DE4431578C1 - Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Korrosionsschutzüberzüge auf Metalloberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Korrosionsschutzüberzüge auf Metalloberflächen nach dem Sinterverfahren.

Sinterverfahren zur Erzeugung von Korrosionsschutzüberzügen sind bereits bekannt. So beschreibt die EP-PS 0112277 B1 ein Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkörpern mit Polyolefinen. Danach wird zunächst die Ober­ fläche der erwärmten Formkörper mit einem Epoxidharz-System grundiert, darauf eine Klebschicht mit einem Ethylencopolymerisat und anschließend eine Polyethylen-Deckschicht aufgebracht. Die Durchführung dieses Ver­ fahrens wäre jedoch zeit- und kostenaufwendig, da einerseits das Auf­ bringen der unterschiedlichen Schichten diskontinuierlich erfolgt und anderseits unterschiedliche Beschichtungsstoffe eingesetzt werden, die eine differenzierte Temperaturführung erfordert.

Es wird weiterhin in der DD-PS 2 68 824 A3 ein Verfahren zur Beschichtung von Stahlrohren mit Thermoplasten beschrieben, das nur mit einem Be­ schichtungswerkstoff arbeitet.

Dabei wird die Oberfläche des sich drehenden und axial verschiebenden Werk­ stückes partiell durch induktive Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Beschichtungsmaterial gebracht und anschließend achsparallel mit demselben berieselt. Das Werkstück führt über die Länge der Berieselung eine Vielzahl von Umdrehungen aus. Die Erwärmung ist dabei so eingestellt, daß die Temperatur bei Beginn der Berieselung in einem Bereich zwischen 5 und 20 K über der Zersetzungstemperatur des Plastmaterials liegt.

Das bei dieser Temperatur auf die noch unbeschichtete Rohroberfläche rieselnde Pulver wird umgehend aufgeschmolzen und zumindest zum Teil thermisch zersetzt, wobei die die Haftung fördernden Zersetzungsprodukte entstehen. Der in seiner axialen Ausdehnung durch den Vorschub während einer Werkstücksumdrehung be­ grenzte erstmals beschichtete Bereich der Rohroberfläche wird mit Beginn der nächsten Umdrehung erneut beschichtet, wobei die Temperatur infolge des Ver­ brauchs an Schmelz- und Zersetzungsenergie sowie infolge Wärmeableitung in das Werkstückinnere wesentlich geringer als beim Auftragen der ersten Schicht ist.

Dadurch wird die bei der nachfolgenden Umdrehung aufgetragene Pulverschicht nur noch aufgeschmolzen und höchstens in unbedeutendem Grade thermisch zer­ setzt. Da die Temperatur mit fortlaufender Zeit weiter absinkt, werden trotz Erzeugung einer Haftschicht durch thermische Zersetzung die nachfolgenden Schichten vor unzulässiger Wärmeeinwirkung verschont.

Bei diesem Verfahren erfolgt die notwendige Erwärmung des Beschichtungs­ werkstoffes durch vorhergehende Erwärmung des zu besinternden Werkstückes. Deshalb ist es immer erforderlich, ein mehrfaches der zum technologischen Prozeß erforderlichen Wärmeenergie zuzuführen, damit sich im Beschichtungs­ werkstoff ein Temperaturgefälle herausbilden kann, welches garantiert, daß in relativ kurzer Zeit über die gesamte Schichtdicke die erforderliche Sintertemperatur erreicht wird.

Diese dafür benötigte große Wärmemenge wird als nachteilig empfunden.

Bei anderen bekanntgewordenen Sinterverfahren wirkt sich nachteilig aus, daß relativ dicke Schichten auf einmal auf die gesamte Länge des zu be­ schichtenden Werkstückes aufgetragen werden. Es kommt aufgrund des unter­ schiedlichen Temperaturverlaufes bei der Abkühlung des Korrossionsschutz­ schichten zu hohe Eigenspannungen, die zu Schrumpfprozesse führen. Ins­ besondere treten diese bei Schichtdicken über 1 mm auf.

Die infolge der Eigenspannung eingetretene Schrumpfung kann an den Grenz­ stellen eine Ablösung der Korrosionsschutzschichten bewirken. Meistens sind dann Unterrostungen die Folgeschäden. Bei eventuellen Transportbe­ schädigungen der Korrosionsschutzschichten sind die Folgeschäden durch die eingetretenen Schrumpfungen gravierend.

Ausgehend von dem gemäß DD-PS 2 68 824 A3 bekannten Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung festhaftender spannungsarmer Korrosionsschutzüberzüge mit niedrigem Energieaufwand zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden spannungsarme, auch mehrlagige Korrosionsschutzüberzüge auf Metalloberflächen in jeder erforderlichen Schichtdicke erreicht.

