EP0112277A1 - Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkörpern mit Polyäthylen - Google Patents

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EP0112277A1
EP0112277A1 EP83730102A EP83730102A EP0112277A1 EP 0112277 A1 EP0112277 A1 EP 0112277A1 EP 83730102 A EP83730102 A EP 83730102A EP 83730102 A EP83730102 A EP 83730102A EP 0112277 A1 EP0112277 A1 EP 0112277A1
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EP
European Patent Office
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epoxy resin
powder
ethylene copolymer
layer
heated
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EP83730102A
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Walter Dipl.-Ing. Stucke
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B05D7/148—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies using epoxy-polyolefin systems in mono- or multilayers

Definitions

  • the invention relates to a method for coating metallic moldings, in particular pipes and pipe fittings, with polyethylene.
  • a plastic covering consisting in principle of three layers has proven to be particularly suitable.
  • the covering consists of a hardened epoxy resin layer applied as an adhesion promoter to the steel tube, an adhesive layer made of an ethylene copolymer covering this and finally an outer covering made of polyethylene.
  • This 3-layer structure of the casing is known from DE-PS 1 9 65 802, which describes a method for applying the plastic to steel pipes. An epoxy resin curing at these temperatures is sprayed onto the steel tube, which is preferably heated to 140-200 ° C.
  • an extruded foil tape made of an ethylene polymer is wound around the tube onto the epoxy resin layer, which serves as a pressure sensitive adhesive for another extruded foil tape made of polyethylene to be wrapped around the tube.
  • This method is not suitable for economical mechanical wrapping of pipe shaped pieces because of the complicated movement sequences required for this during the winding process for applying the foil strips.
  • it is ruled out for the encapsulation of moldings which are already provided with a heat-sensitive inner coating.
  • a suitable coating method for metallic pipes with a heat-sensitive inner coating with the aforementioned 3-layer structure is specified in DE-PS 22 22 911.
  • the epoxy resin base layer is applied at a tube temperature of 70 - 90 * C.
  • the adhesive layer made of ethylene copolymer and the outer cover layer made of polyethylene are extruded as a double tube and applied to the base layer, the heat of the double tube not being sufficient for rapid curing of the epoxy resin. Rather, this takes place at room temperature within 24 hours.
  • This method is also generally not suitable for coating because of the geometry of pipe fittings that deviate from the cylindrical shape and because of the long curing times.
  • the peel strength of a multilayer plastic oiling is impaired by internal tensions and the abrupt transition between the different layers.
  • the connection between the epoxy resin base layer and the steel pipe is the strongest;
  • high values can also be achieved between the two thermoplastic layers of adhesive (ethylene copolymer) and the outer covering (polyethylene) by suitable selection of the process parameters (e.g. temperature control).
  • thermoset and thermoplastic ie between the epoxy resin base layer and the ethylene copolymer adhesive layer, is particularly at risk with regard to the peel strength.
  • the invention has for its object to provide a method according to the metallic moldings, in particular pipe fittings and pipes, even if they already have a heat-sensitive inner coating, from a base layer made of epoxy resin, an outer cover made of polyethylene and an intermediate adhesive Ethylene copolymer existing insulation of high peel strength can be applied.
  • the advantage of the method according to the invention is that it enables the construction of complete piping systems with the same high quality insulation on all parts. So far, pipe fittings such as elbows, tees and the like have had to be done in a different way than the straight and smooth pipe pieces e.g. be insulated by wrapping the pipe fitting with a bitumen or plastic bandage each time it is installed in a pipeline system, so that there was no equivalent external protection for these fittings. With coatings according to the method according to the invention, the risk of pitting corrosion due to stray currents in the ground and / or infiltration of the insulation by moisture is no longer present, since the adhesion of the insulation to the pipe and the connection between the layers of insulation are significantly improved.
  • a coating booth 5 with spray guns 6 is then applied to its surface as an epoxy resin / hardener mixture at room temperature as precondensate powder, which is used at a temperature of 145 - 155 ° C hardens within 50 - 70 minutes in a layer thickness of 30 - 50 ⁇ m sprayed electrostatically.
