht aus Polyäthylen und einem dazwischen liegenden Kleber aus Äthylencopolymerisat bestehende Isolierung von hoher Schälfestigkeit aufgetragen werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,, daß zum,Beschichten von metallischen Fprmkörpern, insbesondere von Rohren und Rohrformstücken, mit Polyäthylen, wobei die Oberfläche der gereinigten und erwärmten Formkörper zunächst mit einem Epoxyharz/Härter-Gemisch grundiert wird» dann darauf Äthylencopolymerisat als Kleber und anschließend als äußere Deckschicht Polyäthylen aufgebracht wird*
a) der Formkörper auf mindestens 80 0C erwärmt wirdj
b) das Epoxyharz/Härter-Gemisch als Vorkondensat-Pulver, welches bei einer Temperatur von 145 - 155 0C innerhalb von 50 - 70 Minuten aushärtet* elektrostatisch auf die Oberfläche des Formkörpers in einer eine Schichtdicke von 30 bis 50 ,um ergebenden Menge aufgesprüht und dann auf eine Temperatur oberhalb 150 0C mittels einer von außen
wirkenden Wärmequelle so lange erwartet wird« bis die da-( bei entstehenden chemischen Reaktionsprodukte sich verflüchtigt haben;
c) während des dabei einsetzenden Aushärtens der Epoxyharz-Schicht vorgetrocknetes Äthylencopolymerisat-Pulver in einer oder mehreren Schichten, die zusammen eine Schichtdicke von mindestens 150 ,um ergeben^, elektrostatisch auf die Grundschicht aufgesprüht und nach dem Auftragen jeder Einzelschicht auf eine Temperatur von mindestens 180 0C durch eine von außen wirkende Wärmequelle erwärmt und aufgeschmolzen wird;
d) auf die erwärmte Äthylencopolymerisat-Schicht dann das Polyäthylen entweder in Pulverform elektrostatisch in einer eine Schichtdicke von mindestens 1,8 ram ergebenden Menge aufgesprüht und dann auf eine Temperatur zwischen 180 und 200 0C durch von außen aufgebrachte Wärme aufgeschmolzen oder bei Beschichtung von Rohren als Schlauchoder Wickelfolie extrudiert und auf die Oberfläche aufgetragen wird; ,
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e) die beschichteten Formkörper bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden*
Vorzugsweise wird ein Kleber aus Äthylencopolymerisat-Pulver mit einer Korngrößenzusamraensetzung von
ca* 70 % mit 30 ,um Korngröße* ca* 20 % mit 20 ,um Korngröße und ca* 10 % mit 10 ,um Korngröße
Es erweist sich als günstig, daß als Kleber ein Gemisch aus einem Äthylencopolyraerisat-Pulver und einem pulverförmiger Epoxyharz/Härter-Gemisch, dessen Gewiehtsanteil mindestens 30 % beträgt» in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 /umι ergebenden Menge aufgetragen wird»
Ebenso ist es sinnvoll, daß als Kleber ein auf 100 C vorgewärmtes Äthylencopolymerisat-Puiver, in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 /Um ergebenden Menge aufgetragen wird, dessen Körner jeweils schalenförmig durch ein Epoxyharz/Härter-Gemisch umschlossen sind.
Es ist auch möglich* daß als Kleber ein auf 100 C vorgewärmtes Äthylencopolymerisat-Puiver in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 ,um ergebenden Menge aufgetragen wird, dessen Körner jeweils einen Kern aus einem Epoxyharz-Härter-Geraisch aufweisen, der schalenförmig durch das Äthylencopolymerisat umschlossen ist«
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es von Vorteil, daß als Kleber ein aus Äthylencopblymerisat und Epoxyharz/Härter-Gemisch gebildetes Pulver, dessen Körner jeweils einen Kern von max· 50 /Um Durchmesser und jeweils eine Schale von 10 - 20 ,um Dicke aufweisen» aufgetragen wird.
Das Epoxyharz/Härter-Gemisch kann nach dem Auftragen vorzugsweise bis auf 190 - 210 0C erwärmt werden.
Es ist vorteilhaft, daß die einzelnen Schichten mittels Infrarotbestrahlung und/oder Heißluft erwärmt werden·
Gunstig ist* wenn der Äthylencopolyraerisat-Pulveranteil vor dem Auftragen jeweils 1,5 Stunden lang bei 70 0C vorgetrocknet wird.
