DE853998C

DE853998C - Method and device for the production of coatings on workpieces, pipes or the like.

Info

Publication number: DE853998C
Application number: DEF4875A
Authority: DE
Inventors: Emil Dr-Ing Rottner
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1950-10-20
Filing date: 1950-10-20
Publication date: 1952-10-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Uberzügen auf Werkstücken, Rohren od. dgl. Es ist bekannt, Metallteile, die der Korrosion ausgesetzt sind, durch Auftragen einer korrosionsbeständigen Metallschicht, z. B. aus Zinn, Blei ocf. dgl., oder durch Aufkleben einer Kunststoffolie, z. B. aus Gummi, Polyvinylchlori,d od. dgl., unter Verwendung eines Klebers zu schützen. Weiter ist bekannt, derartige Überzüge durch ein Flammspritzverfahren herzustellen. Dabei wird pulverförmiges Metall oder Kunststoff mit Hilfe von Prefiluft auf dem Wege über eine Gasflamme auf die zu schützende Fläche aufgeblasen.Process and device for the production of coatings on workpieces, Pipes or the like. It is known to metal parts that are exposed to corrosion, by applying a corrosion-resistant metal layer, e.g. B. made of tin, lead ocf. Like., Or by gluing a plastic film, z. B. made of rubber, polyvinylchloride, d Od. Like. To protect using an adhesive. It is also known such Manufacture coatings using a flame spray process. This is powdery Metal or plastic with the help of prefil air by way of a gas flame inflated onto the surface to be protected.

Sowohl das Auftragen von Metallen wie auch das Aufkleben von Folien hat den Nachbeil, daB es ziemlieh kostspielig ist und d,aß beträchtliche Übung und Geschicklichkeit erforderlich sind, um auf diese Weise einen allseitig dichten Überzug zu schaffen. Häufig muB die Form des zu schützenden Werkstückes mit Rücksicht auf den Überzug verändert und vereinfacht werden, damit dieser überhaupt aufgebracht werden kann. Das Spritzverfahren ist umständlich, da es die Anwendung von Druckluft und Gas sowie unter Umständen die Einrichtung einer Spritzkammer mit Abzugsvorrichtung erfordert. Dabei wird viel Wärme und Material nutzlos verbraucht, weil insbesondere bei kleinen Stücken ein Vorbeispritzen an Ecken und Kanten unverrneidlich ist. Das Spritzverfahren ist daher immer unwirtschaftlich.Both the application of metals and the gluing of foils has the disadvantage that it is quite expensive and d, ate considerable practice and Skill are required in order to obtain an all-round coating in this way to accomplish. Often the shape of the workpiece to be protected has to be taken into account the coating can be changed and simplified so that it is applied at all can be. The spraying process is cumbersome as it involves the use of compressed air and gas and, under certain circumstances, the installation of a spray chamber with an extraction device requires. A lot of heat and material is used uselessly because in particular In the case of small pieces, splashing around corners and edges is inevitable. That Spraying processes are therefore always uneconomical.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von festhaftenden, vollkommen dichten, gegen Angriffe koTradierender Agenzien, insbesondere von Säuren, resistenten aus Metallen, Kunststoffen od. dgl. bestehenden Schutzüberzügen auf Werkstücken aller Art, Rohren, insbesondere Metallteilen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei die bei den bisher bekannten Verfahren auftretenden technischen und wirtschaftlichen Mängel nicht auftreten. Neben großer Einfachheit in der Anwendung und großer Wirtschaftlichkeit weist das neue Verfahren noch den Vorteil auf, daß es ohne weiteres auch von ungelernten Arbeitskräften angewandt werden kann, wobei ein überflüssiger Verbrauch an Stoff und Wärme nicht auftritt.The present invention relates to a method of production of clinging, perfect dense, counteracting attacks Agents, especially acids, resistant from metals, plastics or the like. existing protective coatings on workpieces of all types, pipes, especially metal parts, and a device for performing this method, with the previously known processes occurring technical and economic defects do not occur. In addition to great simplicity in use and great economic efficiency, this shows New methods still have the advantage that they can easily be used by unskilled workers can be applied, whereby an unnecessary consumption of material and heat is not occurs.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß man den zu schützenden Gegenstand mit einem mehr oder weniger großen Überschuß des als Schutzschicht aufzubringenden Materials umhüllt, so daß alle zu schützenden Teile des Gegenstandes von dem Material umgeben sind, und daß man den so eingehüllten Gegenstand einer hin und her gehenden Bewegung unterwirft, indem man ihn beispielsweise in vibrierende Bewegung versetzt, wobei man dafür Sorge trägt, daß der zu schützende Gegenstand eine erhöhte Temperatur besitzt. Hierdurch wird der Gegenstand mit dem verwendeten Material in innige Berührung gebracht, und es kommt schließlich auf seiner Oberfläche zur Ausbildung eines dichten, festhaftenden Überzuges. Als Material kann man Metalle, wie z. B. Blei, Zinn, Zink, sowie Kunststoffe, wie Polyäthylen, Kunstharze, insbesondere solche auf Phenolbasis, oder sonstige Stoffe, die zur Ausbildung resistenter Überzüge geeignet sind, verwenden. Auch Mischungen von Metallen und Mischungen von Kunststoffen können verwendet werden. Man benutzt dieses Material in einer Form, die ein Umhüllen des zu schützenden Gegenstandes gestattet, beispielweise in granuliertem oder pulverförmigem Zustand, wobei sich für die Gleichmäßigkeit und die Dichte des Überzuges ein besonders feines Pulver als vorteilhaft erwiesen hat. Man kann auch nacheinander mehrere Schutzschichten aufbringen.The method according to the invention now consists in that the to protective object with a more or less large excess of the protective layer encased material to be applied, so that all parts of the object to be protected are surrounded by the material, and that the object encased in this way is a submitting to and fro movement, for example by turning it into vibrating Moved, taking care that the object to be protected has an elevated temperature. This will make the item match the used Material is brought into intimate contact, and it eventually comes on its surface to form a dense, firmly adhering coating. The material can be metals, such as B. lead, tin, zinc, and plastics such as polyethylene, synthetic resins, in particular those based on phenol, or other substances that lead to the formation of resistant coatings are suitable to use. Also mixtures of metals and mixtures of plastics can be used. One uses this material in a form that is an envelope of the object to be protected, for example in granular or powder form Condition, whereby the evenness and the density of the coating is a special one fine powder has proven beneficial. You can also use several protective layers one after the other raise.