  • the epoxy resin / hardener powder mixture which is supplied to the spray guns 6 from a storage container 11, melts on the surface of the shaped piece 17 and forms a non-flowing and unrelated the movie.
  • the fitting according to the electrostatic spraying of the epoxy resin / hardener mixture is conveyed to an infrared system 9, is heated in the infrared irradiation of 10 duration of only the epoxy resin layer 18 to 200 * C, while the temperature of the steel body of the T-piece 17 hardly changes.
  • the curing of the epoxy resin 18 already used is accelerated by the supply of heat. Before the curing has ended, the shaped piece 17 is transported back into the coating booth 5. About 30 after the application of the epoxy resin layer 18 is - again electrostatically and in powder form - on the epoxy resin layer 18, which then has a temperature of 160 - 170 ° C, by means of spray guns 7 in a layer thickness of 150 microns as a glue ⁇ thy lencopolymerisat -Powder sprayed on.
  • the ethylene copolymer powder which has a particle size composition according to claim 2, is fed to the spray guns 7 from a storage container 12 after it has been predried at 70 ° C. for 1.5 hours.
  • the molding 17 is transported again to the infrared system 9.
  • the ethylene copolymer layer 19 is heated to 180 ° C. by further infrared radiation of one minute duration, melted and smoothed within 5 minutes. This warming can also be done in other ways, e.g. can be achieved by microwave radiation.
  • polyethylene 20 is sprayed electrostatically from the storage container 13 by spray guns 8 in powder form in a layer thickness of 1.8 mm onto the ethylene copolymer.
  • the molding is then moved back into the infrared system 9, where the coating is kept at a temperature of 180-200 ° C. for 30 minutes by means of infrared radiation.
  • this heating can also be achieved in another way, in which the temperature of the metallic core tube 17 does not rise above 100 ° C., for example by microwave radiation. During this he warming cures the epoxy primer 18 completely. The coated T-piece 17 is then cooled in air to room temperature and transported to the finished store 10.
  • the coating process is as in the first example with the application of a 1.8 mm thick layer 20 of polyethylene powder, the 30-minute heating at 180 - 200 terminates in air * C and subsequent cooling.
  • other heat sources acting from the outside e.g. hot air or a combination of hot air and infrared radiation, can also be used for the heat treatment of the applied layers, since the metallic base body of the shaped piece 24 has no heat-sensitive inner coating and is undamaged higher temperatures may be brought.
  • the coating process for the steel tube body 17 in the first example leads to a three-layer insulation structure, as shown in FIG. 3.
  • the special grain size composition of the adhesive powder results in here an intimate bond between the epoxy resin base layer 18 and the adhesive 19. This effect is a consequence of the fact that under the influence of. electrostatic field preferably can deposit the powder grains with the smallest diameter directly on the epoxy resin base layer 18, which react faster than larger grains with the epoxy resin base layer 18.
  • the result is an even more favorable combination of thermosetting base layer and thermoplastic adhesive, since the electrostatic field results in Epoxy resin powder grains should preferably be deposited on the surface of the base layer.
  • the epoxy resin content tends to sink downwards onto the epoxy resin base layer. This creates a smooth transition between the different materials.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkörpern, insbesondere von Rohren und Rohrformstücken, mit Polyäthylen, wobei die Oberfläche der gereinigten und erwärmten Formkörper zunächst mit einem Epoxyharz/Härter-Gemisch grundiert wird, dann darauf Äthylencopolymerisat als Kleber und anschließend als äußere Deckschicht Polyäthylen aufgebracht wird. Um auf metallische Formkörper, insbesondere Rohrformstücke und Rohre, auch wenn diese bereits eine wärmeempfindliche Innenbeschichtung aufweisen, eine aus einer Grundschicht aus Epoxyharz, einer äußeren Deckschicht aus Polyäthylen und einem dazwischen liegenden Kleber aus Äthylencopolymerisat bestehende Isolierung von hoher Schälfestigkeit auftragen zu können, wird das im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebene Verfahren vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkörpern, insbesondere von Rohren und Rohrformstücken, mit Polyäthylen.
