DE2702304A1 - Thermoplastische ueberzugsmasse und verfahren zum auftragen derselben auf metallgegenstaende - Google Patents

Thermoplastische ueberzugsmasse und verfahren zum auftragen derselben auf metallgegenstaende

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DE2702304A1 DE19772702304 DE2702304A DE2702304A1 DE 2702304 A1 DE2702304 A1 DE 2702304A1 DE 19772702304 DE19772702304 DE 19772702304 DE 2702304 A DE2702304 A DE 2702304A DE 2702304 A1 DE2702304 A1 DE 2702304A1
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Description

IBERLlNSS -ty" «MÖNCHEN··
Dr. RUSCHKE &. PARTNER PATENTANWÄLTE
T.i.fon: on/ JgJJJJ BERLIN - MÖNCHEN
QwKkatur BwHn TELEX: 1*3 7SC
TELEX: IUTtT
U 478
United States Pipe and Foundry Company, Birmingham, Alabama,
V.St.A.
Thermoplastische Überzugsmasse und Verfahren zum Auftragen derselben auf Hetallgegenstände
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der thermoplastischen Überzüge und ist im spezielleren auf Polyäthylenüberzüge für eisenhaltige Metalle und auf ein Verfahren zum Überziehen von Metallgegenständen gerichtet.
Kunststoffe in Pulverform sind zum Überziehen von Metallsubstraten zum Schützen derselben vor Korrosion verwendet worden. Zahl-
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reiche Auftrags- und Härtungsverfahren sind bekannt, v/ie z.B. ein Vorerwärmen eines Gegenstands auf eine Temperatur von 177 bis 3160C und Eintauchen des Gegenstands in ein Wirbelbett, Besprühen ι
desselben durch Beflocken oder mittels einer elektrostatischen ι Sprühpistole. Nicht ein Polyäthylentyp als solcher hat sich aufgrund der schlechten Haftfähigkeit an einem Metallsubstrat von Polyäthylentypen geringer Dichte oder der hohen Kosten und schlechten physikalischen Eigenschaften von Polyäthylentypen hoher Dichte als befriedigendes Überzugsmaterial erwiesen. Zur Erzielung eines geeigneten Haftfähigkeitsgrads wurden Grundiermittel entwickelt, die entweder aus speziellem Polyäthylen hoher Dichte oder Xthylencopolymerisäten bestanden. Diese Grundiermittel können auf das Metallsubstrat als relativ dünne Pilme (0,05 bis 0,10 mm) aufgetragen, verschmolzen und dann mit einem Schlußüberzug aus Polyäthylen geringer Dichte überzogen werden, so daß die erforderliehe Gesamtdicke erhaltenyird. Dieses Zweistufenauftragsverfahren erfordert eine genaue Temperaturkontrolle beider Auftragsstufen und gleichzeitig hohe Kosten für die Betriebsvorrichtung.
Die Verwendung von Grundierungen als Überzug mit der gesamten Dicke hat sich aus mehreren Gründen nicht als befriedigend erwiesen. Eine Pigmentierung, welche eine Beständigkeit gegenüber ultravioletten Strahlen verleihen soll, kann die Haftfähigkeit nachteilig verändern. Die physikalischen Eigenschaften nach dem Härten sind unbefriedigend, weil die Oberfläche ziemlich weich und
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kautechukartig oder hart und spröde werden kann. Außerdem ist ein Grundiermittel hoher Dichte viel teurer als Polyäthylen geringer Dichte.
■ Die Erfindung schlägt eine Hasse zum Überziehen von eisenhaltigen
Iletallsubstraten vor, die aus einem Gemisch von Polyäthylenpul-
vern hoher Dichte und geringer Dichte besteht, wobei dieses Ge- \ misch die Komponenten innerhalb eines Bereichs von 1 Volumenteil ! Polyäthylen hoher Dichte und 1 Voliimenteil Polyäthylen geringer I Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumen-
■ teilen Polyäthylen geringer Dichte enthält.
j Der Überzug der Erfindung haftet sähfest an dem Gegenstand, auch wenn er den in extrem heißen und kalten Gegenden herrschenden Klimabedingungen ausgesetzt wird.
Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zum Überziehen eines Iletallgegenstands mit einer Polyäthylenmasse vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Gemisch von Polyäthylenpulvern hoher Dichte und geringer Dichte zubereitet, wobei dieses Gemisch die Komponenten innerhalb eines Bereichs von 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte und 1 Volumenteil Polyäthylen geringer Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumenteilen Polyäthylen geringer Dichte enthält, eine Oberfläche des besagten Iletallgegenstands auf eine Temperatur über 232 bis etwa 3160C erwärmt, das besagte Genisch durch Aufstäuben auf die erwärmte Ober-
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fläche des Metallgegenstands bis zu einer gewünschten Dicke aufträgt, die Oberfläche bei einer Temperatur über 232 bis etwa 3160C für etwa 5 bis 15 Minuten hält und dann den Metallgegenstand auf Umgebungstemperatur abkühlt.
iAufgrund der bei den bekannten Verfahren bestehenden Probleme wurde zunächst angenommen, daß die gewünschten Ziele von zähfester
Haftung, der Anwendbarkeit eines Einstufenauftragsverfahrens und von minimalen Kosten allgemein durch Mischen von Kunststoffpulvern erreicht werden könnten. Eine Reihe von Kombinationen wurde mit geringerem Erfolg versucht. Ein Gemisch von linearem Polyäthylen hoher Dichte und Polyäthylen geringer Dichte führte jedoch zu Ergebnissen, die völlig überraschend waren. Die beiden Komponenten wurden in Verhältnissen von 1 : 1 bis 1 : 3 (Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte) vermischt. Die beiden Materialien können unter Benutzung einer üblichen Mischvorrichtung für trocknec Material und üblicher Mischtechniken vermischt werden. Das Auftragen kann durch Sprüh- oder Tauchmethoden erreicht v/erden, wobei die zu überziehende Metalloberfläche eine Temperatur von 177 bis 3160G hat. Nach dem Auftragen soll der Überzug in einer Atmosphäre von 204 bis 2600G für eine ])auer von 10 bis 15 Minuten gehalten werden. Befriedigende Überzüge werden von Gemischen von Polyäthylenpulvern hoher Dichte und geringer Dichte bei Verhältnissen von (einschließlich) 1 : 1 bis (einschließlich) 1:3, wobei diese Verhältnisse Volumenverhältnisse von Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte
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sind, erhalten.
Um die Haftfähigkeit der Überzüge der Erfindung zu testen, wurden als gemäß der Erfindung überzogene Metalloberflächen schmale Segmente genommen, die von einem durch Schleuderguß erhaltenen Rohr aus Gußeisen, welches angelassen worden war, zugeschnitten worden waren. Das übliche Oxid, das sich auf der Oberfläche während des Anlassens bildet, war vor dem "Überziehen vollständig entfernt worden, uin das Iletall "weiß" zu machen, und zwar durch Sandstrahlbe- ; handlung, oder es waren 30 % des Oxids durch Schleifen mit einer
j Schleifscheibe beseitigt worden.