Die Erwärmung des zu schützenden Gegenstandes kann vor Beginn der Vibration oder vor dem Umhüllen mit dem Material, aus dem der Überzug bestehen soll, in irgendeiner an sich bekannten Weise erfolgen. Man kann die Erwärmung aber auch während des Vibrationsvorganges selbst vornehmen, beispielsweise durch Induktion oder Hochfrequenz, oder auch beide Maßnahmen miteinander verbinden. Die Höhe der Temperatur kann je nach dem aufzubringenden Material ganz verschieden sein. Sie richtet sich nach der Art des aufzubringenden Materials und auch nach der Form des Gegenstandes. Dünnwandige Gegenstände können im allgemeinen höher erhitzt werden. Beispielsweise kommen bei Anwendung von Polyäthylen Temperaturen von etwa i8o° in Betracht, doch können auch solche von etwa 200° angewandt werden.The object to be protected can be heated before the start of the Vibration or before wrapping with the material of which the coating is to be made, be done in any manner known per se. But you can also do the warming perform it yourself during the vibration process, for example by induction or high frequency, or combine both measures. The high of The temperature can be very different depending on the material to be applied. she depends on the type of material to be applied and also on the shape of the Subject. Thin-walled objects can generally be heated to a higher temperature. For example, when using polyethylene, temperatures of about 180 ° in Consideration, but those of about 200 ° can also be used.