  • Für die Isolierung, insbesondere von im Erdreich verlegten Stahlrohren, hat sich eine aus im Prinzip drei Schichten bestehende Kunststoffumhüllung als besonders geeignet erwiesen. Die Umhüllung besteht aus einer als Haftvermittler auf das Stahlrohr aufgebrachten gehärteten Epoxyharz-Schicht, einer diese bedeckenden Kleberschicht aus einem Äthylencopolymerisat und schließlich aus einer äußeren Ummantelung aus Polyäthylen.
  • Dieser 3-schichtige Aufbau der Ummantelung ist bekannt aus der DE-PS 19 65 802, die ein Verfahren für das Aufbringen des Kunststoffs auf Stahlrohre beschreibt. Auf das vorzugsweise auf 140 - 200 'C erwärmte Stahlrohr wird ein bei diesen Temperaturen aushärtendes Epoxyharz aufgespritzt.
  • Während des Aushärtens wird um das Rohr auf die Epoxyharz-Schicht ein extrudiertes Folienband aus einem Äthyleneopolymerisat gewickelt, das als Haftkleber für ein weiteres um das Rohr zu wickelndes extrudiertes Folien-, band aus Polyäthylen dient. Dieses Verfahren ist nicht für eine wirtschaftliche maschinelle Umhüllung von RohrformstUcken geeignet wegen der dabei erforderlichen komplizierten Bewegungsabläufe beim Wickelvorgang zum Aufbringen der Folienbänder. Ebenso scheidet es wegen zu starker Erwärmung aus für die Umhüllung von Formkörpern, die bereits mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehen sind.
  • Ein für metallische Rohre mit wärmeempfindlicher Innenbeschichtung geeignetes Umhüllungsverfahren mit dem genannten 3-schichtigen Aufbau ist in der DE-PS 22 22 911 angegeben. Hierbei wird die Epoxyharz-Grundschicht bei einer Temperatur des Rohres von 70 - 90 *C aufgetragen. Die Kleberschicht aus Äthylencopolymerisat und die äußere Deckschicht aus Polyäthylen werden als Doppelschlauch extrudiert und auf die Grundschicht aufgebracht, wobei die Wärme des Doppelschlauches für eine schnelle Aushärtung des Epoxyharzes nicht ausreicht. Diese erfolgt vielmehr bei Raumtemperatur innerhalb von 24 Stunden. Auch dieses Verfahren eignet sich wegen der von der zylindrischen Form abweichenden Geometrie von Rohrformstücken und wegen der langen Aushärtezeiten in der Regel nicht für deren Beschichtung.
  • Weiterhin ist aus der DE-PS 22 57 135 bekannt, ein zu ummantelndes Stahlrohr auf 80 °C zu erwärmen und elektrostatisch mit einem lösungsmittelhaltigen Epoxyharz/Härter-Gemisch in einer Dicke von etwa 100 µm zu beschichten. Auf diese Grundschicht wird dann die innere Äthylencopolymerisat-Schicht und die äußere Polyäthylen-Schicht durch Aufrecken eines extradierten Doppelschlauches oder Umwickeln mit extrudierten Folienbändern aufgebracht. Nach Abkühlung des ummantelten Rohres auf eine mittlere Rohrtemperatur von 40 °C wird die Oberfläche des Kernrohres induktiv auf etwa 240 °C erwärmt, wobei sich eine mittlere Rohrtemperatur von 100 °C einstellt. Hierdurch kann die Epoxyharz-Grundierung in wenigen Sekunden aushärten. Auch dieses Verfahren ist wegen der Art des Aufbringens der inneren Äthylencopolymerisat-Schicht und der äußeren Polyäthylen-Schicht aus geometrischen Gründen nicht für die Beschichtung von Rohrformstücken geeignet.