Es ist auch möglich» daß ein mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehener metallischer Formkörper unmittelbar vor der Grundierung auf eine Temperatur von maximal 100 0G erwärmt wird.
Es kann'auch ein metallischer Formkörper ohne wärraeempfindliche Innenbeschichtung unmittelbar vor der Grundierung auf eine Temperatur von maximal 200 C erwärmt werden.
Ebenso ist es sinnvoll» daß ein metallischer Formkörper ohne wärmeempfindliche Innenbeschichtung zunächst auf 170 0C und unmittelbar vor der Grundierung im Oberflächenbereich mittels Infrarotbestrahlung auf 200 0C erwärmt wird.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft» daß die Kleberschicht zwischen Epoxyharz-Grundschicht undPolyäthylen-Deckschicht in folgender Reihenfolge in Teilschichten aufgetragen wird:
a) In einer eine Schichtdicke von 75 .um ergebenden Menge wird das aus Äthylencopolymerisat-Kernen mit umgebender
/)., Epoxyharz/Härter-Gemisch-Schale bestehende^ Pulver aufgetragen·
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b) In einer eine Schichtdicke von 75 ,um ergebenden Menge wird das aus Epoxyharz/Härter-Gemisch-Kernen mit umgebender Äthylencopolymerisät-Schale bestehende Pulver aufgetragen.
c) In einer eine Schichtdicke von 150 ,um ergebenden Menge
wird Äthylencopolymerisat-Pulver aufgetragen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es den Aufbau kompletter Rohrleitungssysteme mit der gleichen hochwertigen Isolierung an allen Teilen ermöglicht» Bisher mußten Rohrformstücke wie Krümmer, T-Stücke und dgl· auf andere Weise als die geraden und glatten Rohr^tücke z. B. durch Umwickeln des Rohrformstückes mit einer Bitumen- oder Kunststoff binde jeweils nach seiner Montage in ein Rohrleitungssystem isoliert werden, so daß für diese Formteile kein gleichwertiger Außenschutz gegeben war. Bei Beschichtungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gefahr der Lochfraßkorrosion infolge von Streuströmen im Erdreich und/oder einer Unterwanderung der Isolierung durch Feuchtigkeit nicht mehr gegeben, da die Haftung der Isolierung auf dem Rohr und die Verbindung zwischen den Schichten der Isolierung wesentlich verbessert sind*
Ausführunqsbeispiel
Die Erfindung ist anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert· Die dabei gemachten Angaben über Schichtdicken beziehen sich nicht auf die noch pulverförmige Schicht, sondern jeweils auf ihren Schichtdickenanteil an der Isolierung nach dem Aufschmelzen und Erkalten*
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. l: eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes für eine Isolierung eines Forrakörpers mit einer nur aus Äthylencopolymerisat bestehenden Kleberschicht j
Fig. 2: '♦' eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes für eine Isolierung eines Formkörpers mit aus drei Teilschichten bestehender Kleberschicht j
Fig. 3j einen Schnitt durch die Isolierung des Formkör- ;; pers gemäß Verfahrensablauf nach Fig. 1;
Fig* 4: einen Schnitt durch die Isolierung des Formkörpers gemäß Verfahrensablauf nach Fig. 2«
Funktionsgleiche Teile sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß den Fig. 1 und 3 wird die Oberfläche eines 2,5 m langen und 1*5 m breiten mit Bitumen, Zement oder Kunststoff 23 innenbeschichteten Formstückes 17# beispielsweise eines Stahlrohr-T-Stückes von 150 mm Durchmesser mittels einer Hängebahn 1 aus dem Formstücklager 2 zu einer Einrichtung 3 zum Stahlstrahlen mit Stahldrahtkörnern transportiert und dort gereinigt· Anschließend wird das Formstück 17 im Warmluftofen 4 auf 90 C erwärmt« Unter Drehung des Formstückes 17> die in der Zeichnung durch kreisförmige Pfeile angedeutet ist, wird dann in einer Beschichtungskabine 5 mit Sprühpistolen 6 auf seine Oberfläche ein etwa Raumtemperatur aufweisendes Epoxyharz-Härter-Gemisch als Vorkondensat-Pulver* welches bei einer Temperatur von 145 - 155 0C innerhalb von 50 - 70 Minuten aushärtet, in einer Schichtdicke von 30 - 50 yum elektrostatisch aufgesprüht»
