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Verfahren und Anlage zum Schutz der Innenfläche eines Aluminiumrohres
mit hitzebeständigem Kunststoffüberzug Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Anlage zum Schutz der Innenfläche eines Aluminiumrohrs mit einem hitzehärtbaren
Kunststoffmaterial, wobei das aufgerollte Aluminiumrohr außen mit einem thermoplastischen
Überzug versehen ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf das so hergestellte
Rohr.
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Es ist bekannt, daß bei Aluminium Korrosionsgefahr besteht, wenn
dieses mit Wasser in Berührung kommt und daß die Korrosion so stark werden kann,
daß sich in dem Rohr Löcher bilden. Diese Erscheinung tritt insbesondere bei Aluminiumrohren
auf und in verstärktem Maße, wenn sich
Graphitteilchen bei der Herstellung
des Rohres absetzen oder durch Trinkwasser, Schwermetall (Fe - Cu), die sich auf
der Innenfläche des Rohrs absetzen, wobei sich elektronische Zellen bilden und zu
Korrosionslöchern führen, die schließlich zur Perforation des Rohres führen können
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und die Oberfläche des
Aluminiumrohrs dagegen beständig zu machen. Ferner soll erfindungsgemäß vermieden
werden, daß die Oberfläche leicht abnutzbar und gegenüber dem Einfluß chemischer
Substanzen empfindlich ist.
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Versuche, Aluminiumrohre durch Plasticüberzüge zu schützen, die normalerweise
aus PVC bestehen, selbst innen und außen angebracht, haben bis heute keine zufriedenstellenden
Resultate ergeben, weil das erhaltene Produkt wenig stoßbeständig und wenig beständig
gegen Temperaturschwankungen ist, und es können auch in diesem Fall Korrosion und
Perforation des Metalls durch Infiltration von Kondenswasser zwischen Metall und
Plasticüberzug auftreten, da es keine vollkommene Haftung zwischen diesen Materialien
gibt.
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Dieses Problem ist jetzt durch ein neues Schutzverfahren gelöst,
das darin besteht, ein hitzehärtbares Polymeres, insbesondere Fluorimid Polymer,
auf einen neutralen Trägermaterial aufzubringen, das zunächst auf der Oberfläche
des Aluminiums gebildet wird durch Aufbringung von Oxydpartikeln, die als Polymerisationskatalysatoren
wirken. Dieses Verfahren
ist auch als "FOCRAL" bekannt (I.I.F. Cenciarelli
e Gilardi, SpA). Auf diese Weise bildet sich ein haftfester Film von 5 - 6 µ Dichte
höchster Korrosionsbeständigkeit, der einem PVC-Film von gleicher Stärke überlegen
ist.
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Bisher hat es keine Anlage gegeben, mit der man dieses Verfahren
einfach und wirtschaftlich auf die Innenfläche des Aluminiumrohrs in Rollen aufbringen
konnte, wie dies bisher in den verschiedenen Industrien üblich war. Es ist nun eine
Anlage geschaffen, die erfindungsgemäß alle Voraussetzungen erfüllt: Insbesondere
wird mit dieser Anlage die Innenfläche eines Aluminiumrohrs überzogen und außen
durch eine thermoplastische materialschicht geschützt, während das Rohr aufgerollt
wird.
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Ferner kann diese Anlage auch benutzt werden für andere Anwendungszwecke,
wo es sich darum handelt, Oberflächen in geeigneter Weise zu beschichten.
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Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich sowohl zur Beschichtung der
Innenfläche eines Rohrs als auch zur Beschichtung der Außenfläche unterhalb des
thermoplastischen überzugsmaterials.
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Die erfindungsgemäße Anlage wird nachstehend näher beschrieben. Alle
Arten von Kunststoffen können mit ihr verarbeitet werden, sowohl thermoplastische
wie hitzehärtbare, vorzugsweise aber Fluorimid, und insbesondere das Vorpolymere
"Fluoramida" (der Firma ...), mit dem man äußerst dünne Filmschichten
(5
- 6 µ) von großer Resistenz herstellen kann.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage zur Innen-und Außenbeschichtung
eines Rohrs mit hitzegehärtetem Kunststoff bzw. thermoplastischem Kunststoff, wobei
ferner das Rohr mit einem äußeren thermoplastischen Überzug gemäß einem der bekannten
-Verfahren versehen wird.
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Die erfindungsgemäße Anlage ist gekennzeichnet durch eine Abbeiz-
und eine Passivierungszone, eine Pumpe, z.B.