  • Ein wichtiges Qualitätsmerkmal einer Kunststoffbeschichtung ist ihre Schälfestigkeit. Die Schälfestigkeit einer mehrschichtigen Kunststoffisölierung wird durch innere Spannungen und den abrupten Obergang zwischen den verschiedenen Schichten beeinträchtigt. Im Schälversuch an Stahlrohren, die nach den vorgenannten Verfahren beschichtet wurden, erfolgt im Regelfall eine Trennung im übergangsbereich der einzelnen Kunststoffschichten. Die Verbindung zwischen der Epoxyharz-Grundschicht und dem Stahlrohr ist dabei am festesten; in der Schälfestigkeit.zwischen den beiden thermoplastischen Schichten von Kleber (Äthylencopolymerisat) und äußerer Umhüllung (Polyäthylen) sind durch geeignete Wahl der Verfahrensparameter (z.B. Temperaturführung) auch hohe Werte erzielbar.
  • Besonders gefährdet hinsichtlich der Schälfestigkeit Ist dagegen der Obergangs- bereich zwischen Duroplast und Thermopl ast, also zwischen Epoxyharz-Grundschicht und Äthylencopolymerisat-Kleberschicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, nach dem auf metallische Formkörper, insbesondere RohrformstUcke und Rohre, auch wenn diese bereits eine wärmeempfindliche Innenbeschichtung aufweisen, eine aus einer Grundschicht aus Epoxyharz, einer äußeren Deckschicht aus Polyäthylen und einem dazwischen liegenden Kleber aus Äthylencopolymerisat bestehende Isolierung von hoher Schälfestigkeit aufgetragen werden kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es den Aufbau kompletter Rohrleitungssysteme mit der gleichen hochwertigen Isolierung an allen Teilen ermöglicht. Bisher mußten Rohrformstücke wie Krümmer, T-Stücke und dgl. auf andere Weise als die geraden und glatten Rohrstücke z.B. durch Umwickeln des Rohrformstückes mit einer Bitumen- oder Kunststoffbinde jeweils nach seiner Montage in ein Rohrleitungssystem isoliert werden, so daß für diese Formteile kein gleichwertiger Außenschutz gegeben war. Bei Beschichtungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gefahr der Lochfraßkorrosion infolge von Streuströmen im Erdreich und/oder einer Unterwanderung der Isolierung durch Feuchtigkeit nicht mehr gegeben, da die Haftung der Isolierung auf dem Rohr und die Verbindung zwischen den Schichten der Isolierung wesentlich verbessert sind.
  • Die Erfindung ist anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die dabei gemachten Angaben über Schichtdicken beziehen sich nicht auf die noch pulverförmige Schicht, sondern jeweils auf ihren Schichtdickenanteil an der Isolierung nach dem Aufschmelzen und Erkalten.
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes fUr eine Isolierung eines Formkörpers mit einer nur aus Äthylencopolymerisat bestehenden Kleberschicht,
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes für eine Isolierung eines Formkörpers mit aus drei Teilschichten bestehender Kleberschicht,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch die Isolierung des Formkörpers gemäß Verfahrensablauf nach Figur 1,
    • Fig. 4 einen Schnitt durch die Isolierung des Formkörpers gemäß Verfahrensablauf nach Figur 2.
  • Funktionsgleiche Teile sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Gemä3 den Figuren 1 und 3 wird die Oberfläche eines 2,5 m langen und 1,5 m breiten mit Bitumen, Zement oder Kunststoff 23 innenbeschichteten Stahlrohr-T-Stückes 17 von 150 mm Durchmesser mittels einer Hängebahn 1 aus dem Formstücklager 2 zu einer Einrichtung.3 zum Stahlstrahlen mit Stahldrahtkörnern transportiert und dort gereinigt. Anschließend wird das Formstück 17 im Warmluftofen 4 auf 90 °C erwärmt. Unter Drehung des Formstückes 17, die in der Zeichnung durch kreisförmige Pfeile angedeutet ist, wird dann in einer Beschichtungskabine 5 mit Sprühpistolen 6.auf seine Oberfläche ein etwa Raumtemperatur aufweisendes Epoxyharz/Härter-Gemisch als Vorkondensat-Pulver, welches bei einer Temperatur von 145 - 155 °C innerhalb von 50 - 70 Minuten aushärtet in einer Schichtdicke von 30 - 50 µm elektrostatisch aufgesprüht.
