-
Rohr oder Leitungselement
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohr oder Leitungselement aus
Metall mit Korrosionsschutzbeschichtung aus wenigstens einer Kunststoffschicht für
haustechnische Ver-und Entsorgungsleitungen.
-
Der Korrosionsschutz von metallischen Rohren oder Leitungselementen
stellt ständig höhere Anforderungen, und zwar insbesondere hinsichtlich der Beständigkeit
der dafür verwendeten Beschichtungen auch bei stark wechselnden Wärmebeanspruchungen,
wie sie gerade bei haustechnischen Ver- und Entsorgungsleitungen auftreten. Eine
besondere Bedeutung kommt dabei dem Verbund zwischen der metallischen Oberfläche
und der jeweils verwendeten Kunststoffbeschichtung zu. Für die Lösung des Problems,
einen besonders innigen Verbund zwischen der metallischen Oberfläche und einer Kunststoffbeschichtung
herzustellen, ist es wiederum von größter Bedeutung, Rißbildungen infolge mechanischer
oder thermischer Beanspruchungen möglichst weitgehend auszuschließen, wobei eine
besondere Rolle das Problem der sogenannten
Thermoosmose spielt.
Ein möglichst inniger Verbund zwischen Beschichtung und Substratoberfläche erfordert
eine auf die jeweils gewählte Kunststoffdeckschicht abgestimmte definierte Mikrorauhigkeit
der jeweils zu beschichtenden Fläche.
-
Der bei der Beschichtung solcher Flächen bisher erreichbare Draht
und die bisher erreichbare Struktur der Rauhigkeit der zu beschfchtenaen Flächen
hat sich als für den Bereich der haustechnischen Ver- und Entsorgungsleitungen als
praktisch wenig ausreichend erwiesen. Vielmehr haben sich bei der bisherigen Kunststoffbeschichtung
von Metallrohren und insbesondere von Stahlrohren sogenannte Rohr-Inrohr-Schlauchbildungen
gezeigt, die neben Verstopfungsgefahren zu Unterrostungen führen, bei denen das
Material des Substrats besonders schnell korrodiert.
-
Die herkömmliche Direktbeschichtung auf Stahloberflächen oder auch
die Beschichtung auf passivierte Stahloberflächen hat keine befriedigende Verklammerung
der Beschichtung mit dem jeweiligen Substrat ergeben und damit keine gegenüber den
geschilderten Problemen hinreichende Haftung. Außerdem konnte die Gefahr einer Porenbildung
nie ganz ausgeschlossen werden. Auch die bekannte Feuerverzinkung mit aufgebrachter
Lackierung oder eine Beschichtung aus herkömmlichen Zinkstaubfarben und Lackdeckschichten
hat sich als unzureichend erwiesen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohr oder Leitungselement
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die Korrosionsschutzbeschichtung
sowohl die gew/ünschte sichere und gegenüber dem geschilderten Problemen ausreichende
Haftung gewährleistet als auch die darüber hinaus notwendige Beständigkeit gegenüber
wechselnden thermischen Beanspruchungen und auch mechanischen Beanspruchungen, wobei
die anodische
und kathodische Schutzwirkung von Korrosionsschutzbeschichtungen
zu einem optimalen Gesamtergebnis miteinander kombiniert werden sollen. Dies wird
bei einem Rohr oder Leitungselement der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß
durch die folgenden auf die Metalloberfläche aufgebrachten Schichten und deren Verbindung
mit der Metalloberfläche und untereinander erreicht: a) Auf die Metalloberfläche
ist eine aus in einen Kunststoffträger eingebetteten feinsten, wenigstens überwiegend
metallisch reinen Partikeln derart aufgebracht, daß an statistisch verteilten diskreten
Stellen der Metalloberfläche eine selektive Haftung zwischen Metallpartikeln und
Metalloberfläche besteht und innerhalb der Schicht die haftenden Metallpartikel
durch weitere Metallpartikel galvanisch leitend brückenartig miteinander verbunden
sind; b) auf diese Kunststoff:-Metallpartikel-Schicht ist eine Kunststoffdeckschicht
aufgebracht; c) die Oberfläche der Kunststoff-Metallpartikel-Schicht weist durch
eine über das Mischungsverhältnis aus Metallpartikeln unterschiedlirher Korngröße
erzeugte Körnungskennlinie eine irregulär-pilzförmige Ausbildung ihrer Struktur
auf, mit der die Kunststoffdeckschicht innig verklarnmert ist. Es hat sich gezeigt,
daß eine derartige Beschichtung und ein derartiger Aufbau der Schichtverbindungen
eine wesentlich größere Haftung und eine wesentlich größere Beständigkeit der Korrosionsbeschichtung
mit sich bringen. Das erzielte Ergebnis ist zurückzuführen auf das funktionale Zusammenwirken
des Schichtaufbaus und der Schichtverbindungen mit dem Substrat und untereinander.