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Drehpumpe oder Zahnradpumpe, mit der die verschiedenen Flüssigkeiten
gefördert werden zwischen einem Rohrleitungssystem von den jeweiligen Behältern
zur Rolle des Rohrs bis zum Ablauf mittels eines besonderen Ventilsatzes; eine Aufbringungszone
für das Präpolymere und Trockungszone mit einer Vacuumpumpe, die im Kreislauf zwischen
dem Präpolymeren-Behälter (in Lösung) und dem Ablauftank zur Regulierung der zugeführten
erforderlichen Flüssigkeit arbeitet mit einer dazwischengeschalteten Luft leitung,
wobei die Luft für den Trocknungsprozess auf 100°C erhitzt ist; einem Polymerisationsofen,
vorzugsweise einstellbar, oder mechanisch arbeitend, zur Aufbringung eines Überzugs
aus thermoplastischem Material, insbesondere PVC. Die Rohrrolle wird bei Beschichtung
gegen eine Bank gelehnt und bei Bearbeitung von mehreren Rollen gleichzeitig auf
einen einfachen Untersatz gestellt.
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Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Anlage wird an einem
Ausführungsbeispiel diese nunmehr anhand
der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Schema der Anlage zur Beschichtung eines aufgerollten
Aluminiumrohrs Fig. 2 ein Blockschaltbild für die vollständige Bearbeitung der Innenfläche
von mehreren Rollen, wobei A + B die beiden Zonen aus Fig. 1 darstellen und C die
Polymerisationszone; Fig. 3 ein Schema der Anlage zur Beschichtung der Außenfläche
eines Rohrs; Fig. 4 Polymerisationsofen mit mehreren Rollen, die gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 bearbeitet werden.
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In den Figuren bezeichnen 100 = Wasser, 101 = Luft à 100°C, 102 =
abfließende Luft, 103 = abfließendes Wasser.
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5 = mechanische Reinigungsvorrichtung, 6 und 7 = Rollen mit dem Aluminiumrohr,
8 und 16 = Alox 2.. + ,..!03 50; 9 und 11 Wasser; 10 und 17 = NNC 2...; 12 und 14
= Wasser 100°C; 13 und 18 = in Fluoren 40' gelöstes "Fluorimida" ; 15 = Ofen; 19,
20, 21 = Pumpe; R = Rollen; 22 = Refraktionswände; 23 Ofeninnenraum für 200 - 250°C;
24 - Lufteinlaß bei 100°C; 24' = Luftauslaß.
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Beispiel 1 Einsatz der erfindungsgemäßen Anlage für die' Beschichtung
der Innenfläche eines aufgerollten Aluminiumrohrs Bei Betrachtung der Fig. 1 stellt
man fest, daß die Aluminiumrohrrolle R über die Anschlüsse 25, 25' in die Anlage
gelangt, wobei die Rolle auf der Bank 6 steht. Die Abbeizung beginnt bei A, indem
die Ventile 26 und 30 und 37- geöffnet werden; die Lösung NaCH 10-20 , die aus der
Wanne 41 kommt, ist im Kreislauf geschaltet und wird von der korrosionsbeständigen
Pumpe 29 zirkuliert, die z.B. eine Drehpumpe oder Zahnradpumpe oder eine andere
Art Pumpe-sein kann. Die Pumpe arbeitet mit 3 - 6 atm je nach Durchmesser des zu
bearbeitenden Rohrs.
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Nach ca, 4 - 8 Min., vorzugsweise nach 5 Min., werden die Ventile
26 und 50 wieder geschlossen und jetzt öffnen sich die Ventile 31 und 32, um die
Rolle mit Wasser zu durchspülen, das nach außen abgeleitet wird.
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Nach Beendigung des Spülvorgangs wird das alkalische Wasser mit 50
%-iger Salpetersäure neutralisiert, die aus der Wanne 42 kommt, nachdem man das
Wasser durch Schließen der Ventile 31 und 32 abgelassen hat und die Säure durch
öffnen der Ventile 27 und 33 eingelassen hat, Nach dem Neutralisierungsvorgang,
der ca. 2 Min, in Anspruch nimmt (die Dauer hängt von der Länge der Rolle ab),
wird
wieder mit Wasser gespült, indem die vorgenannten Ventile geöffnet werden.
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Damit ist der Abbeizvorgang beendet; der Rest des Wassers wird durch
Öffnen der Ventile 34 und 32 entfernt, indem man durch das Rohr einen Luftstrom
mit einem Druck von 5 - 20 atü fließen läßt.
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Sodann findet die Passivierung der Oberfläche des Rohrs statt durch
Einführung eines passivierenden Lösungsmittels, z.B, "Focralite NNC" (0,5 - 10 %,
vorzugsweise 2 %) aus der Wanne 43.