  • Das Epoxyharz/Härter-Pulvergemisch, das den Sprühpistolen 6 aus einem Vorratsbehälter 11 zugeführt wird, schmilzt hierbei auf der Oberfläche des Formstückes 17 auf und bildet einen nicht verfließenden und nicht zusammenhängenden Film. Zur Erzeugung einer geschlossenen Grundierung 18 wird das Formstück nach dem elektrostatischen Aufsprühen des Epoxyharz/Härter-Gemisches zu einer Infrarot-Anlage 9 transportiert, in der durch Infrarot-Bestrahlung von 10 Dauer nur die Epoxyharz-Schicht 18 auf 200 *C erwärmt wird, während die Temperatur des Stahlkörpers des T-Stückes 17 sich kaum verändert.
  • Die bereits eingesetzte Aushärtung des Epoxyharzes 18 wird durch die Wärmezufuhr beschleunigt. Noch vor Beendigung der Aushärtung wird das Formstück 17 in die Beschichtungskabine 5 zurücktransportiert. Etwa 30 nach dem Aufbringen der Epoxyharz-Schicht 18 wird - wiederum elektrostatisch und in Pulverform - auf die Epoxyharz-Schicht 18, die dann eine Temperatur von 160 - 170 °C aufweist, mittels Sprühpistolen 7 in einer Schichtdicke von 150 µm als Kleber Äthy lencopolymerisat-Pulver aufgesprüht. Das Äthylencopolymerisat-Pulver, das eine Korngrößenzusammensetzung entsprechend Anspruch 2 aufweist, wird den Sprüh- pistolen 7 aus einem Vorratsbehälter 12 zugeführt, nachdem es 1,5 Stunden lang bei 70°C vorgetrocknet wurde.
  • Während die Epoxyharz-Schicht 18 und die Äthylencopolymerisat-Schicht 19 eine innige Verbindung miteinander eingehen, wird das Formstück 17 erneut zur Infrarot-Anlage 9 transportiert. Durch weitere Infrarot-Bestrahlung von einer Minute Dauer wi.rd die Äthylencopolymerisat-Schicht 19 bis auf 180 °C erwärmt, aufgeschmolzen und innerhalb von 5 Minuten geglättet. Diese Erwärmung kann auch auf andere Weise, z..B. durch Mikrowellenbestrahlung, erzielt werden. Nach der anschließenden erneuten Rückführung des Formstückes 17 in die Beschichtungskabine 5 wird Polyäthylen 20 aus einem Vorratsbehälter 13 durch Sprühpistolen 8 in Pulverform elektrostatisch in einer Schichtdicke von 1,8 mm auf das Äthylencopolymerisat aufgesprüht. Anschließend wird das Formstück wieder in die Infrarot-Anlage 9 eingefahren, wo die Beschichtung 30 Minuten lang mittels Infrarot-Bestrahlung auf einer Temperatur von 180 - 200 °C gehalten wird.
  • Statt durch Infrarot-Bestrahlung kann diese Erwärmung auch auf andere Weise, bei der die Temperatur des metallischen Kernrohres 17 nicht über 100 °C ansteigt, z.B. durch Mikrowellenbestrahlung, erzielt werden. Während dieser Erwärmung härtet die Epoxyharz-Grundierung 18 vollständig aus. Danach wird das beschichtete T-Stück 17 an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt und in das Fertiglager 10 transportiert.
  • Im zweiten Beispiel gemäß den Figuren 2 und 4 wird ein 90°-Stahlrohrkrümmer von 100 mm Durchmesser und einer Schenkellänge von 1000 mm beschichtet. Der Verfahrensablauf, dessen schematische Darstellung aus Figur 2 hervorgeht, stimmt großenteils mit dem des ersten Beispiels überein, so daß hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Figur 4 zeigt einen Schnitt durch das beschichtete Fonnstück.