-
Eine hervorragende Haftung der Kunststoff-Metallpartikel-Schicht auf
dem Metall substrat ist auf die selektive Reaktion der Metallpartikel mit dem Met
all substrat zurückzuführen sowie auf die gekennzeichnete Brückenbildung der Metallpartikel
untereinander, die sich gegenüber der bekannten flächigen Verbindung als besonders
vorteilhaft für die Aufnahme von Relativbewegungen aus thermischer oder mechanischer
Beanspruchung erwiesen haben, insbesondere wenn die Dehnungsfähigkeit der Metallpartikel
stark unterschiedlich gegenüber der Dehnungsfähigkeit des Metallsubstrats ist. Zugleich
wird durch die galvanisch leitende Verbindung der Metallpartikel in der Trägerschicht
eine latente kathodische Schutzwirkung der Kunststoff-Metallpartikel-Schicht erzeugt.
Die gekennzeichnete Verklammerung der Kunststoff-Metallpartikel-Schicht mit der
Kunststoffdeckschicht führt zu einer außerordentlich erhöhten Haftung der beiden
Schichten aneinander. Zum anderen ergänzt die anodische Schutzwirkung der Kunststoffdeckschicht
die latente kathodische Schutzwirkung der Kunststoff-Metallpartikel-Schicht. Die
in der Leitungstechnik so gefürchteten Rißbildungen durch mechanische oder thermische
Relativbewegungen zwischen dem Substrat und den jeweiligen aufgebrachten Schichten
werden praktisch vollständig ausgeschlossen. Die irregulär-pilzförmige Ausbildung
der Oberflächenstruktut der Eunststoff-Metallpartikel-Schicht bringt eben die "Rauhigkeit"
mit sich und die gekennzeichnete Verklammerung, die zu einer in der Praxis in jedem
Anwendungsfall mehr als ausreichenden Haftung führt. Es ergibt sich ein optimales
funktionales Zusammenwirken der Kunststoffdeckschicht und der selektiven Haftung
der Metallpartikel auf dem Metallsubstrat und der Verklammerung zwischen den beiden
aufgebrachten Schichten.
-
Für das jeweilige Metall des Substrats, also des Rohres oder Leitungselements,
sind die jeweils geeigneten Metallpartikel und Kunststoffe zu verwenden, die zu
der gekennzeichneten Haftung und Verklammerung führen.
-
Besteht das Rohr oder Leitungselement aus Eisen und insbesondere
aus Stahl, so hat sich zur Erzielung der geschilderten Wirkungen und der funktionalen
Zusammenwirkung der einzelnen Bestandteile als besonders vorteilhaft und zweckmäßig
erwiesen, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung die Metallpartikel aus Reinzinkpartikeln
mit einer Korngröße von wenigstens angenähert kleiner oder gleich 5 e bestehen.
Gegenüber der bekannten Feuerverzinkung ergibt sich durch die selektive Haftung
der Reinzinkpartikel auf der Stahloberfläche eine wesentlich stärkere Haftungswirkung
der Gesamtschicht mit der geschilderten Eigenschaft der Aufnahme von Relativbewegungen
aus thermischer oder mechanischer Beanspruchung, die wegen der dreifach höheren
Dehnung des Zinks gegenüber dem Stahl sonst besonders problematisch sind. Die Zinkpartikel
bilden innerhalb der Kunststoff-Zinkpartikel-Schicht die gekennzeichneten Brücken
zur Erzeugung der galvanisch leitenden Verbindungen innerhalb dieser Schicht und
führen zugleich in Verbindung mit dem Kunststoffträger zu der geschilderten irregulär-pilzförmigen
Oberflächenstruktur. Bei der Aufbringung der Kunststoff-Zinkpartikel-Schicht auf
die Stahloberfläche sind der Temperaturbereich, die Aufheizzeit und die Abkühlzeit
aufeinander abzustimmen, um die gewünschte selektive Anlagerung und Haftung zwischen
Zinkpartikeln und Stahloberfläche zu gewährleisten.
-
Hierfür hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die in den Kunststoffträger
eingebetteten Feinstzinkpartikel bei einer Temperatur von 140 bis 1600 C aufgebracht
werden.
-
Nach der anschließenden Aufbringung der Kunststoffdeckschicht hat
sich eine außerordentliche Erhöhung der mechanischen Verklammerung zwischen der
Kunststoffdeckschicht und der Kunststoff-Zinkpartikel-Schicht ergeben, die bisher
an korrosionsschutzbeschichteten Rohren oder Leitungselementen im Hinblick auf die
thermische und mechanische Beanspruchung in keiner Weise erzielt werden konnten.
-
Für die geschilderte Wirkung der Kunststoff-Zinkpartikel-Schicht
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn nach einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung die Reinzinkpartikel zu einem Anteil von 90 bis 95 Volumen-% in den Kunststoffträger
eingebettet sind.