Die Haftfestigkeit des 'Überzugs wurde gemessen, indem zwei Schnit- '■ te nit eineri Rasiermesser durch den Überzug in einem Abstand von 0,6 cm ausgeführt wurden und versucht wurde, den 0,6-cm-Überzugsstreifen von der Metalloberfläche abzuschälen. Wenn der Überzug j von der Iietalloberfläche in einem Stück abgehoben und abgeschält werden konnte, wurde die Haftfestigkeit als "schlecht" beurteilt. Wenn der Überzug von der Oberfläche abgehoben und abgeschält werden konnte, aber unter Brechen in kleine Stücke mit einer Länge von annähernd 0,3 era, wurde die Haftfestigkeit als "gut" beurteilt. Wenn der Überzug nicht abgehoben werden konnte, um kleine Stücke abzuschälen, wurde die Haftfestigkeit als "ausgezeichnet" beurteilt:
Die Ergebnisse dieser Tests werden nachfolgend tabellarisch an-
eeßeben: 809829/0525
-JtT- Sandstrahl
behandlung		 Haftfestigj-
keit I		 verglichen, und es wurde festgestellt, daß
Mi Bchungsverhält-
nis von Polyäthylen
hoher Dichte zu
Polyäthylen gerin
ger Dichte		 Il i
schlecht		 die ersteren zähfester anhafteten.
1:1 Temperatur der Oberflächen-
Metallober- bearbeitung
fläche, 0C		 Il gut
1:1 204 80 % Abschliff gut
1:1 232 Il schlecht 809829/0525
1:1 260 It gut
1:1 2C4 Sandstrahl
behandlung		 gut
1:1 232 H schlecht
1:2 260 Il gut
1:2 204 80 % Abschliff ausgezeichne b
1:2 232 η schlecht
1:2 260 Il gut
1:2 204 Sandstrahl
behandlung		 ausgezeichne t
1:2 232 η schlecht
1:3 260 η gut
1:3 204 80 % Abschliff ausgezeichne ;
1:3 232 η schlecht
1:3 260 η gut
1:3 204 ausgezeichne t
1:3 232 Die erhaltenen Überzüge wurden mit nach bekannten Verfahren auf
260 getragenen überzügen
Die für Vergleichstests tenutzten Überzüge nach dem Stand der Tech- \ nik wurden auf folgende Weise hergestellt. Der zu überziehende
Gegenstand wurde zu weißem Hetall mittels Sandstrahlbehandlung i gereinigt und auf Temperaturen von 288 bis 316 C erwärmt. Eine : Grundierung aus linearem Polyäthylen hoher Dichte (Dichte: 0,95) ■ wurde mit einer Dicke von annähernd 0,1 mm mittels einer Lufti spritze aufgetragen. Nach dem Verschmelzen dieses Überzugs wurde
: sofort ein Schlußüberzug aus Polyäthylen geringer Dichte (Dichte:
I 0,916) mit einer Dicke von 0,38 bis 0,5 mm aufgetragen. Der erihaltene Überzug wurde durch die Restwärme in dem überzogenen Ge-
genstand gehärtet. In anderen Fällen wurden die gleichen Temperaturbedingungen und das gleiche Verfahren benutzt mit der Ausnahme, daß der Grundierüberzug aus Äthylenvinylacetatcopolymerisat (Dichte: 0,94) bestand und mit einer Dicke von etwa 0,1 mm aufgetragen wurde.
Ein zum Vergleich der Haftfestigkeit benutzter Test bestand darin, daß man die überzogene eisenhaltige Metalloberfläche in siedendes Wasser brachte. Bei einen solchen Test versagte ein nach dem oben angegebenen bekannten Verfahren aufgetragener überzug in 4 1/2 Stunden, während ein gemäß der Erfindung aufgetragener Überzug kein Versagen nach 41 1/2 Stunden in siedendem Wasser zeigte.
Das gemäß der Erfindung verwendete Gemisch bestand aus Pulvern aus linearem Polyäthylen hoher Dichte mit Dichten innerhalb des
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! -Jf-
Bereichs von 0,945 bis 0,960, Schmelzindices innerhalb des Bereichs von 6 bis 18 und Teilchengrößen innerhalb des Bereichs von ! 297 bis 500 Mikron (35 bis 50 mesh) (wie z.B. ML-713 von U.S. j Industrial Chemicals Company, MA-778 von U.S. Industrial Chemicals1 Company und BMT TR-980 von Phillips Petroleum Company) und Pul- ■ vern aus Polyäthylen geringer Dichte mit Dichten innerhalb des \ Bereichs von 0,91 bis 0,92, Schmelzindices innerhalb des Bereichs ·
von 16 bis 25 und Teilchengrößen innerhalb des Bereichs von 297 j
bis 500 Mikron (35 bis 50 mesh) (wie z.B. MC-91007 von U.S. I Industrial Chemicals Company, 711-942 von U.S. Industrial Chemicals Company oder DNPA 0408 von Union Carbide Corporation).