Sowohl einfache Werkstücke, wie etwa solche von zylindrischer Gestalt, Rohre od. dgl., wie auch komplizierter ausgebildete, wie Pumpenläufer, Armaturen u. dgl., können mit Hilfe des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens mit festen, dichten Schutzüberzügen der verschiedensten Dicke versehen werden. Werkstücke jeglicher Art und Größe, wie sie in der Industrie anfallen, solche aus Metall, wie auch solche aus anderen Werkstoffen, wie etwa Glas oder Porzellan, können behandelt werden.Both simple workpieces, such as those of cylindrical shape, Tubes or the like, as well as more complicated designs, such as pump rotors, fittings and the like, can with the help of the method proposed according to the invention with solid, dense protective coatings of various thicknesses are provided. Workpieces any Kind and size, as they occur in the industry, those made of metal as well as those Made of other materials, such as glass or porcelain, can be treated.

Als hin und her gehende Bewegung kann in manchen Fällen schon ein zweckmäßig energisches Schütteln mit der Hand in Frage kommen. So kann man z. B. bereits durch kurz andauerndes energisches Schütteln einer vorgewärmten Blechdose, in die man ein Kunststoffpulver eingefüllt hat, mit der Hand einen brauchbaren inneren Überzug erzeugen. In den meisten Fällen hat sich eine Vibration als vorteilhaft erwiesen. Doch sind Bewegungen anderer Art ebenfalls möglich.A back and forth movement can in some cases be a vigorous hand shaking is appropriate. So you can z. B. already by briefly vigorously shaking a preheated tin can, in which you have filled a plastic powder, by hand a usable inner one Generate coating. In most cases, vibration has been found to be beneficial proven. But movements of other kinds are also possible.

Die Dauer der Vibration richtet sich nach der Form des Werkstückes; sie ist bei komplizierteren, um ein allseitiges Umhüllen mit dem Schutzmaterial zu gewährleisten, im allgemeinen größer als bei einfacheren. Sie kann z. B. zwischen einigen Sekunden bis mehreren Minuten, unter Umständen sogar auch etwa io Minuten und in manchen Fällen noch mehr betragen. Sie richtet sich aber auch nach der gewünschten Schichtdicke des Überzuges, von der auch die Frequenz der Vibration abhängig ist.The duration of the vibration depends on the shape of the workpiece; it is more complicated to enclose all sides with the protective material to ensure, in general, larger than with simpler ones. You can z. B. between a few seconds to several minutes, possibly even about 10 minutes and in some cases even more. But it also depends on the desired one Layer thickness of the coating, on which the frequency of the vibration also depends.

Die Frequenz kann hierbei, wenn es sich um ein Werkstück einfacher Ausbildung, wie z. B. um Rohre oder Zylinder, handelt, verhältnismäßig niedrig gehalten werden. Sie beträgt im allgemeinen etwa. 5o Perioden/sec. Doch sind im Bedarfsfalle auch niedrigere Werte möglich, unter Umständen sogar sehr niedrige, in anderen Fällen auch höhere.The frequency here can be simpler if it is a workpiece Training, such as B. pipes or cylinders, is kept relatively low will. It is generally about. 5o periods / sec. But are in case of need lower values are also possible, in some cases even very low, in other cases also higher.

