DE2065875A1

DE2065875A1 - Verfahren zum beschichten von metalloberflaechen mittels flammspritzen

Info

Publication number: DE2065875A1
Application number: DE19702065875
Authority: DE
Inventors: Felix Rueling
Original assignee: KOREL KORROSIONSSCHUTZ ELEKTRO
Current assignee: KOREL KORROSIONSSCHUTZ ELEKTRO
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1970-10-13
Publication date: 1976-09-30
Also published as: DE2065875C3; DE2065875B2

Description

KOREL 20S5875

KdRKiSion-.schutz·ELfrRciiiK λ·. ρ o_Q ge 87t;.7

403 Ratingen 4
Speestraße 124

Verfahren zum Beschichten von Metalloberflächen mittels Flammspritzen.

Es ist bekannt zur Verbesserung der Oberflüchenhafteigenschaften von metallischen sowie nichtmetallischen Oberflächen Wärme zuzuführen und damit die Oberflächenschicht zu aktivieren,

Ähnliche Methoden zur Haftungserhöhung von Metallschichten auf Oberflächen sind dadurch gekennzeichnet, daß eine thermoplastische Zwischenlackschioht auf die kalte Oberfläche aufgebracht wird, die nachher in einen nicht thermoplastischen erhärteten Endzustand überführt wird» Die Überführung in den nicht thermoplastischen gehärteten Endzustand kann vor oder nach Aufbringung einer z.B. flüssigen Metallschicht (nach deren Erstarren) erfolgen. Sie erfolgt aber meist vor dem Auftragen der Metallschicht.

Es ist weiterhin bekannt, daß auf flammgestrahlten Eisenoberflächen eine wässrige metailsalzhaltige Lösung eingebrannt wird, um dadurch eine Verbesserung der Haftung nachfolgender Spritzmetallüberzüge zu erzielen. Auch ist bekannt, zu demselben Zweck die Metalloberfläche vorher zu phosphatieren oder flüssige Mittel aus einem Gemisch eines organischen Bindemittels mit Phosphorsäure und gegebenenfalls weiteren Zusätzen vor dem Metallspritzen aufzubringen.

Verfahren dieser Art haben sich zum Teil wirtschaftlich nur begrenzt durchsetzen können. Dies ist auf die relativ hohen Kosten derselben z.T. auch auf ihre Umständlichkeit sowie die nicht ausreichende und schwankende Haftfestigkeit zurückzuführen.

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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren und einen Schieht«- aufbau, um auf metallischen und nichtaaiiiiadtSi^metallischen Oberflächen, unter Anwendung einer Zwischenschicht, Materialien aufzubringen, die vorzugsweise spritzfähig sind •aber auch im gießfähigen Zustand oder als Folien oder Platten vorliegen können. Erfindungsgemäß wird die Oberfläche ζ;,Β, von Eisen, Glas, Beton, Kunststoff etc. mittels einer Injektor-» flammspritzplstole aufgeheizt bis der Taupunkt von Wasser übersehritten ist und dasselbe aus der Oberflächenschicht ausgetreten ist.(z.B. über 7°°^c) Solange diese kalorienreiche Wärmequelle aus großen Mengen Heizgas relativ niederer Temperatur mit hoher Geschwindigkeit die Oberfläche überströmt, wird nun aus der Pistole auf die aktivierte heiße Oberfläche die Haftschicht aufgespritzt, Vorzugsweise werden hierfür wässrige filmbildende Dispersionen verwendet, die durch einen Gehalt an reaktiven Harzen (Ein-oder Mehrkomponentensysteme) oder Schmelzklebern gekennzeichnet sind. Selbstverständlich können in bekannter Weise darin auch Füllmittel, Farbstoffe sowie z,B. auch leitfähige Pigmente wie Graphit usw. enthalten sein. Sie können auch in die noch nicht ausreagierte Schicht nachträglich durch Aufsprühen eingebracht werden. Hierbei können erfindungsgemäß auch gleichzeitig oder nachträglich wasserbindende Stoffe wie z.B. Zementpulver auch aus einer gesonderten Düse eingesprüht werden. Natürlich können erfindungsgemäß auch z.B. hochklebfähige Stoffe allein oder mit Reaktionsbeschleuniger und Mitteln wie Neoprenlatex mit oder ohne Vulkanisationsmittel gegebenenfalls auch in Verbindung mit bituminösen Dispersionen Verwendung finden.

