DE3047727C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dünnen Schutzfilmen durch Aufsprühen von verflüssigtem, lösungsmittelfreiem, thermoplastischem Material oder Bin­ demittel, wie Wachs, Paraffin, Wachs-Paraffin-Mischungen od. dgl. auf eine Oberfläche.

Zur Erzeugung derartiger, normalerweise in der Größenordnung von µm dicker Schutzfilme ist das Arbeiten in der Regel mit Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen des filmbildenden Ma­ terials, d. h. mit versprühfähigen Flüssigkeiten, bekannt. Derartige Schutzfilme werden beispielsweise in besonderem Maße bei der Neuwagen-Konservierung im Kraftfahrzeugbau angewandt. Es ist dabei erforderlich, daß das Lösungs- oder Dispersions­ mittel aus dem aufgesprühten Material entweichen kann, damit das Material, auch als Bindemittel bezeichnet, einen genügend festen Film bildet. Die flüchtigen Stoffe entweichen aus dem aufgesprühten Film durch feinste Kapillaren, die den Film gleichmäßig durchsetzen und verhindern, daß dieser eine geschlossene, völlig homogene Schicht bildet. Dazu tritt unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes die Tatsache, daß die flüchtigen Stoffe, die teilweise brennbar, teilweise gesundheitsschädlich sind, eine Umweltbelastung darstellen, so daß umfangreiche Schutzmaßnahmen, wie z. B. die Anordnung spezieller Filter und/oder besondere Sicherheitsmaßnahmen, wie Explosionsschutz, erforderlich sind, um derartige Auf­ sprühanlagen gefahrlos betreiben zu können. Auch ist es bekannt, auf eine Oberfläche aufgebrachte Granulate zu sintern, um eine glatte, geschlossene Oberflächenschicht zu erhalten. Mit diesem bekannten Verfahren ist es ohne besondere Maßnahmen, wie z. B. elektrostatische Aufladung, nicht möglich, an Oberflächen zu arbeiten, an denen die Schwerkraft wirksam wird.

Die DEB "Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen" Band VII (Verarbeitung von Lacken und Beschichtungsmaterialien) von H.Kittel (1979), Seiten 88 bis 89, befaßt sich u. a. mit dem Aufbringen von Beschichtungen nach dem Verfahren des thermischen Spritzens. Hierbei werden die Spritzwerk­ stoffe, nämlich Metalle, keramische Stoffe, Kunststoffe oder Gemische dieser Stoffe, in oder außerhalb von manuellen oder maschinellen Spritzgeräten, wie Spritzpistolen, Spritz­ kanonen, Plasmajets, Plasmageneratoren, Plasmabrenner oder Plasmatrons, geschmolzen oder angeschmolzen und meist mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche von Werkstücken gespritzt. Derart thermisch gespritzte Schichten sollen der Verbesserung der Werkstückeigenschaften, insbesondere hinsichtlich Verschleiß, Korrosion, Wärmeübertragung bzw. Wärmeisolation, elektrischer Leitfähigkeit bzw. Isolation und Aussehen dienen; sie werden ferner aufgebracht zum Wiederherstellen der Betriebsfähigkeit oder zur Erzielung ganz besonderer Oberflächeneigenschaften, wie hoher oder niedriger Elektronen-Emission, katalytischer Effekte u. dgl.

Überwiegend werden dabei Metalle als Überzugswerkstoffe beim thermischen Spritzen eingesetzt, jedoch auch oxidische Werkstoffe werden verwendet. Das Auftragen von Kunststoffen durch thermisches Spritzen soll ebenfalls möglich sein, jedoch abgesehen von Ausnahmefällen, wirtschaftlich anderen Verfahren, etwa dem Wirbelsintern oder Blasverfahren, unterlegen. Die Nachteile derartiger thermischer Spritz­ verfahren bestehen darin, daß die Schichten normalerweise nicht dicht sind. Durch Nachbehandeln, wie Nachschmelzen, Imprägnieren, aber auch durch Dickspritzen sollen dichte Spritzschichten erreichbar sein. Wesentlich ist jedoch, daß die eingesetzten Spritzwerkstoffe vor dem Spritzen auf die Oberfläche von Werkstücken geschmolzen werden, d. h. beim thermischen Spritzen wird vor dem Aufbringen des Kunststoffes dieser geschmolzen bzw. angeschmolzen und in dem so vorbereiteten Zustand mit hoher Geschwin­ digkeit auf die Oberfläche von Werkstücken aufgetragen, wobei die Oberflächenbereiche selbst dabei nicht schmelzen. Ein Sintern der Kunststoffe, nachdem diese auf der Ober­ fläche des mit einem Schutzfilm zu versehenen Werkstückes niedergeschlagen worden sind, ist dem bekannten Verfahren des thermischen Spritzens nicht entnehmbar. Hinzu kommt, daß bei diesem thermischen Spritzen bzw. Aufsprühen von Kunststoffen Schutzfilme mit unterschiedlichen Stärken erhalten werden, was darauf zurückzuführen ist, daß mit den herkömmlichen Spritzgeräten ein Materialstrahl er­ zeugt wird, der in seinem mittleren Bereich eine hohe Materialteilchenkonzentration aufweist, wohingegen die Teilchenkonzentration im Randbereich des Strahls äußerst gering ist. Durch fortschreitende Überlappung dieser Bereiche mit unterschiedlichen Teilchenkonzentrationen wird ein Schultzfilm mit unterschiedlichen Stärken auf dem Werkstück erhalten und insbesondere wenn sehr dünne Oberflächenschutzschichten erhalten werden sollen, kann es während des Aufsprühvorganges dazu kommen, daß Ober­ flächenabschnitte aufgrund einer geringen Teilchenkon­ zentration des aufgesprühten Materials keine geschlossene Schutzschicht bilden; eine einheitliche, gleichmäßig star­ ke Oberflächenschutzschicht ist nach dem bekannten Ver­ fahren des thermischen Spritzens nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine zügige, umweltfreundliche Herstellung qualitativ hoch­ wertiger, einheitliche und gleiche Stärke aufweisender Schutzfilme mit geschlossener Oberfläche möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ge­ kennzeichneten Verfahrensmaßnahmen gelöst.

