DE1933369C3 - Verfahren zur Herstellung eines korrosionsfesten Überzuges - Google Patents

Description

is

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines korrosionsfesten Oberzuges mit hoher Schlagfestigkeit und guter Flexibilität aus in eine Kunstharzmatrix mit geschlossener Oberfläche eingebetteten Fasern.

Es besteht in der Technik ganz allgemein, besonders aber im chemischen Apparatebau, ein erheblicher Bedarf an korrosionsfesten Schutzschichten, die ein an sich nicht oder nicht hinreichend korrosionsbeständiges Grundmaterial, wie z. B. Metalle, gegen den Angriff korrodierend wirkender Medien zuverlässig schützen. Neben der Korrosionsbeständigkeit müssen die Schichten zuverlässig mechanischen Einwirkungen wie Stoß, jo Schlag, Erosion und Abrieb widerstehen, fest auf dem Grundmaterial haften und dürfen sich auch durch Temperaturwechselbeanspruchung nicht vom Untergrund lösen oder reißen.

Es ist bereits eine große Anzahl von korrosionsfesten Überzügen bekannt, beispielsweise Überzüge aus Email oder Glasschutzschichten, aus Gummi-oder Kunststofffolien sowie Spachtel- oder Streichmassen auf der Basis von Kunstharzen.

Es ist ferner bekannt, zur Herstellung von Kunstharzüberzügen eine ganze Reihe verschiedener Kunststofftypen zu verwenden, die hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit einen breiten Anwendungsbereich überstreichen. Trotzdem haben diese Kunstharzschutzschichten nicht die große Anwendung gefunden, die auf Grund ihrer Korrosionsbeständigkeit erwartet werden könnte. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese bekannten Kunstharzschichten, die gegebenenfalls auch einen körnigen Füllstoff enthalten können, eine vergleichsweise nur geringe Schlagfestigkeit und geringe Flexibilität aufweisen. Außerdem tritt bei Temperaturwechselbeanspruchungen infolge der, im Vergleich zu beispielsweise Stahl, hohen Ausdehnungskoeffizienten dieser Kunstharzschichten ein Reißen des Kunstharzfilmes oder ein Ablösen vom Untergrund auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der Kunstharzschichten, insbesondere die geringe Schlagfestigkeit und Flexibilität und das schlechte Verhalten bei Temperaturwechselbeanspruchungen, zu verbessern und hierdurch w> eine korrosionsfeste Schutzschicht zu schaffen, die in weiten Anwendungsbereichen verwendet werden kann.

Die Aufgabe nach der Erfindung wird dadurch gelöst, daß ein aus einem härtbaren Kunstharz und Kohlenstoff- oder Graphitfasern bestehendes Gemisch ohne hi weitere Zwischenschicht auf die zu überziehende metallische Unterlage aufgebracht und anschließend ausgehärtet wird. Zum Aufbringen eignen sich an sich

bekannte Maßnahmen wie Spritzen oder Spachteln.

Wie in den nachfolgenden Beispielen aufgezeigt wird, wurden besonders gute Ergebnisse unter Verwendung von Kohlenstoff- bzw. Graphitfasern erzielt Kohlenstoff- und Graphitfasern weisen eine hohe Festigkeit auf und widerstehen den bei Temperaturbeanspruchungen auftretenden Zugkräften.

Hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit sind Graphitfasern gegenüber allen in Frage kommenden Medien, mindestens den verwendeten Kunstharzen gleichwertig, meistens sogar überlegen. Graphiifasern erreichen, bezogen auf das Gewicht, die höchsten Festigkeitswerte aller bekannten Fasermatei ialien. Das gilt in verstärktem Maß für den Elastizitätsmodul. Graphit- oder Kohlenstoffasern werden von den Kunstharzmassen sehr gut benetzt und eingebunden, es lassen sich so besonders leicht porenfreie Überzüge mit geschlossener Oberfläche erreichen.

Die Fasern müssen mindestens 50 μ lang sein und werden vorzugsweise in einer Länge zwischen 100 μ und 5 cm verwendet. Die untere angegebene Grenze ist bestimmt durch die Faserlänge, bei der noch eine Erhöhung der Zugfestigkeit der Oberflächenschicht festzustellen ist, während die obere Grenze der Länge im wesentlichen durch die Art der Aufbringung bestimmt wird.

Die erfindungsgemäßen Überzugsschichten weisen Eigenschaften auf, die ihre Verwendung dort zuläßt, wo es bisher nötig war. Email- oder Glasschichten zu verwenden.

Die Temperaturbeanspruchungsgrenze der erfindungsgemäßen Überzüge liegt zwar etwas niedriger als die von Emailschichten, nämlich bei maximal etwa 250⁰C — je nach Typ des verwendeten Harzes — sie ist jedoch für den größten Teil der Verwendungszwecke vollkommen ausreichend. Ein großer Vorteil des erfindungsgernäßen Verfahrens liegt in seiner einfachen Durchführbarkeit Die in Betracht kommenden Kunstharzmassen, z. B. Phenolharze, lassen sich leicht verarbeiten, sie können mit einfachen Mitteln auch auf schlecht zugänglichen Stellen aufgebracht werden und darüber hinaus leicht repariert werden. Besondere Anlagen und Einrichtungen, z. B. für das Einbrennen, das Aufschmelzen oder das elektrolytische Aufbringen sind nicht erforderlich oder können sehr einfach, preiswert und ortsbeweglich gestaltet werden.