Auf diesen durch die Aufbringungsmethode dispersionsträgerfreien oder bzw. lösungsmittelfreien noch nicht ausgehärteten oder zumindest noch nicht vollkommen ausgehärteten Film kann sofort die zum Haften zubringende Deckschicht, wie z.B. das System Polyester/Peroxyd vor der Entstehung des z.B. duroplatischen Zustandes aufgespritzt oder anders aufgebracht werden.

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ν. -3. 206587b

Es kann auch eine Metallschicht auf diese Haftschicht gespritzt werden wie z.B. mittels Flammspritzen vom Draht. Wesentlich ist hierbei, daß - z.B. bei einer Zwischenschicht aus Epoxyd/Polyamid - es ,$tch um einen Reaktionskleber handelt, der an sich als System kalt aushärtet, dessen Reaktion aber durch Hitze beschleunigt werden kann. Damit wird es möglich durch Aufbringen einer gut verklebbaren Deckschicht gleichfalls nach dem Plammspritzverfahren mit der Injektorpistole durch die zusätzliche Wärmezufuhr das System "zu beschichtende Oberfläche - Zwischenhaftschicht Deckschicht" in einem fortlaufenden Arbeitsgang fertigzustellen«, Grundsätzlich sind für dieses Verfahren und den Schichtaufbau alle spritzfähigen Kleber geeignet, wenn aueh wässrige reaktive Dispersionen oder Emulsionen kalt härtender aber Wärme beschleunigbarer Ein- oder Zweikomponentensysteme erfindungsgemäß bevorzugt werden, da sie besonders für Plammspritzverfahren und für im Flammspritzverfahren aufbringbare Deckschichten geeignet sind.

Bei der Aufbringung von Deckschichten vorzugsweise aus Metall durch das Aufspritzen einer metallischen Schicht mittels einer Draht- oder Pulverflammspritzpistole geling^ es, die Reaktion der Haftschicht aus z.B. Epoxyd/Polyamid so zu beschleunigen (durch den WUrmeinhalt der Metallteilchen), daß in kurzer Zeit die Beschichtung fertiggestellt ist. Wesentlich für die Xb Erfindung ist, daß es damit nunmehr möglich ist, auf eine durch Erwärmung für eine Klebung aktivierte Oberfläche ohne Abkühlung derselben Haftschichten aufzubringen, die z.B. zwischen Metall und Metall oder Metall und Kunststoff oder Glas und Metall usw. als Haftvermittler dienen und damit als hochfestes Bindeglied auftreten bzw. die Aufbiingung einer auch nachträglich in der Kälte verklebbaren oder verschweißbaren z.B. Kunststoffschicht auf einer normalerweise schlecht verklebbaren Oberfläche, wie z.B. einem ausreagierten Duroplast (durchvernetztes Epoxyd) gestatten. Dies gilt auch für eine Verbindung Metalloberfläche oder Glas etc. mit einer Spritzmetallxijs-schicht, wenn die zu beschichtende Oberfläche nicht vorher gesandstrahlt wurde.

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Ausführungsbeispiele:

, Die Oberfläche einer Eisenplatte wird, ohne vorherige Sandstrahlung (Aufrauhung) gegebenenfalls nach einer erforderlichen Entfettung mittels einer z.B. wässrigen Emulsion und eventuell Phosphatierung sofort ohne Zwischentrocknung mit der Ringbrenner-Flammspritzpistole bis zur Aktivierung der obersten Schicht erwärmt (KOREL-Plammsprltzpistole) und dann aus der Pistolenspritzdüse ohne Unterbrechung der Wärmezufuhr mit einer wässrigen Dispersion überspritzt. Diese besteht z.B. in ihren schichtbildenden Stoffen aus einem flüssigen lösungsmittelfreien Epoxyd üblicher Art und einer entsprechenden Menge Polyamid, die sich aus der Epoxyd und Aminzahl ergibt, wobei,soweit erforderlich,Füllmittel wie Pigmente asw. enthalten sein können. Durch die laufende Wärmezufuhr wird das Wasser entfernt und anschließend die Vernetzungsreaktion der weitgehend wasserfreien Komponenten beschleunigt. Vor Verlust der Verklebungsfähigkeit der Schicht bzw. solange diese noch in ihrem thermoplastischen Zustand verharrt, wird nunmehr ein Metall wie z.B„ Zn, Al, Cu oder Legierungen derselben mittels einer Pulver- oder Draht-Metallflammspritzpistole aufgebracht. Beim Metall-Flammspritzvorgang wird durch die zugeführte WSrme aus dem Spritzgasstrahl und aus den geschmolzenen Metallteilchen, die in die Schicht (Haftschicht) eindringen, durchschlagen oder und verfüllen, der Härtungsvorgang und damit Verklebungsvorgang in der Haftschicht weiter beschleunigt» Vorzugsweise wird bei Metall mit einer dünnen Schicht vorgespritzt. Erst nach ausreichendem Verlust an Thermoplastizität der Haftschicht bzw. auch Abkühlung des Schichtaufbaues wird der Metallisierungsvorgang fortgesetzt. Der Grund liegt bei eventuell entstehenden Bi^'Metallspannungen zwischen der Eisengrundplatte und der mit ihr verbundenen Nichteisenmetallschicht (z.B. Zink als kathodische Korrosionsschutzschicht).

Es können natürlich die verschiedensten Metalle oder auch andere spritzfähige Stoffe wie Keramik, Schmelzspachtel etc. je nach Verwendungszweck von hoher Verschleißfestigkeit bis zur guten Lot-, Verklebe-, Leitfähigkeit usw. aufgebracht

werden«

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2. Statt wie in Beispiel 1, kann auch Glas auf diese Weise beschichtet werden, wobei urn eine optimale Haftfestigkeit zu erzielen dem Reaktionskleber glasfreundliehe Stoffe wie z.B. Siloxane (Silane) zugesetzt werden.

3. Statt wie in Beispiel 1, kann als Deckschicht vor Verlust der Verklebungsfähigkeit (Bindefähigkeit) der Haftschicht ζ,B, ein Polyester mit Beschleuniger und Peroxyd in üblicher Art aufgespritzt werden, der anschließend härtet. Auch dieses System (Polyester) kann gegebenenfalls aus der wässrigen Dispersion mit einer Ringbrenner-Flammspritzpistole wie die Haftschicht aufgebracht werden. Soweit technisch zweckmäßig kann vor Aufbringung der Deckschicht in die noch verklebfähige Haftschicht eine Armierung üblicher Art ein oder auf diese aufgebracht werden (z.B. Pasern, Gewebe, körnige Teilehen aus Glas, Kunststoff, Metall, Stein, usw„),

4. Statt wie in Beispiel X₁ kann die Haftschicht auch ein Pigment zur Erzielung von Leitfähigkeit wie vorzugsweise leitfähigem Ruß (ζ,B, 2o %) oder Graphit oder ein anderes leitendes z.B. metallisches Pigment enthalten. Diese Schicht kann dann auch gleichzeitig als Deckschicht dienen, die z.B. unter anderem eine gewünschte Ableitfähigkeit für elektrostatische Aufladung oder bei Heranziehung des Beispieles 2 (beschichtetes Glas) auch als Abschirmung dienen.

5. Eine Haftschicht wie in Beispiel 1, kann bei Herstellung derselben aus einer gesonderten Düse wasserbindende Stoffe wie z.B. Zement in Pulverform zum Entzug des Emulsionsbzw. Dispersionswassers und oder, oder auch zur Fulling der Haftschicht zugeführt werden.