Ein derart erfindungsgemäß ausgebildetes Verfahren er­ möglicht den Einsatz herkömmlicher Heißspritzgeräte, in denen der Spritzwerkstoff geschmolzen und somit ver­ flüssigt wird, der dann unmittelbar auf die schützende Oberfläche aufgetragen werden kann. Die Tendenz dieser Materialien, nach Auftreffen auf die Oberfläche Kügelchen zu bilden, würde keinen genügend homogenen Film ergeben, jedoch wird dieser Tatsache in einfachster Weise durch den gleichzeitigen oder anschließenden Sintervorgang be­ gegnet, der zu einer absolut gleichmäßig starken, homogenen und glatten Oberfläche führt. Poren sind in dem erhaltenen Schutzfilm nicht mehr vorhanden, auch wenn dieser in dünnster Form aufgetragen ist. Sicherheitsrisiken sowie die Gefahr der Umweltbelastung durch entweichende Lösungs­ oder Dispersionsmittel entfallen damit.

Für das Sintern des thermoplastischen Materials hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Sintern durch Erwärmen des aufgesprühten thermoplastischen Materials durchge­ führt wird, um so zu einem gleichmäßigen, glatten und porenfreien Auftrag zu gelangen. Es ist zwar auch möglich, das Sintern in sehr einfachen Anwendungsfällen, z. B. beim Aufsprühen auf völlig ebene, nicht verformte Bleche mechanisch oder pneumatisch,vorzunehmen, jedoch kommt dieser Anwendungsfall in der Praxis nur selten vor, da in der Regel derartige Schutzfilme nur auf verformte Bleche, wie im Karosseriebau, aufgebracht werden und hier eine mechanische oder pneumatische Sinterung nur mit einem erheblichen technischen Aufwand durchgeführt werden kann.

Die für das Sintern erforderliche Wärme kann dem thermo­ platischen Material von außen durch Wärmestrahlung, Warm­ luftzufuhr od. dgl. zugeführt werden; es ist jedoch auch möglich, die Wärme dem thermoplastischen Material bei­ spielsweise durch HF-Energie zuzuführen. In gewissen Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein, das thermo­ plastische Material auf eine zuvor erhitzte Oberfläche zu sprühen, so daß der Sintervorgang gleichzeitig mit dem Aufsprühen erfolgen kann und somit ein zeitlich optimaler Verfahrensablauf erhalten wird.

Die mit dem Verfahren erzielbaren Vorteile bestehen in der Kombination zweier gut beherrschbarer Verfahrens­ schritte, nämlich des Heißversprühens von schmelzfähigem Material und des Sinterns desselben, wodurch sich in wesentlich einfacherer Weise als bisher dünne Schutz­ filme auf Korrosions- oder sonstigen zerstörungsanfälligen Oberflächen mit im wesentlichen herkömmlichen Geräten und Apparaten erzeugen lassen und gleichzeitig ein Optimum an Umweltfreundlichkeit und Sicherheit gewährleistet wird. In besonderem Maße ist das Verfahren für die Konservierung von Kraftfahrzeugen anwendbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des nach­ folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.

50 g eines auf 433 K erhitzten Paraffin-Wachs-Gemisches (Erstarrungspunkt 333 K) werden mittels eines Heißspritzge­ rätes auf ein Metallblech mit einer Fläche von 1 m² ver­ sprüht. Der Spritzdruck beträgt etwa 50 bar. Die Düse ergibt einen Spritzwinkel von etwa 60° und befindet sich im Abstand von 50 cm zu der zu beschichtenden Oberfläche. Die Oberfläche ist sauber, trocken und frei von Trenn­ mitteln. Die aufgesprühten Teilchen haften an der Ober­ fläche und bilden in gleichmäßiger Verteilung eine nicht geschlossene "rauhe" Schicht. Das so aufgesprühte Material wird durch Zufuhr von Warmluft mit einer Temperatur von 373 K geschmolzen und sintert innerhalb von 90 Sekunden zu einem geschlossenen, glatten, homogenen und porenfreien, etwa 30 bis 40 µm dicken Film zusammen.

Derartige Schultzfilme sind nicht nur auf verformten oder nicht verformten Metallblechen anbringbar, sondern auch auf beliebigen Oberflächen anderer Materialbeschaffenheit, die einen Oberflächenschutz erfordern. Die Anwendung des Ver­ fahrens ist unter den verschiedensten geeigneten Ver­ hältnissen - Temperaturen, Druck, Spritzabstand - möglich, wobei die Erstarrungsdauer nach der Sinterung ebenfalls von dem betreffenden Material abhängt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von dünnen Schutzfilmen durch Aufsprühen von verflüssigtem, lösungsmittel­ freiem, thermoplastischem Material oder Bindemittel, wie Wachs, Paraffin, Wachs-Paraffin-Mischungen od. dgl. auf eine Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schützende Oberfläche nach Beendigung des Auf­ sprühens des geschmolzenen thermoplastischen Materials für dessen Sinterung erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgesprühte, thermoplastische Material durch Wärmestrahlung gesintert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgesprühte, thermoplastische Material durch Erwärmung mittels HF-Energie gesintert wird.