Das Epoxyharz/Härter-Pulvergeraisch« das den Sprühpistolen 6
aus einem Vorratsbehälter 11 zugeführt wird, schmilzt hierbei auf der Oberfläche des Formstückes 17 auf und bildet einen nicht verfließenden und nicht zusammenhängenden Film· Zur Erzeugung einer geschlossenen Grundierung wird das Formstück nach dem'elektrostatischen Aufsprühen des Epoxyharz/ Härter-Gemisches zu einer Infrarot-Anlage 9 transportiert, in der durch Infrarot-Bestrahlung von 10 s Dauer nur die EpoxyharzrSchicht auf 200 0C erwärmt wird» während die Temperatur des Stahlkörpers des Formstuckes 17 sich kaum verändert·
Die bereits eingesetzte Aushärtung des Epoxyharzes 18 wird durch die Wärmezufuhr beschleunigt« Noch vor Beendigung der Aushärtung wird das Formstück 17 in die Beschichtungskabine 5 zurücktransportiert· Etwai 30 s nach dem Aufbringen der Epoxyharz-Schicht 18 wird - wiederum elektrostatisch und in Pulverform - auf die Epoxyharz-Schicht 18# die dann eine Temperatur von 160 - 170 0C aufweist, mittels SprüHpistolen 7 in einer Schichtdicke von 150 ,ura als Kleber Äthylencopolyraerisat-Pulver aufgesprüht* Das Äthylencopolymerisat-Pulver mit einer Korngrößenzusaramensetzung von 10 ,um bis 30 /um Korngröße wird den Strühpistolen 7 aus einem Vorratsbehälter 12 zugeführt, nachdem es 1,5 Stunden läng bei 70 0C vorgetrocknet wurde«
Während die Epoxyharz-Schicht 18 und die Äthylencopolymerisat-Schicht 19 eine innige Verbindung miteinander eingehen, wird das Formstück 17 erneut zur Infrarot-Anlage 9 transportiert« Ourch weitere Infrarot-Bestrahlung von einer Minute Dauer wird die Äthylencopolymerisat-Schicht 19 bis auf
180 0C erwärmt» aufgeschmolzen und innerhalb von 5 Minuten geglättet* Diese Erwärmung kann auch auf andere Weise* z» B» durch Mikrowellenbestrahlung, erzielt werden. Nach der anschließenden erneuten Rückführung des Fonnstückes 17 in die Beschichtungskabine 5 wird Polyäthylen 20 aus einem Vorratsbehälter 13 durch Sprühpistolen 8 in Pulverform elektrostatisch in einer Schichtdicke von 1,8 mm auf das Äthylencopolymerisat aufgesprüht» Anschließend wird das Formstück wieder in die Infrarot-Anlage 9 eingefahren, wo die Beschichtung 30 Minuten lang mittels Infrarot-Bestrahlung auf einer Temperatur von 180 - 200 0C gehalten wird»
Statt durch Infrarot-Bestrahlung kann diese Erwärmung auch auf andere Weise, bei der die Temperatur des metallischen Kernrohres nicnt über 100 0C ansteigt, z» B* durch Mikrowellenbestrahlung, erzielt werden» Während dieser Erwärmung härtet die Epoxyharz-Schicht 18 vollständig aus» Danach wird das beschichtete Formstück 17 an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt und in das Fertiglager 10 transportiert»
Im zweiten Beispiel gemäß Fig» 2 und 4 wird ein 90°-Stahlrohrkrüramer von 100 mm Durchmesser und einer Schenkellänge von 1000 mm beschichtet. Der Verfahrensablauf* dessen schematische Darstellung aus Fig. 2 hervorgeht, stimmt großenteils mit dem des ersten Beispiels überein, so daß hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird, Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das beschichtete Formstück»
Da der Rohrkrümmer 24 keine wärroeempfindliche Innenbeschichtung aufweist, wird er im Warmluftofen 4 auf mindestens 150 0C erwärmt. Dadurch verringern sich die zeitlichen
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Abstände, zwischen den einzelnen Verfahrensschritten und insbesondere die Zeit für das Aushärten der Epoxyharz-Schicht 18· Nach dem Auf tragen" und Aufschmelzen der Epoxyharz^Grund-.schicht wird der Kleber in 3 Teilschichten wie folgt aufgebracht:
Aus einem Behälter 14 wird mit Sprühpistolen 15 in der Beschichtungskabine 5 elektrostatisch eine 75 /um dicke Schicht 21 aus einem auf 100 C vorgewärmten Pulver aufgetragen, dessen Körner jeweils einen Kern von max. 50 ,um Durchmesser aus vorgetrocknetem Äthylencopolymerisat aufweisen, der schalenförmig von einer 10 - 20 /Um dicken Schicht aus einem Epoxyharz/Härter-Geraisch umgeben ist. Das Pulver besteht somit zum überwiegenden Teil aus Epoxyharz/HärterGemisch, Durch die Vorwärmung des Pulvers beginnt bereits vor dem Auftragen eine Reaktion zwischen den verschiedenen Bestandteilen seiner Körner, die zu einer innigen Verbindung untereinander führen» Im Anschluß an das Auftragen wird diese Schicht 21 in der Infrarot-Anlage 9 innerhalb von 20 s Bestrahlungsdauer bei 180 0C aufgeschmolzen» Danach wird in der Beschichtungskabine 5 mit den Sprühpistolen 25 aus einem Behälter 16 eine weitere Pulver^schicht von 75 ,um Dicke elektrostatisch aufgetragen, wobei.die Pulverkörner die umgekehrte Zusammensetzung zur ersten Teilschicht 2.1 aufweisen, nämlich einen Kern von max. 50 ,um aus Epoxyharz/Härter-Gemisch und eine Schale von 10 - 20 ,um Dickeaüs vorgetrocknetem Äthylencopolymerisat« Es folgt wiederum eine Infrarot-Bestrahlung in der Infrarot-Anlage von 20 Sekunden Dauer zum Aufschmelzen der Pulverschicht bei 180 0C. Danach wird aus dem Behälter 12 mit den Sprph-
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Pistolen 7 in der Beschichtungskabine 5 die dritte Kleberteilschicht 19 von 150 um Dicke aus reinem Äthylencopolymerisat-Pulver aufgetragen und in der Infrarot-Anlage 9 innerhalb von einer Minute Bestrahlungsdauer aufgeschmolzen.
Der Beschichtungsvorgang wird wie ins ersten Beispiel mit dem Auftragen einer 1,8 mm dicken Schicht 20 aus Polyäthylen-Pulver, der 30-minütigen Erwärmung auf 180 - 200 0C und dem "y anschließenden Abkühlen an Luft beendet· Im Unterschied zum ersten Fall können für die Wärmebehandlung der aufgetragenen Schichten hier auch andere von außen wirkende Wärmequellen, z· B. Heißluft oder eine Kombination aus Heißluft und Infrarot-Bestrahlung, angewendet werden, da der metallische Grundkörper des Formstückes 24 keine wärmeempfindlich^ Innenbeschichtung aufweist und ohne Schaden auf höhere Temperaturen gebracht werden darf·
Zu berücksichtigen ist jedoch, daß die zeitlichen Abläufe wegen der anderen Wärmeübergangsbedingungen entsprechend angepaßt werden müssen»
^) Für die Beschichtung von geraden, glatten Rohren bietet sich anstelle der diskontinuierlichen Vorgehensweise bei Formstücken eine kontinuierliche Verfahrensweise unter Einsatz entsprechend hintereinander geschalteter Bearbeitungsstatiönen an· Wegen der einfachen Oberflächengeometrie kann dann für das Auftragen der abschließenden Polyäthylen-Schicht auch das bekannte Schlauchextrusionsverfahren oder das Wickelverfahren mit extrudierter Polyäthylen-Folie angewandt werden·
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Außerdem ist hierbei anstelle des AbkOhlens an Luft zur Beschleunigung der Abläufe der Einsatz eines Wasserkühlbades oder von Sprühwasser zweckmäßig»
Der Beschichtungsvorgang für den Stahlrohrkörper 17 im ersten Beispiel führt zu"einem dreischichtigen Isolieräufbau, wie er in Fig» 3 dargestellt ist· Durch die spezielle Korngrößenzusammensetzung des Kleberpulvers ergibt sich; hierbei ein inniger Verbund zwischen der Epoxyharz-Schicht 18 und dem Kleber. Dieser Effekt ist eine Folge davon, daß sich unter Einwirkung des elektrostatischen Feldes bevorzugt die Pulverkörner mit dem kleinsten Durchmesser unmittelbar auf der Epoxyharz-Schicht 18 ablagern können, die schneller als größere Körner mit der Epoxyharz-Schicht 18 reagieren»
Wenn anstelle des Pulvers mit der speziellen Korngrößenzusammensetzung von IO ,um bis 30 ,um als Kleber ein Gemisch aus Äthylencopolymerisatpulver und einem pulyerförraigen Epoxyharz/Härter-Gemisch» dessen Gewichtsanteil mindestens 20 % beträgt und in einer Schichtdicke von mindestens 75 ,um verwendet wird, ergibt sich eine noch günstigere Verbindung von duroplastischer Grundschicht und thermoplastischem Kleber, da sich im elektrostatischen Feld die Epoxyharz-Pulverkörner bevorzugt an der Oberfläche der Grundschicht anlagern« Hinzu kommt, daß infolge des größeren spezifischen Gewichtes des Epoxyharzes im Vergleich zum Äthylencopolymerisat die Epoxyharz-Anteile das Bestreben haben, beim Aufschmelzen nach unten auf die Epoxyharz-Grundschicht zu sinken. Dadurch stellt sich ein fließender Obergang zwischen den unterschiedlichen Materialien ein*