6. Bei der Herstellung derartiger Systeme wie in den Beispielen angeführt, können der Haftschicht passivierende Pigmente,wie z.B. Strontiumchromat oder Zinksilikat etc. in Mengen wie sie in der Lacktechnik bei Metallgrundierungen üblich sind sowie z.B. auch Pettamine und übliche Pigmente

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oder und andere Zusätze wie insbesondere solch© mit kaltem Fluß wie flüssige Spezialteere, Bitumina_# Polyamide, Polyäthylen etc₉ wie auch Gummi - auch in Pulverform - zugesetzt werden«

7, Statt wie in Beispiel 1, kann die Haftschicht so dick gespritzt werden, daß die als Deckschicht dann vom Draht flammgespritzte z.B. Zinkschicht mit ihrer kathodischen Rostwirkung durch Verdrängung des Haft-* schichtüberschußes ihre Poren durch Unterfüllung derselben verschlossen erhält, so daß auf die übliche Nachkonservierung mit Anstrichstoffen (der Spritzzinkschicht) verzichtet werden kann»

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Claims

Patentansprüche

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1» Verfahren zum Beschichten von metallischen und nlchtmetallischen Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen durch den Heizgasstrahl einer Flammspritzpistole mit einem von der Spritzdüse getrennten ein- oder mehrfach- Heizgasringbrenner bis zur Aktivierung erwärmt, ohne Unterbrechung der Wärmezufuhr eine wässrige reaktive Dispersion auf der Basis Epoxyd-Polyamid aufgespritzt, das Wasser durch die laufende Wärmezufuhr entfernt und sofort danach auf die noch nicht ausgehärtete Haftschicht eine Deckschicht aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Epoxyd-Polyamid andere, durch Wärmezufuhr in ihrer Reaktion beschleunigbare Kunststoffe bzw. natürliche Harze für die Haftschicht verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Epoxyd-Polyamid andere Ein- oder Mehrkomponentenkleber bzw. Kunststoffe Verwendung finden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischenYzu beschichtenden Oberfläche und der Deckschicht, die durch die thermische Beschichtung entstehenden Spannungen abgebaut werden, in dem der Haftschicht thermoplastische, nicht oder nichtfvollkommen reaktiv härtbare, einen kalten Fluß erzielende Stoffe zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht mit leitfähigen Pigmenten pigmentiert wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Wassers neben der laufenden Wärmezufuhr dadurch unterstützt wird,, daß mit der wässrigen Dispersion ein wasserbindendes Pulver aufgespritzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem wasserbindenden Pulver Zuschlagstoffe beigemischt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht so dick aufgespritzt wird, daß sie gleichzeitig die Aufgabe einer Deckschicht erfüllt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckschicht nichtmetallische oder auch metallische Materialien Verwendung finden, wobei zum Beispiel bei flammgespritzten vorzugsweise metallischen Materialien durch die aus dem Spritzstrahl und den geschmolzenen Metallteilchen der Haftschicht zugeführt£n Wärme der Härtungs- und damit VerklebungsVorgang derselben weiter beschleunigt wird.

lo. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7und 9* dadurch gekennzeichnet, daß auf eine eisenmetallische Oberfläche nach Aufbringung einer Haftschicht eine Deckschicht aus einem anderen Metall aufgebracht wird, die zum Beispiel auch durch ihre kathodische Wirkung einen Rostschutz erzielen läßt wie vorzugsweise Zink.

IX, Verfahren nach Anspruch 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht mit passivierenden Stoffen» wie vorzugsweise Strontiumchromat/ Barumchromat, Zinksilikat etc. pigmentiert ist.

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12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer neutralen wässrigen oder vorzugsweise katjonischen Dispersion oder Emulsion bestehende Haftschichtspritzmasse nach dem Auftreffen auf der zu beschichtenden Oberfläche durch das Einspritzen des Pulvers, welches vorzugsweise eine anjonische Reaktion besitzt, sofort gebrochen wird, wodurch die Entfernung des Dispersionsträgers Wasser durch Wärmezufuhr erleichtert und die Schichtbildung beschleunigt und verbessert wird oder auch die Aufnahme des Wassers durch das Pulver.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftschicht bindungsfordernde Stoffe bzw. solche die ein Aufziehen auf die Oberfläche fördern,wie z.B. Silane bei der Beschichtung von Glasoberflächen oder und Pettamine bei der Verklebung insJcsBit insbesondere anorganischer Stoffe, wie Steine, Beton etc. sowie Metalle, wobei bei Eisenoberflächen auch eine rostschützende Wirkung erzielt wird, zugemischt werden.

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