-
Besonders gute Haftungs- und Schutzwirkungen haben sich darüber hinaus
gezeigt, denn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Kunststoffdeckschicht aus
einem Äthylenvinylacetat-Copolymerisat oder aus einem thermoplastischen Elastomer
besteht.
-
Ferner ist es für die geschilderte Wirkung vorteilhaft, wenn nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Metallpartikel in einem bei der
Auftragstemperatur der Kunststoff-Metallpartikel-Schicht zum Duroplasten vernetzend
reagierenden Zweikomponentenkunststoff besteht.
-
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
anhand der Zeichnung, Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Rohr nach der
Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht eines Ausschnitts aus dem Rohr nach Fig. 1
in vergrößertem Maßstab und unter zur Erläuterung der Erfindung vergrößert dargestellten
Proportionen der Schichten und der Bestandteile, ausgehend von PEl;I-Aufnahmen von
Schliffbildern von Proben eines
Leitungselements nach der Erfindung.
-
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Schichtaufbau eines Rohres nach der
Erfindung bei einer Beschichtung der Außenwand. Auf das Rohr 1 aus Eisen, Stahl
oder einem anderen NE-Metall ist eine erste Schicht 2 aufgebracht, die aus in einem
Kunststoffträger eingebetteten feinsten, wenigstens überwiegend metallisch reinen
Partikeln besteht. Auf diese Kunststoff-Partikel-Schicht ist eine Kunststoffdeckschicht
3 aufgebracht.
-
Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau der Beschichtung in zur
Erläuterung vergrößertem und verzerrtem Maßstab. Auf die Metalloberfläche 1 ist
eine Schicht aus in einen Kunststoffträger 4 eingebetteten feinsten, wenigstens
überwiegend metallisch reinen Partikeln, im Ausführungsbeispiel bei einer Stahloberfläche
1 Reinzinkpartikel 5, derart aufgebracht, daß an statistisch verteilten diskreten
Stellen 6 der Stahl oberfläche 1 eine selektive Haftung zwischen Reinzinkpartikeln
5 und Metalloberfläche 1 besteht. Innerhalb der Schicht 2 aus dem Kunststoffträger
4 und den Reinzinkpartikeln 5 sind die bei 6 haftenden Reinzinkpartikel 5 durch
weitere Reinzinkpartikel galvanisch leitend brückenartig miteinander verbunden,
wie in Fig. 2 zur Erläuterung vereinfacht durch die Bögen der aneinanderliegenden
Partikel 5 dargestellt ist.
-
Die Oberfläche der Kunststoff-Metallpartikel-Schicht 2 weist, wie
in Fig. 2 an der Grenzschicht 7 angedeutet, eine irregulär-pilzförmige Ausbildung
ihrer Struktur auf. Diese Oberflächenstruktur wird durch eine über das Mischungsverhältnis
aus Metallpartikeln unterschiedlicher Korngröße erzeugte Körnungskennlinie erreicht.
-
Auf diese Oberflächenstruktur mit ihrer Grenzlinie 7 ist die Kunststoffdeckschicht
3 aufgebracht, wobei, wie dies Fig. 2 deutlich zeigt, eine innige Verklammerung
auf der irregulär-pilzförmig ausgebildeten Oberflächenstruktur der Schicht 2 erzielt
wird.
-
Die Reinzinkpartikel 5 haben eine Korngröße von wenigstens angenähert
kleiner oder gleich 5jL . Sie sind zweckmäßig in einem Anteil von 90 bis 95 Volumen-%
in den Kunststoffträger 4 eingebettet, der zweckmäßig aus einem bei der Auftragstemperatur
zum Duroplasten vernetzend reagierenden Zweikomponentenkunststoff besteht.
-
Die Kunststoffdeckschicht 3 ist zweckmäßig auf der Basis eines Äthylenvinylacetats-Copolymerisats
oder von elastomerhaltigen Thermoplasten bzw. thermoplastischen Elastomeren gebildet.
Je nach den Beanspruchungen kann diese Kunststoffdeckschicht auch mit einer weiteren,
für den jeweiligen Anwendungsfall als zusätzliche Schutzschicht versehen sein. Gegenüber
dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann ferner auch jede Oberfläche des Rohres
1 oder eines entsprechenden Leitungselements erfindungsgemäß korrosionsschutzbeschichtet
werden.
-
In weiterer Ausbildung der Erfindung können die Metallpartikel anstelle
aus Zink auch aus Reinaluminium bestehen. Dabei liegen sowohl die Korngrößen als
auch die Anteile im Kunststoffträger in dem für die Zinkpartikel beschriebenen Rahmen,
Andere Kombinationen von Metallpartikeln gegenüber dem Substrat ergeben sich im
Rahmen der Erfindung aus den jeweiligen Anwendungsfällen.