Die angewandte Amplitude hängt u. a. ab von Dorngröße, vom spez. Gewicht des angewandten Kunststoffpulvers und von der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes. Die Amplitude kann im allgemeinen zwischen etwa 0,5 bis 5 mm liegen. Diese Werte können jedoch auch in besonderen Fällen über- oder auch unterschritten werden. Die optimalen Bedingungen für Zeitdauer, Frequenz und Amplitude können in jedem Einzelfall entsprechend der jeweils vorliegenden Gestalt des Werkstückes, seinem Material, der erforderlichen Schichtdicke und der Natur des aufzubringenden Materials in einfacher Weise durch Vorversuche ermittelt werden. Für die Schichtdicke sind die Art des Überzugsstoffes sowie insbesondere auch die Wandstärke und damit die Masse des zu überziehenden Werkstückes von Bedeutung, da die Größe des Wärmeinhalts die Menge das auf der Oberfläche hafteftfbleibenden Überzugsmaterials wesentlich bedingt. Die Schichtdicke liegt im allgemeinen zwischen etwa 0,5 bis etwa 3 mm. Sie kann aber auch in manchen Fällen außerhalb dieser Werte liegen, beispielsweise bei Verwendung von Metallpulvern Bruchteile von Millimetern ausmachen. Umgibt man z. B. ein auf i8o° vorgewärmtes Werkstück mit einer Wandstärke von etwa 5 bis io mm allseitig mit pulverisiertem Polyäthylen und rüttelt so lange, bis die Temperatur durch Abstrahlung, Ableitung usw. auf etwa i io° gesunken ist, so erhält man eine Schichtdicke von etwa 2 bis 3 mm. Die Schichtstärke kann man noch vergrößern, wenn man dem Werkstück während des Überzugsvorganges weiterihin Wärme zuführt und damit seine Temperatur auf 18o° hält.The applied amplitude depends, among other things, on the mandrel size, on the spec. Weight of the plastic powder used and the surface quality of the workpiece. The amplitude can generally be between about 0.5 to 5 mm. However, these values can also be exceeded or also fallen below in special cases. The optimal conditions for duration, frequency and amplitude can be determined in a simple manner by preliminary tests in each individual case according to the present shape of the workpiece, its material, the required layer thickness and the nature of the material to be applied. The type of coating material and, in particular, the wall thickness and thus the mass of the workpiece to be coated are important for the layer thickness, since the size of the heat content essentially determines the amount of the coating material that remains adhering to the surface. The layer thickness is generally between about 0.5 and about 3 mm. In some cases, however, it can also be outside these values, for example when using metal powders it can be fractions of a millimeter. If one surrounds z. B. a workpiece preheated to 80 ° with a wall thickness of about 5 to 10 mm with powdered polyethylene on all sides and shaken until the temperature has dropped to about 10 ° due to radiation, dissipation, etc., a layer thickness of about is obtained 2 to 3 mm. The thickness of the layer can be increased by adding heat to the workpiece during the coating process and thus keeping its temperature at 180 °.

Bei dünnwandigen Werkstücken, wie etwa Blechdosen, kann man auch dadurch eine größere Schichtdicke erreichen, daß man sie auf eine höhere Temperatur vorwärmt, wodurch ihr Wärmeinhalt vergrößert wird. So können Blechdosen durch Vorwärmung auf 200° mit einer größeren Schichtdicke überzogen werden.With thin-walled workpieces, such as tin cans, you can also do this achieve a greater layer thickness by preheating it to a higher temperature, whereby their heat content is increased. Tin cans can be opened by preheating 200 ° with a greater layer thickness.

Besonders große Schichtdicken kann man erzielen, wenn man mit einer künstlichen Erhöhung des Wärmeinhalts arbeitet, indem man beispielsweise das zu überziehende Werkstück, etwa ehre Dose, in einen ebenfalls vorgewärmten, vorzugsweise starken Metallzylinder einsteckt, wodurch die erforderliche Wärmemenge aufgespeichert wird.Particularly large layer thicknesses can be achieved if you use a Artificially increasing the heat content works by, for example, that too Covering workpiece, such as a can, in a likewise preheated, preferably strong metal cylinder, which stores the required amount of heat will.

Falls eine kleinere Schichtdicke gewünscht wird, als sie einem gegebenen Wärmeinhalt entspricht, hat man es in der Hand, durch entsprechend kürzere Bemessung der Dauer des Rüttel- bzw. Vibrationsvorganges dem Rechnung zu tragen.If a smaller layer thickness is desired than what is given Corresponds to the heat content, you have it in your hand, by means of a correspondingly shorter dimensioning the duration of the shaking or vibration process must be taken into account.

Das Umhüllen des Gegenstandes mit dem Überzugsmaterial kann beispielsweise in einem verschließbaren Behälter, etwa einer Trommel od. dgl., erfolgen. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, zur Erzielung einer besonders guten Haftung der Schutzschicht das Innere des Behälters vor, während oder nach der Vibration unter Überdruck oder in anderen Fällen, je nach der Art des verwendeten Materials, unter Unterdruck zu setzen. Zur Vermeidung von Oxydationen oder zur Erzielung besonderer Wirkungen kann das Behälterinnere auch mit Schutzgasen, wie z. B. Stickstoff, Wasserstoff od. dgl., angefüllt sein.Enveloping the object with the coating material can, for example in a closable container, such as a drum or the like., Take place. In some In some cases it can be advantageous to achieve particularly good adhesion of the Protective layer underneath the inside of the container before, during or after the vibration Overprint or in other cases, depending on the type of material used, under To put negative pressure. To avoid oxidation or to achieve special The inside of the container can also have effects with protective gases, such as B. nitrogen, hydrogen or the like., be filled.