Weiterhin wird der relative Energieverbrauch/beschichteter Flächeneinheit auf 1,00 gegenüber 2,10 bei dem Verfahren nach DD-PS 2 68 824 gesenkt. Durch die Temperaturführung werden thermische Schädigungen des Beschichtungs­ werkstoffes vermieden.

Vorteilhaft wirken sich auch die wesentliche Senkung des Zeitaufwandes für die Beschichtung und die Verringerung des vom Werkstück abfallenden Thermo­ plastpulvers aus.

Bedingt durch die Herabsetzung der Oberflächentemperatur des zu beschichtenden Werkstückes ist es außerdem möglich, Korrosionsschutzsysteme bestehend aus einer Epoxidharzschicht sowie einer Klebschicht und einer Polyolefindeckschicht nach dem Sinterverfahren problemlos herstellen zu können.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des Ver­ fahrens erforderlichen Anordnung.

Ein zu beschichtendes Werkstück ist auf einer geeigneten Transportvorrichtung zum Axialvorschub und zur Drehbewegung gelagert. Seine Oberfläche wird mittels einer Induktionsheizung 4 auf ca. 330°C erwärmt.

Die Induktionsheizung 4 ist dabei so angeordnet, daß der Zeitraum zwischen dem Auftragen der Haftschicht und dem Beenden der Erwärmung maximal eine Sekunde beträgt.

Das Werkstück führt eine Rotationsbewegung aus und wird gleichzeitig linear unter der Beschichtungseinheit 2 vorwärts bewegt. Die Umdrehungsgeschwindig­ keiten des Werkstückes betragen bis zu 15 U/min.

Das Thermoplastpulver wird in der Beschichtungseinheit 2 bis maximal 10°C unter seiner Wärmeformbeständigkeitstemperatur vorwärmt.

Verwendet wurde ein Pulver mit einem Korngrößenbereich von 100 bis 600 µm eines Polythylens der Dichte 0.97 g/ccm und dem Schmelzindex MFI (190/2,16) von 1,7 g/10 min.

Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur nach Vicat liegt bei 90°C und die Zersetzungstemperatur beginnt oberhalb von 330°C.

Das vorgewärmte Thermoplastpulver rieselt auf das Werkstück 1 aus der achs­ parallel zum Werkstück angeordneten Beschichtungseinheit 2 auf. Während des Beschichtungsvorganges wird gleichzeitig das Werkstück an unterhalb der Be­ schichtungseinheit angeordneten Wärmequellen 3 vorbeiführt. Als Wärmequellen wurden Infrarotstrahler eingesetzt.

Die Oberfläche der zuletzt aufgebrachten Schicht wird dadurch auf ca. 300°C erwärmt und nimmt weitere benötigte Wärmeenergie zum Ansintern der neu aufge­ tragenen Schicht auf.

Nach Abschluß der Beschichtung passiert das Werkstück eine an sich bekannte und nicht dargestellte Kühlstrecke.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Korrosionsschutzüber­ zügen auf Metalloberflächen von Werkstücken, die eine Rotationsbe­ wegung ausführen und gleichzeitig linear unter einer Beschichtungs­ einheit vorwärts bewegt und linienförmig mit Thermoplastpulver be­ rieselt werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Induktions­ heizung (4) die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks auf eine für die Haftung des Thermoplastpulvers ausreichende Temperatur ge­ bracht wird und mehrere Korrosionsschutzschichten unter partiellem Sintern aufgebracht werden, wobei das partielle Sintern durch Er­ wärmung des Beschichtungswerkstoffes bis unterhalb seiner Wärmeform­ beständigkeitstemperatur in der Beschichtungseinheit (2) und durch Erwärmung der Oberfläche der zuletzt aufgetragenen Teilschicht bis unterhalb der Zersetzungstemperatur des Beschichtungswerkstoffes mittels externer Wärmequellen (3), die unterhalb der Beschichtungseinheit (2) ange­ ordnet sind, erfolgt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktions­ heizung (4) so angeordnet wird, daß der Zeitraum zwischen dem Beenden der Erwärmung und dem Auftragen des Thermoplastpulvers maximal eine Sekunde beträgt und die Wärmeenergie mit einer Flächenleistung von über 50 bis 600 W/cm² eingebracht wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungs­ geschwindigkeit des rotierenden Werkstückes 15 U/min. nicht über­ schreitet und die Umdrehungsgeschwindigkeit zum linearen Vortrieb des Werkstückes in einem solchen Verhältnis steht, daß die Schichtdicke der jeweiligen Teilschicht nicht mehr als 0,5 mm beträgt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulver­ förmige thermoplastische Beschichtungsstoff auf eine Temperatur zwischen 50°C und bis maximal 10°C unterhalb der Wärmeform­ beständigkeitstemperatur nach Vicat vorgewärmt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aufgetragene thermoplastische Teilschicht durch externe Wärmequellen bis maximal 10°C unterhalb der Zersetzungstemperatur des Beschichtungsstoffes erwärmt wird.