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Dann werden die Ventile 35 und 36 geöffnet und die Lösung wird 5
- 10 Min. lang durch die Pumpe 29 im Kreislauf geführt. Anschließend wird mit Wasser
gespült und das Wasser mit Luft entfernt wie zuvor. Jetzt folgt die Trockung des
passivierenden Filmüberzugs, der sich auf der Innenfläche des Rohrs gebildet hat,
wobei die Trocknung mit auf 1000C erhitzter Luft erfolgt, die durch einen Warmluftgenerator
erzeugt wird.
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Zur Einführung des Luftstroms muß das Ventil 37 geschlossen und die
Ventile 38 und 32 geöffnet werden. Nach ca. 15 - 20 Min.
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ist die passivierte Rolle fertig für den ncäshten Bearbeitungsvorgang.
Der gleiche Vorgang kann auch durch Zugabe eines Entwässerungsmittels zu dem feuchten
Produkt durchgeführt werden, wodurch erhebliche Einsparung erzielt wird.
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Jetzt wird die Rolle von Position 39 nach Position 40 transportiert
und das Rohr an den neuen Kreislauf mit den Anschlüssen
45 und
46 angeschlossen. Die plastische Vorpolymerenlösung, z.B. "Fluorimida T 300/54",
wird eingeführt in ein handelsübliches aromatisches oder chloriertes Lösungsmittel,
z.B. in Fluoren (40 %-ige Lösung). Um die Lösung aus der Wanne 44 in das aufgerollte
Rohr abzusaugen, benötigt man eine Vakuumpumpe 47, um zu vermeiden, daß sich Plasticmaterial
in der Pumpe ablagert und dann wird durchgewaschen, um Verstopfungsgefahr vorzubeugen.
Dann werden die Ventile 48 und 49 geöffnet und die Lösung so lange hindurchgelassen,
bis der Behälter 50 gefüllt ist. Dann wird die Pumpe 47 angehalten und die Ventile
48 und 49 geschlossen. Ventile 51 und 52 werden geöffnet und die Überschußmenge
an Fluoramida-Lösung durch einen auf 1000C erhitzten Luftstrom aus der Rolle entfernt.
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Jetzt wird die Rolle zur Polymerisationsstation (Block C in Fig.
2) transportiert, und undar in einen Ofen mit warmer Luft, der demjenigen in Fig.
4 gezeigten entsprechen kann. In dem Ofen sollte eine Temperatur von 200 - 2500C,
vorzugsweise 2200C, herrschen, und zwar über eine Zeitspanne von 15 Min.
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Man kann auch einen Induktionsofen einsetzen. In diesem Fall verringert
sich der Arbeitsvorgang zeitmäßig und das Rohr muß aufgerollt sein.
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Beispeil 2 Einsatz der erfindungsgemäRen Anlage für die Außenbeschichtung
eines Aluminiumrohrs in Rollenform Wenn man die für die Innenfläche beschriebene
Schutzschicht auch auf die Außenfläche des Aluminiumrohrs anbringen will, und zwar
auf der Unterseite der Beschichtung mit thermoplastischem Material, z.B. aus PVC,
verfährt man gemäß einer Variante der beschriebenen Anlage für das schon gefertigte
Rohr, indem man ein hitzehärtbares Harz, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt,
aufträgt.
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In diesem Fall wird die Rolle von der Wickelvorrichtung 6 abgewickelt
und durch die mechanische Reinigungsvorrichtung 5 geführt, wonach sie eine Reihe
von Kammern zur chemischen Behandlung durchläuft, wo dann der nächste Vorgang, nämlich
die Kammer 8, stattfindet: das Rohr wird mit einer 50 %igen Salpetersäure mit 2
% Alox beschickt, die in der Wanne 16 enthalten ist und von der Pumpe 19 in Umlauf
gebracht und durch eine Sprühvorrichtung in das Rohr eingespritzt wird. Wird FNO3
50 % mit 1 - 2 % Alox FB eingesetzt, ergibt sich eine Variante des Vorgangs dadurch,
daß sich der Beschickungsvorgang abkürzt und Waschvorgang und die damit verbundenen
Apparaturen wegfallen. Gleichzeitig verhindert man Verschmutzungsgefahr der Fccralite
durch Alkalirückstände bei der nachfolgen-@en Operation. Das Rohr wird sodann in
Kammer 9 mit Wasser nd in 10 mit einer 2 %-igen Foeralite-Lösung passi
uiert,
die aus der Wanne 17 durch Pumpe 20 im Umlauf gesetzt wird. In Kammer 11 wird gespült
und in Kammer 12 wird das Rohr mit 1000C erhitzter Luft getrocknet. In Kammer 13
wird die Vorpolymerenlösung aufgebracht - wie im Fall von "Fluoramida" in 40 %-igem
Fluoren -, das in Wanne 18 enthalten ist und durch Pumpe 21 gefördert wird. In Kammer
14 wird das Rohr in Warmluft bei 1000C getrocknet. In diesem Fall können die Wasserrückstände
wie bei der eingangs beschriebenen Variante durch ein Entwässerungsmittel eliminiert
werden Das Rohr gelangt sodann in einen nachgeschalteten Ofen 15, wo es auf 200
- 2580C erhitzt wird und wo die Polymerisation des hitzehärtbaren Plasticmaterials
staffindet.