Eine besondere Verdichtung und Glättung der Schutzschicht, die in einigen Fällen erwünscht sein kann, kann dadurch erzielt werden, daß man nach beendeter Vibrationsbehandlung, gegebenenfalls nach Absonderung des überzogenen Gegenstandes von dem Überschuß des Materials, noch eine nachfolgende Wärmebehandlung des Gegenstandes vornimmt.A special compression and smoothing of the protective layer, which in In some cases this can be achieved by looking after the Vibration treatment, if necessary after separation of the coated object from the excess of the material, a subsequent heat treatment of the object undertakes.

Beispielsweise kann man das Verfahren gemäß der Erfindung in der Weise mit besonderem Vorteil ausführen, daß man den zu schützenden Gegenstand in einen mit dem Cberzugsmaterial teilweise angefüllten, drehbar gelagerten Behälter einbringt und diesen nach Verschluß um eine horizontale Achse um i8o° dreht. Zweckmäßig bewirkt man den Verschluß durch eine Platte, an der der zu überziehende Gegenstand befestigt ist. Sodann versetzt man den Behälter in hin und her gehende Bewegung, indem man ihn beispielsweise einer vibrierenden Bewegung unterwirft. Dabei wird dafür Sorge getragen, daß der Gegenstand, wie oben beschrieben, eine erhöhte Temperatur besitzt.For example, one can use the method according to the invention in the manner run with particular advantage that the object to be protected in a introduces rotatably mounted container partially filled with the coating material and rotates it around a horizontal axis by 180 ° after locking. Expediently effected the closure by a plate to which the object to be coated is attached is. The container is then set in a reciprocating motion by subjects it to a vibrating movement, for example. Care will be taken carried so that the object, as described above, has an elevated temperature.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann beispielsweise durch einen schwingungsfähig gelagerten Behälter zur Aufnahme des als Schutzschicht aufzubringenden Materials und des zu schützenden Gegenstandes gekennzeichnet sein, der außerdem noch alle an sich bekannten baulichen Ausgestaltungen, wie Zu- und Ableitungen bzw. Armaturen, wie sie gegebenenfalls für die Durchführung der oben angegebenen besonderen Ausführungsformen des Verfahrens nötig sind, besitzen kann.An apparatus for performing the method according to the invention can, for example, be accommodated by a container that can vibrate the material to be applied as a protective layer and the object to be protected be marked, which also includes all known structural designs, such as supply and discharge lines or fittings, how they may be used for the implementation of the particular embodiments of the method specified above are necessary can.