Das Vermischen wurde unter Benutzung eines Mischers vom Typ
einer V-förmigen Drehtrommel oder einer anderen geeigneten Mischvorrichtung für trocknes Pulver durchgeführt. Solche Mischvorrichtungen sind dem Fachmann bekannt, und zu diesen gehören z.B.
Drehtromiaelmischer von Patterson-Kelly Company sowie auch Flügeloder Bandmischer.
Das Auftragen wurde bewerkstelligt, indem ein Luftstrom mit der
gewünschten Menge von vermischtem Pulver beladen und auf die
heiße (204 bis 2600C) eisenhaltige Metalloberfläche gerichtet
wurde. Das Pulvergemisch verschmolz miteinander zu einem gleichnäßigen Überzug, der die Metalloberfläche vollständig bedeckte.
Überzüge verschiedener Dicke wurden auf eisenhaltige Metallober-
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flächen aufgetragen. Die Dicke wurde geändert, indem einfach mehr Pulver auf die Oberfläche aufgetragen wurde. Es wurde festgestellt, daß eine vollständige Abdeckung der eisenhaltigen Metalli oberfläche mit einem Überzug mit einer Dicke von 0,38 mm leicht : erreichbar ist. Dünnere Überzüge neigen dazu, kleine unüberzogene j Bereiche zurückzulassen. Dickere Überzüge bis herauf zu 1,14 mm
ι wurden ebenfalls auf die gleiche Weise mit ausgezeichneten Er-I
gebnissen aufgetragen. Außerdem wurden Überzüge aus dem gleichen Pulvergemisch auf eisenhaltige Metalloberflächen nach der bekannten V/irl)el"botti;>cthode aufgetragen. Ώεΐ diesen Versuchen wurde die au überziehende eisenhaltige Metalloberfläche auf 204 bis ^160G erwäriit und in Kontakt mit einem Wirbelbett aus dem Pulveri genisch gebracht, liach dieser Methode erhaltene Überzüge hatten ι das gleiche Aussehen und die gleiche Qualität wie Überzüge, die j durch Beladen einec Luftstroms mit dem Pulvergemisch und Richten des erhaltenen Strons auf die Metalloberfläche erhalten worden waren.
Eine Reihe von Tests wurde unter Verwendung von Gemischen von einem Polyäthylenpulver hoher Dichte (MA 778 von U.S. Industrial Chemicals Company) mit einem Schmelzindex von -6, einer Dichte von -0,949 und einer Teilchengröße von 500 Mikron und einem Polyäthylenpulver geringer Dichte (MC-91007 von U.S. Industrial Chemicals Company) mit einem Schmelzindex von -22, einer Dichte von -0,916 und einer Teilchengröße von 500 Mikron durchgeführt.