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Nach dem Austritt aus dem Ofen wird das so geschützte Rohr durch
bekannte Vorrichtungen mit einer Schicht aus thermoplastischem Harz beschichtet,
vorzugsweise mit PVC und dann auf die Vorrichtung 7 aufgerollt0 Die beschriebene
erfindungsgemäße Anlage ist mit ihren verschiedenen Varianten sehr interessant,
weil es bisher keine Anlage gab, die vollkommenen Korrosionsschutz für die Innenfläche
von Aluminiumrohr in Rollen gab. Diese Rollen könne bis zu einer Länge von 200 in
und mehr bearbeitet werden.
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In der industriellen Praxis können mehrere Rollen gleichzeitig mit
der erfindungsgemäßen Anlage bearbeitet werden, wie in Fig. 2(A) und 4 dargestellt,
Ergänzend kann bestätigt werden, daß die erfindungsgemäß Anlage geeignet ist, die
Arbeitsvorgänge in einfacher und schneller Weise durchzuführen. Außerdem ist sie
raumsparend, spart Arbeitskräfte und Arbeitszeit und bringt erhebliche technische
und wirtschaftliche Vorteile.
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Das gemäß der Erfindung hergestellte Rohr ist gekennzeichnet durch
die Tatsache, daß es bei Durchlaufen der einzelnen Zonen der Anlage zumindest durch
eine hitzehärtbare Plasticbeschichtung geschützt wird auf seiner Innenfläche, insbesondere
Fluorimid-Schicht, die fest verankert ist durch chemische Verbindung mit der Aluminiumoberfläche,
und zwar über einen Träger aus einem Doppeloxyd von Aluminium oder Metallen wie
Palladium, Thorium, Nickel, Kobalt Molybdänum, Antimon, Blei, Eisen, Mangan oder
Silber. Es ist besonders resistent gegen jede Art von chemischen Angriffen und ausreichend
resistent gegen den Durchlauf von Flüssigkeiten. Außerdem ist seine Außenfläche
durch ein thermoplastisches Material, vorzugsweise PVC, geschützt, aber auch andere
Kunststoffe wie z.B, Polycarbonat, Polyester, Gummi, Polystyrol, Polypropylen und
andere sind geeignet, die mechanischer Abnutzung, Druck und Verformung widerstehen.
Schließlich kann gesagt werden, daß man ebensogut einehitzehärtbare Kunststoffbeschichtung
innen wie außen bei dem erfindungsgemäßen Rohr anbringen kann,
und
zwar zwischen der äußeren Oberfläche des Aluminiumrohrs und der äußeren Kunststoffbeschichtung.
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Proben des Rohrs gemäß der Erfindung wurden auf Korrosion untersucht
unter verschiedenen Zeiten und unter verschiedenen Temperaturen mit sauren oder
alkalischen Lösungen oder in diese eingetaucht. Am Ende des Versuchs wurde die Probe
in Längsrichtung aufgeschnitten, um festzustellen, ob sich Niederschläge gebildet
hatten. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle zusammengefaßt Lösung Temperatur
Zeit Bemerkung % °C h Natriumkarbonat Q C 20 24 kein Niederschlag Kaliumnitrat Q
C 20 24 -Ammoniumchlorid Q C 20 38 -Essigsäure 1-50 20 24 -Borsäure Q C 100 24 -Fluorwasserstoff
10 50 24 - -Fluorsäure 10 50 24 - -Salzsäure 37 20 24 - -Chlorsäure 37 20 24 -Natriumhydrat
1-50 80 48 - -Q C = qualsiasi concentrazione = bei jeder Konzentration Ferner wurden
Tests mit Salzsäuredämpfen, Porösitätsversuche; Haftungsversuchen, Verarbeitungsmöglichkeiten
durchgeführt. Ergebnis : zufriedenstellend.
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In der Praxis kann das Rohr gemäß der Erfindung auf vielen Gebieten
eingesetzt werden für Flüssigkeiten, korrosive Flüssigkeit, saure oder alkalische
Flüssigkeiten, Salzsäure, verschiedene Elektrolyte, Pflanzen- und Mineralöle. Ferner
ist das Rohr bis zu 200°C hitzebeständig, was bisher nicht möglich war. Es ist also
für viele Einsatzgebiete geeignet. Ferner kann das Rohr gemäß der Erfindung in Rollen
in der Kühlindustrie, galvanischen Anlagen und hydraulischen Kreisen ganz allgemein
eingesetzt werden,