.. - 15 -
Ein noch günstigeres Verhalten ergibt sich bei Beschichtungen entsprechend dem zweiten Beispiel mit formal 5-schichtigero Isolieraufbau (Fig# 4)# Die einzelnen Teilschichten 21; 22; 19 des Klebers zwischen Epoxyharz-Grundschicht 18 und Polyäthylen-Deckschicht 20 ermöglichen hierbei einen noch gleichmäßigeren Obergang vom duroplastischen (Epoxyharz) in den thermoplastischen Bereich (Äthylencopolymerisat)♦ Dabei wirkt sich das unterschiedliche spezifische Gewicht von Äthylencopolymerisat und Epoxyharz während des Aufschmelzens der aufgetragenen Teilschichten 21; 22; 19 wiederum positiv auf einen fließenden Obergang der verschiedenen Materialien innerhalb und zwischen den Teilschichten 21; 22; 19 aus·
Die Verbesserungen, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber dem Stand der Technik ergeben, der sich auf die Beschichtung von Stahlrohren bezieht» sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich·
• Schälfestig keit (N/cra) bei +20 0C Schälfestig- keit (N/cm) u· Kochtest bei + 65 0Cr nach 30 Tagen, geprüft bei + 20 0C Disbonding- verhalten bei ASTM-Sedin- gungen (mm)
bisheriger Stand der Technik 35 O - 20 8 - 30,
Verfahren mit Kleber gemäß An spruch 2 40 - 50 10 - 20 4 - 8
Verfahren mit Kl eb e r g emäß An- spruch 3 50 - 70 10 - 30 '/ 3 - 5
Verfahren mit Kleber gemäß Anspruch 13 . 130 - 170 65 - 85 O- 2

Claims (1)

  1. Erfindunqsanspruch
    !•Verfahren zum Beschichten von metallischen Forrakörpern, insbesondere von Rohren und Rohrformstücken» mit Poly-' äthylen, wobei die Oberfläche der gereinigten und erwärmten Formkörper zunächst mit einem Epoxyharz/Härter-Gemisch grundiert wird, dann daruaf Äthylencopolymerxsat als Kleber und anschließend als äußere Deckschicht Polyäthylen aufgebracht wird» gekennzeichnet dadurch, daß
    ' ' ' ' ο
    a) der Formkörper auf mindestens 80 C erwärmt wird;
    b) das Epoxyharz/Härter-Gemisch als Vorkondensat-Pulver, welches bei einer Temperatur von 145-155 0C innerhalb von 50 - 70 Minuten aushärtet, elektrostatisch auf die Oberfläche des Forrakörpers in äiner eine Schichtdicke von 30 bis 50 yum ergebenden Menge aufgesprüht und dann auf eine Temperatur oberhalb 150 0C mittels einer von außen wirkenden Wärmequelle so lange erwärmt wird, bis die dabei entstehenden chemischen Reaktionsprodukte sich verflüchtigt haben;
    c) während des dabei einsetzenden Aushärtens der Epoxyharz-Schicht vorgetrocknetes Äthylencopolyraerisat-Pulver in einer oder mehreren Schichten, die zusammen eine Schichtdicke von mindestens 150 ,um ergeben, elektrostatisch auf die Grundschicht aufgesprüht und nach dem Auftragen jeder Einzelschicht auf eine Temperatur von mindestens 180 0C durch eine von außen wirkende Wärmequelle erwärmt und aufgeschmolzen wird;
    21.JiIJi
    d) auf die erwärmte Äthyleneopolymerisat-Schicht dann das Polyäthylen entweder in Pulverform elektrostatisch in einer eine Schichtdicke von mindestens 1,8 mm ergebenden Menge aufgesprüht und dann auf eine Temperatur zwischen 180 und 200 0C durch von außen aufgebrachte Wärme aufgeschmolzen oder bei Beschichtung von Rohren als Schlauch- oder Wickelfolie extrudiert und auf die Oberfläche aufgetragen wird;
    e) die beschichteten Formkörper bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden»
    2» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet durch Auftragen eines Klebers aus Äthylencopolyraerisat-Pulver mit einer Korrigrößenzüsammensetzung von ,
    ca. 70 % mit 30 ,um Korngröße,
    ca« 20 % mit 20 Mm Korngröße und
    ca» 10 % mit 10 ,um Korngröße.