  • Da der Rohrkrümmer 24 keine wärmeempfindliche Innenbeschichtung aufweist, wird er im Warmluftofen 4 auf mindestens 150 °C erwärmt. Dadurch verringern sich die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Verfahrensschritten und insbesondere die Zeit für das Aushärten der Epoxyharz-Schicht 18. Nach dem Auftragen und Aufschmelzen der Epoxyharz-Grundschicht 18 wird der Kleber in 3 Teilschichten wie folgt aufgebracht:
    • Aus einem Behälter 14 wird mit Sprühpistolen 15 in der Beschichtungskabine 5 elektrostatisch eine 75 µm dicke Schicht 21 aus einem auf 100 °C vorgewärmten Pulver aufgetragen, dessen Körner jeweils einen Kern von max. 50 µm Durchmesser aus vorgetrocknetem Äthylencopolymerisat aufweisen, der schalenförmig von einer 10 - 20 µm dicken Schicht aus einem Epoxyharz/Härter-Gemisch umgeben ist. Das Pulver besteht somit zum überwiegenden Teil aus Epoxyharz/Härter-Gemisch. Durch die Vorwärmung des Pulvers beginnt bereits vor dem Auftragen eine Reaktion zwischen den verschiedenen Bestandteilen seiner Körner, die zu einer innigen Verbindung untereinander führen. Im Anschluß an das Auftragen wird diese Schicht 21 in der Infrarot-Anlage 9 innerhalb von 20 Bestrahlungsdauer bei 180 'C aufgeschmolzen. Danach wird in der Beschichtungskabine 5 mit den Sprühpistolen 25 aus einem Behälter 16 eine weitere Pulverschicht 22 von 75 µm Dicke elektrostatisch aufgetragen, wobei die Pulverkörner die umgekehrte Zusammensetzung zur ersten Teilschicht 21 aufweisen, nämlich einen Kern von max. 50 µm aus Epoxyharz/ Härter-Gemisch und eine Schale von 10 - 20 µm Dicke aus vorgetrocknetem Äthylencopolymerisat. Es folgt wiederum eine Infrarot-Bestrahlung in der Infrarot-Anlage 9 von 20 Sekunden Dauer zum Aufschmelzen der Schicht 22 bei 180 °C. Danach wird aus dem Behälter 12 mit den Sprühpistolen 7 in der Beschichtungskabine 5 die dritte Kleberteilschicht 19 von 150 µm Dicke aus reinem Äthylencopolymerisat-Pulver aufgetragen und in der.Infrarot-Anlage 9 innerhalb von einer Minute Bestrahlungsdauer aufgeschmolzen.
  • Der Beschichtungsvorgang wird wie im ersten Beispiel mit dem Auftragen einer 1,8 mm dicken Schicht 20 aus Polyäthylen-Pulver, der 30-minütigen Erwärmung auf 180 - 200 *C und dem anschließenden Abkühlen an Luft beendet. Im Unterschied zum ersten Fall können für die Wärmebehandlung der aufgetragenen Schichten hier auch andere von außen wirkende Wärmequellen, z.B. Heißluft oder eine Kombination aus Heißluft und Infrarot-Bestrahlung, angewendet werden, da der metallische Grundkörper des Formstücks 24 keine wärmeempfindliche Innenbeschichtung aufweist und ohne Schaden auf höhere Temperaturen gebracht werden darf.
  • Zu berücksichtigen ist jedoch, daß die zeitlichen Abläufe wegen der anderen Wärmeübergangsbedingungen entsprechend angepaßt werden müssen.
  • Für die Beschichtung von geraden, glatten Rohren bietet sich anstelle der diskontinuierlichen Vorgehensweise bei Formstücken eine kontinuierliche Verfahrensweise unter Einsatz entsprechend hintereinander geschalteter Bearbeitungsstationen an. Wegen der einfachen Oberflächengeometrie kann dann für das Auftragen der abschließenden Polyäthylen-Schicht auch das bekannte Schlauchextrusionsverfahren oder das wickelverfahren mit extrudierter Polyäthylen-Folie angewandt werden,. Außerdem ist hierbei anstelle des Abkühlens an Luft zur Beschleunigung der Abläufe der Einsatz eines Wasserkühlbades oder von Sprühwasser zweckmäßig.