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Mittels Sandstrahlbehandltuig gereinigte duktile Sisenplatten wurden auf verschiedene Temperaturen erwärmt und in einem Wirbelbett überzogen. Jede Platte wurde auf die Haftfestigkeit hin nach vier Stunden in siedendem Wasser untersucht, und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Plattentemperatur,
oc 		Gemisch
1 Teil MA-778
3 Teile MC-91007		 Gemisch
1 Teil ΜΔ-778
2 Teile MC-91007
204 — schlecht
252 ausgezeichnet ausgezeichnet
260 ausgezeichnet ausgezeichnet
274 ausgezeichnet ausgezeichnet
288 gut ausgezeichnet
302 ziemlich gut gut
316 ziemlich gut gut
Eine Reihe von Tests wurde mit Mischungsverhältnissen durchgeführt, die von 1:1 bis 1:3 von linearem Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte reichten, und die Eigenschaften der erhaltenen Filme wurden bewertet. Die verwendeten Materialien waren ML-713 von U.S. Industrial Chemicals Company und DNPA 0408 ▼on Union Carbide Corporation. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
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Mischungsverhältnis von
Polyäthylen hoher Dichte
zu Polyäthylen geringer
Dichte		 Plattentemperatur,
0C
1:1 204
1:1 232
1:1 260
1:2 204
1:2 232
1:2 260
1:3 204
1:3 232
1:3 260
Haftfestigkeit nach 4 Stunden in siedendem Wasser
schlecht
gut
gut
schlecht
gut
ausgezeichnet
schlecht
gut
ausgezeichnet
Wenn das Mischungsverhältnis von Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte über 1:1 erhöht wurde, z.B. 1,25:1 betrug, war der erhaltene Überzug spröde und hatte ein stumpfes, runzeliges Aussehen anstelle eines glatten Aussehens. Eine Verringerung des Anteils an linearem Polyäthylen hoher Dichte unter 1:3 führte, wie festgestellt wurde, zu einem Haftfestigkeitsverlust.
In der obigen Beschreibung sind bevorzugte Ausführungsforr.aen der Erfindung erläutert worden. Im Rahmen der Erfindung können die AuDfühnuigsfoOTiGn modifiziert werden.
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Claims (5)

United States Pipe and Foundry Company, Birmingham, Alabama, V.St.A. Thermoplastische Überzugsmasse und Verfahren zum Auftragen derselben auf Metallgegenstände Patentansprüche
1. Masse zum Beschichten von eisenhaltigen Metallsubstraten, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gemisch von Polyäthylen·· pulver hoher Dichte und Polyäthylenpulver geringer Dichte besteht, wobei dieses Gemisch die Komponenten innerhalb eines Bereichs
von 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte und 1 Volumenteil Polyäthylen geringer Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumenteilen Polyäthylen geringer Dichte enthält.
Θ09829/062Β
ORIGINAL INSPECTED
2. Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen hoher Dichte linear ist und eine Dichte von 0,945 bis 0,960 hat und das Polyäthylen geringer Dichte eine Dichte von 0,91 Ms 0,92 hat.
3. Ilasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dai Polyäthylen hoher Dichte einen Schmelzindex von 6 bis 18 und eine Teilchengröße von 297 bis 500 Llikron hat und das Polyäthylen geringer Dichte einen Schmelzindex von 16 bis 25 und eine Teilchengröße von 297 bis 500 I-Iikron hat.
4. Verfahren zum Überziehen eines Metallgegenstands mit einer Polyäthylennasse, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch von Polyäthylenpulvern hoher Dichte und geringer Dichte zubereitet, wobei dieses Gemisch die Komponenten innerhalb eines Bereichs von 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte und 1 Volumenteil Polyäthylen geringer Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumenteilen Polyäthylen geringer Dichte enthält, eine Oberfläche des besagten Metallgegenstands auf eine Temperatur über 232 bis etwa 3160G erwärmt, das besagte Gemisch durch Aufstäuben auf die erwärmte Oberfläche des Metallgegenstands bis zu einer erwünschten Dicke aufträgt, die Oberfläche bei einer Temperatur über 232 bis etwa 3160C für etwa 5 bis 15 Minuten hält und dann den Metallgegenstand auf Umgebungstemperatur abkühlt.
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5. Verfahren zum überziehen eines Iletallgegenstands mit einer Polyäthyleninasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das "besagte Pulvergemisch mit einer Dicke zwischen 0,38 und 1,14 ™a aufträgt.
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DE19772702304 1974-04-26 1977-01-18 Thermoplastische ueberzugsmasse und verfahren zum auftragen derselben auf metallgegenstaende Ceased DE2702304A1 (de)

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