Beispiel 1

100 g eines Phenolformaldehydharzes mit einer Viskosität von 154OcP werden mit 32 g Kohlenstoffasern gemischt. Die Fasern haben einen Durchmesser von 10 μ und eine Länge von 150 bis 500 μ. Die Masse wird auf ein sandgestrahltes Stahlblech 200 χ 500 mm Fläche, 3 mm Stärke aufgespachtelt und bei 160^cC im Trockenschrank eingebrannt. Zur Erzielung einer glatten Oberfläche wird die Beschichtung vor der Härtung noch mit dünnem Harzfilm überzogen.

Das Blech läßt sich über eine Kante bis zu 30° abwinkein, ohne daß die Schicht springt. Zum Vergleich dazu splittert eine gleich starke Schicht aus reinem Kunstharz ohne Füllmittel sowie ein Überzug aus Kunstharz mit 40% Graphitstaub als Füllmittel an der Biegestelle weitgehend ab.

Beispiel 2

Eine sprühfähige Mischung aus 10 g Harz, 5 g Methanol und 5 g Graphitfasern der Abmessungen 10 μ0 und 80 bis 100 μ Länge wird aus einer

FarbsprOhpistole auf ein Messingblech 100 χ 100 mm gleichmäßig versprüht Zweckmäßigerweise wird immer eine dünne Schicht aufgebracht und dann eine Zwischentrocknung eingeschaltet Die endgültige Stärke der korrosionsfesten Schicht beträgt 03 mm. Das Kunstharz wird im Trockenschrank bei 160⁰C ausgehärtet — die Biegeprüfung mit einer Ablenkung von 30° führte zu keinen Rissen in der Harzschicht. Vergleichsweise dazu hergestellte Muster von reinen Kunstharzschichten auf ebensolchem Messingblech ergaben bei einer Ablenkung wie oben starke Risse in der Schicht an der Knickstelle. Auch ein oftmals wiederholtes Aufheizen des Musters auf 150⁰C und anschließendes Abschrecken in Wasser von 10⁰C führt zu keinen Rissen. Eine Beschichtung ohne Fasereinlage reißt bei einer solchen Behandlung in krakeleeartigen Sprüngen über die ganze Fläche auf.

Beispiel 3

Die gemäß Beispiel 2 hergestellte Mischung wird zur Innenbeschichtung von Rohren 20/16 mm 0 χ 1000 mm verwendet Eine sehr gleichmäßige Dicke der Beschichtung erreicht man durch Drehung des Rohres um seine Achse mit 1000 Umdrehungen pro Minute. Die Rotation wird auch noch während des Härtungsvorganges aufrechterhalten. Bei einer Schichtstärke von 0,25 mm wird innerhalb von 10 Minuten auf 115° C aufgeheizt. Das weitere Aufheizen auf 160⁰C erfolgt ohne Rotation.

Beispiel 4

Ein Gemisch gemäß Beispiel 1 wird auf ein entfettetes Aluminiumblech, 200 χ 500 mm Fläche, 2,5 mm Stärke, aufgebracht und bei 160⁰C im Trockenschrank eingebrannt.

Das Blech läßt sich über eine Kante bis zu 30° abwinkein, ohne daß die Schicht splittert. Zum Vergleich

30

35 zerspringt eine gleich starke Schicht aus reinem Kunstharz ohne Füllmittel sowie ein Überzug aus Kunstharz mit 40% Graphitstaub als Füllmittel an der Biegestelle weitgehend.

Beispiel 5

100 g Epoxidharz werden bei einer Temperatur von 120⁰C mit 38 g Kohlenstoffasern gemischt und anschließend auf ein 1 WC-heißes sandgestrahltes Stahlblech gestrichen. Diese Temperatur wird in einem Wärmeschrank über 24 h aufrechterhalten. Die beschichtete Platte überstehl den Biegetest gemäß Beispiel 1 fehlerfrei.

Beispiel 6

100 g ungesättigtes, chloriertes Polyesterharz werden mit Benzoylperoitid als Katalysator und Kobaltnaphthenat als Beschleuniger versetzt und mit 35 g Kohlenstofffasern gemäß Beispiel i gemischt Das Gemisch wird anschließend auf ein sandgestrahltes Stahlblech gespachtelt, wobei die Schichtstärke etwa 3 mm betrug, anschließend 12 h bei 8O⁰C gehärtet und dann einer Biegeprüfung unterworfen. Bei einer Biegung um 30° sind keine Risse, Lockerungen und sonstige Fehler zu erkennen.

Beispiel 7

100 g MelaiTMiiharz mit einer Viskosität von 86OcP werden mit 38 g Kohlenstoffasern von Beispiel 1 gemischt. Die Masse wird auf ein sandgestrahltes Stahlblech 200 χ 500 mm Fläche mit einer Starke von 3 mm aufgespachtelt und bei 160⁰C im Trockenschrank eingebrannt.

Das Blech läßt sich bis zu 30° abwinkein, ohne daß die Schicht abspringt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines korrosionsfesten Oberzuges mit hoher Schlagfestigkeit und guter Flexibilität aus in eine Kunstharzmatrix mit geschlossener Oberfläche eingebetteten Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem härtbaren Kunstharz und Kohlenstoff- oder Graphitfasern bestehendes Gemisch ohne weitere Zwischenschicht auf die zu überziehende metallische Unterlage aufgebracht und anschließend ausgehärtet wird.