    3« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Kleber ein Gemisch aus einem Äthylencopolyroerisat-Pulver und einem pulverförraigen Epoxyharz/Härter-Gemisch, des'sen Gewichtsanteil mindestens 30 % beträgt, in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 ,um ergebenden Menge aufgetragen wird*
    4· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Kleber ein auf 100 0C vorgewärmtes Äthylencopolymerisat-Pulver, in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 ,um ergebenden Menge aufgetragen wird, dessen Körner jeweils
    schalenförmig durch ein Epoxyharz-Härter-Geraisch umschlossen sind,
    5, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Kleber ein auf 100 0C vorgewärmtes Äthylencopolymerisät-Pulver in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 ,um ergebenden Menge aufgetragen wird,, dessen Körner jeweils einen Kern aus einem Epoxyharz/Härter-Gemisch aufweisen, der schalenförmig durch das Äthylencopolymerisät unischlossen ist«
    6« Verfahren nach den Punkten 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß als Kleber ein aus Äthylencopolymerisät und Epoxyharz/Härter-Gemisch gebildetes Pulver, dessen Körner jeweils einen Kern von max· 50 ,urn Durchmesser und jeweils eine Schale von 10 - 20 ,um Dicke aufweisen, aufgetragen wird«
    7» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch j daß das Epoxyharz/Härter-Gemisch nach dem Auftragen vorzugsweise bis auf 190 - 210 0G erwärmt wird«
    8· Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Schichten mittels Infrarotbestrahlung und/oder Heißluft erwärmt werden«
    9· Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Äthylencopolymerisat-Pulveranteil vor dem Auftragen jeweils 1,5 Stunden lang bei. 70 0C vorgetrocknet wird.
    10· Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch» daß ein mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehener metallischer Formkörper unmittelbar vor der Grundierüng auf eine Temperatur von maximal 100 0C erwärmt wird, -s
    Ii, Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch» daß ein metallischer Formkörper ohne wärmeempfindliche Innenbeschichtung unmittelbar vor der Grundierui
    erwärmt wird*
    der Grundierung auf eine Temperatur von maximal 200 C
    12, Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 9* gekennzeichnet dadurch, daß ein metallischer Formkörper ohne wärmöempfindliche Innenbeschichtung zunächst auf 170 0G und unmittelbar vor der Grundierung im Oberflächenbereich mittels Infrarotbestrahlung auf 200 0C erwärmt wird.
    13· Verfahren nach den Punkten 1* 2 und 4 bis 6 und einem oder mehreren der Punkte 7 bis 12» gekennzeichnet dadurch« daß die Kleberschicht zwischen Epoxyharz-Grundschicht und Polyäthylen-Deckschicht in folgender Reihen folge in Teilschichten aufgetragen wirds
    a) In einer eine Schichtdicke von 75 ,um ergebenden Men ge wird das aus Äthylencopolymerisat-Kernen mit umge bender Epoxyharz/Härter-Gemisch-Schale bestehende Pulver aufgetragen.
    b) In einer eine Schichtdicke von 75 /Um ergebenden Men· ge wird das aus Epoxyharz/Harter-Gemisch-Kernen mit umgebender Äthylencopolyraerisat-Schale bestehende Pulver aufgetragen*
    c) In einer eine Schichtdicke von 150 ,um ergebenden Menge wird Äthylencopolymerisat-Pulver aufgetragen.
    - Hierzu 3 Seiten Zeichnungen -
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