An Hand der Abbildung ist eine beispielsweise Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erläutert. Beispiel Ein etwa trommelartig ausgebildeter Behälter i ist an den Lagerstellen 2 und 3 ungefähr in seinem Schwerpunkt drehbar gelagert. Die Lager sind durch Stützen 4 mit der Grundplatte 5 verbunden, die durch Federn 6 elastisch gegen den Boden abgestützt ist, so daß der ganze Apparat durch eine an sich bekannte Schwing- oder Rüttelvorrichtung j in vibrierende Bewegung gesetzt werden kann. Im unteren Teil der Trommel befindet sich ein pulverisierter Kunststoff 8 im Überschuß, z. B. Polyäthylen, mit dem das Werkstück überzogen werden soll. Ein Zylinder 9, der einen Durchmesser von etwa ioomm hat und der mit einer Schutzschicht überzogen werden soll, wird zunächst auf eine Platte to aufgespannt und in einem nicht dargestellten Wärmeofen auf etwa igo° vorgewärmt. Dann wird das Werkstück 9 mit der Platte 1o so auf den Behälter i aufgesetzt, daß es in das Behälterinnere hineinragt und die Öffnung im Behälterboden durch die Platte io dicht verschlossen wird. Hierauf wird der Behälter um i8o° gekippt und die Rüttelvorrichtung in Gang gesetzt. Der Kunststoff umgibt itun das Werkstück allseitig und wird durch die Vibrationsbewegungen mit allen Teilen der Oberfläche in innige Berührung gebracht. Nach Ausbildung der Schutzschicht wird der Behälter i wieder in die ursprüngliche Stellung zurückgekippt und (las Werkstück 9 herausgenommen. Es kann zur Verdichtung und Glättung des Überzuges nochmals in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 150° während etwa 15 :Minuten nachbehandelt werden.On the basis of the figure is an example of an embodiment for a device for carrying out the method proposed according to the invention explained. Example An approximately drum-like container i is at the storage locations 2 and 3 rotatably mounted approximately in its center of gravity. The bearings are through supports 4 connected to the base plate 5, which is elastic against the ground by springs 6 is supported so that the whole apparatus by a known oscillating or Vibrating device j can be set in vibrating motion. In the lower part the drum is a powdered plastic 8 in excess, for. B. polyethylene, with which the workpiece is to be coated. A cylinder 9 having a diameter of about ioomm and which is to be covered with a protective layer is initially clamped on a plate to and in a heating furnace, not shown, to about igo ° preheated. Then the workpiece 9 with the plate 1o is so on the container i put it on so that it protrudes into the inside of the container and the opening in the bottom of the container is tightly closed by the plate io. The container is then tilted by 180 ° and the vibrator started. The plastic now surrounds the workpiece all sides and is caused by the vibratory movements with all parts of the surface brought into intimate contact. After the protective layer has been formed, the container becomes i tilted back into the original position and (read workpiece 9 removed. It can be used again in an oven at one to compact and smooth the coating Temperature of about 150 ° for about 15 minutes.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of protective coatings on workpieces, pipes or the like that are resistant to attack by corrosive agents, characterized in that the object to be protected is enveloped with a more or less large excess of a material to be applied as a protective layer and the enveloped object with a back and forth Subjecting it to movement, for example by making it vibrate, taking care that the protective object is at an elevated temperature.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the material for the estimation layer in a form that allows the object to be protected to be encased, for example Used in granular or powder form, appropriately in fine powder form.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that the material for the protective layer metals, such as. B. lead, tin, zinc or., Like., If necessary Mixtures of different metals used. a .. Method according to claim i and 2, characterized in that the material used for the protective layer is plastics, such as polyethylene, Kuiistliarze u. The like., optionally mixtures of different plastics applies. 5. The method according to claim i to d, characterized in that one successively applies several protective layers to the object to be protected. 6. Procedure according to claim i to 5, characterized in that the heating of the to be protected Object to temperatures of, for example, about iSo to about 200 ° before the start the reciprocating motion makes. 7. The method according to claim i to 6, characterized in that the heating of the object to be protected during the reciprocating movement makes or continues, e.g. B. by induction or high frequency. B. The method according to claim i to 7, characterized in that the production of the protective layer takes place under overpressure or underpressure. 9. Procedure according to claim i to 8, characterized in that the production of the protective layer under a protective gas, such as. B. nitrogen, hydrogen or., D @ Gl., Takes place. ok Method according to claim i to 9, characterized in that the object according to Production of the protective layer is subjected to a subsequent heat treatment. i i. Method according to claims i to io, characterized in that the Object placed in a container partially filled with the coating material is, expediently in such a way that it is attached to a suitable for closing the container Plate is attached, the container after closure around a horizontal axis rotated i8o ° and then in back and forth movements, e.g. B. in vibrations, is offset, care being taken that the object has an increased Temperature. 12. Device for performing the method according to claim i to i i, characterized by an oscillating container for receiving the material to be applied as a protective layer and the object to be protected. 13. The device according to claim 12, characterized in that the container (i) is rotatably mounted about a horizontal axis in the center of gravity and to be protected Object (9) is attached to a plate (io), which also acts as a closure is used for the container (').