  • Der Beschichtungsvorgang für den Stahlrohrkörper 17 im ersten Beispiel führt zu einem dreischichtigen Isolieraufbau, wie er in Figur 3 dargestellt ist.
  • Durch die spezielle Korngrößenzusammensetzung des Kleberpulvers ergibt sich hierbei ein inniger Verbund zwischen der Epoxyharz-Grundschicht 18 und dem Kleber 19. Dieser Effekt ist eine Folge davon, daß sich unter Einwirkung des . elektrostatischen Feldes bevorzugt die Pulverkörner mit dem kleinsten Durchmesser unmittelbar auf der Epoxyharz-Grundschicht 18 ablagern können, die schneller als größere Körner mit der Epoxyharz-Grundschicht 18 reagieren.
  • Wenn anstelle des Pulvers mit der speziellen Korngrößenzusammensetzung gemäß Anspruch 2 als Kleber ein Gemisch aus Äthylencopolymerisatpulver und einem pulverförmigen Epoxyharz/Härter-Gemisch gemäß Anspruch 3 verwendet wird, ergibt sich eine noch günstigere Verbindung von duroplastischer Grundschicht und thermoplastischem Kleben, da sich im elektrostatischen Feld die Epoxyharz-Pulverkörner bevorzugt an der Oberfläche der Grundschicht anlagern. Hinzukommt, daß infolge des größeren spezifischen Gewichtes des Epoxyharzes im. Vergleich zum Äthylencopolymerisat die Epoxyharz-Anteile das Bestreben haben, beim Aufschmelzen nach unten auf die Epoxyharz-Grundschicht zu sinken. Dadurch stellt sich ein fließender Obergang zwischen den unterschiedlichen Materialien ein.
  • Ein noch günstigeres Verhalten ergibt sich bei Beschichtungen entsprechend dem zweiten Beispiel mit formal 5-schichtigem Isolieraufbau (Figur 4). Die einzelnen Teilschichten 21, 22, 19 des Klebers zwischen Epoxyharz-Grundschicht 18 und Polyäthylen-Deckschicht 20 ermöglichen hierbei einen noch gleichmäßigeren Übergang vom duroplastischen (Epoxyharz) in den thermoplastischen Bereich (Äthylencopolymerisat). Dabei wirkt sich das unterschiedliche spezifische Gewicht von Äthylencopolymerisat und Epoxyharz während des Aufschmelzens der aufgetragenen Teilschichten 21, 22, 19 wiederum positiv auf einen fließenden Übergang der verschiedenen Materialien innerhalb. und zwischen den Teilschichten 21, 22, 19 aus.
  • Die Verbesserungen, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber dem Stand der Technik ergeben, der sich auf die Beschichtung von Stahlrohren bezieht, sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich.
    Figure imgb0001

Claims (13)

  1. Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkörpern, insbesondere von Rohren und Rohrformstücken, mit Polyäthylen, wobei die Oberfläche der gereinigten und erwärmten Formkörper zunächst mit einem Epoxyharz/- . Härter-Gemisch grundiert wird, dann darauf Äthylencopolymerisat als Kleber und anschließend als äußere Deckschicht Polyäthylen aufgebracht wird, - gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:
    a) Der Formkörper wird auf mindestens 80 °C erwärmt;
    b) das Epoxyharz/Härter-Gemisch wird als Vorkondensat-Pulver, welches bei einer Temperatur von 145 - 155 °C innerhalb von 50 - 70 Minuten aushärtet, elektrostatisch auf die Oberfläche des Formkörpers in einer eine Schichtdicke von 30 bis 50 µm ergebenden Menge aufgesprüht und dann auf eine Temperatur oberhalb 150 °C mittels einer von außen wirkenden Wärmequelle so lange erwärmt, bis die dabei entstehenden chemischen Reaktionsprodukte sich verflüchtigt haben.
    c) während des dabei einsetzenden Aushärtens der Epoxyharz-Schicht wird vorgetrocknetes Äthylencopolymerisat-Pulver in einer oder mehreren Schichten, die zusammen eine Schichtdicke von mindestens 150 µm ergeben, elektrostatisch auf die Grundschicht aufgesprüht und nach dem Auftragen jeder Einzelschicht auf eine Temperatur von mindestens 180°C durch eine von außen wirkendeWärmequelle erwärmt und aufgeschmolzen;
    d) auf die erwärmte Äthylencopolymerisat-Schicht wird dann das Polyäthylen entweder in Pulverform elektrostatisch in einer eine Schichtdicke von mindestens 1,8 mm ergebenden Menge aufgesprüht und. dann auf eine Temperatur zwischen 180 und 200 °C durch von außen aufgebrachte Wärme aufgeschmolzen oder bei Beschichtung von Rohren als Schlauch- oder Wickelfolie extrudiert und auf die Oberfläche aufgetragen;
    e) die beschichteten Formkörper werden bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufhagen
    einen Klebersaus Äthylencopolymerisat-Pulver mit einer Korngrößenzusamnensetzung von
    ca. 70 % mit 30 µm Korngröße,
    ca. 20 % " 20 µm " und
    ca. 10 % " 10 µm "
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß als Kleber ein Gemisch aus einem Äthylencopolymerisat-Pulver und einem pulverförmigen Epoxyharz/Härter-Gemisch, dessen Gewichtsanteil mindestens 30 % beträgt, in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 µm ergebenden Menge aufgetragen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß als Kleber ein auf 100 °C vorgewärmtes Xthylencopolymerisat-Pulver, in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 µm ergebenden Menge aufgetragen wird, dessen Körner jeweils schalenförmig durch ein Epoxyharz/Härter-Gemisch umschlossen sind.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Kleber ein auf 100 °C vorgewärmtes Äthylencopolymerisat- Pulver in einer eine Schichtdicke von mindestens 75 µm ergebenden Menge aufgetragen wird, dessen Körner jeweils einen Kern aus einem Epoxyharz/Härter-Gemisch aufweisen, der schalenförmig durch das Äthylencopolymerisat umschlossen ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, .
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Kleber ein aus Äthylencopolymerisat und Epoxyharz/Härter-Gemisch gebildetes Pulver,-dessen Körner jeweils einen Kern von max. 50 µm Durchmesser und jeweils eine Schale von 10 - 20 µm Dicke aufweisen, aufgeftragen wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Epoxyharz/Härter-Gemisch nach dem Auftragen vorzugsweise bis auf 190 - 210 °C erwärmt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die einzelnen Schichtenmittels Infrarotbestrahlung und/oder Heißluft erwärmt werden.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Äthylencopolymerisat-Pulveranteil vor dem-Auftragen jeweils 1,5 Stunden lang bei 70 °C vorgetrocknet wird.
  10. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehener metallischer Formkörper unmittelbar vor der Grundierung auf eine Temperatur von maximal 100 *C erwärmt wird.
  11. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein metallischer Formkörper ohne wärmeempfindliche Innenbeschichtung unmittelbar vor der Grundierung auf eine Temperatur von maximal 200 *C erwärmt wird.
  12. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein metallischer Formkörper ohne wärmeempfindliche Innenbeschichtung, zunächst auf 170 °C und unmittelbar vor der Grundierung im Oberflächenbereich mittels Infrarotbestrahlung auf 200 °C erwärmt wird.
  13. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2 und 4 - 6 und einem oder mehreren der Ansprüche 7 - 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kleberschicht zwischen Epoxyharz-Grundschicht und Polyäthylen-Deckschicht in folgender Reihenfolge in Teilschichten aufgetragen wird:
    a) In einer eine Schichtdicke von 75 µm ergebenden Menge wird das aus Äthylencopolymerisat-Kernen mit umgebender Epoxyharz/Härter-Gemisch-' Schale bestehende Pulver aufgetragen.
    b) In einer eine Schichtdicke von 75 µm ergebenden Menge wird das aus Epoxyharz/Härter-Gemisch-Kernen mit umgebender Xthylencopolymerisat-Schale bestehende Pulver aufgetragen.
    c) In einer eine Schichtdicke von 150 µm ergebenden Menge wird Äthylencopolymerisat-Pulver aufgetragen.
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