EP0112277B1 - Method of coating shaped objects with polyethylene - Google Patents
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- EP0112277B1 EP0112277B1 EP83730102A EP83730102A EP0112277B1 EP 0112277 B1 EP0112277 B1 EP 0112277B1 EP 83730102 A EP83730102 A EP 83730102A EP 83730102 A EP83730102 A EP 83730102A EP 0112277 B1 EP0112277 B1 EP 0112277B1
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- 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 process for coating metallic moldings, in particular pipes and pipe fittings, with polyethylene, the surface of the cleaned moldings which have been heated to at least 80 ° C. being first primed with an epoxy resin / hardener mixture, then ethylene copolymer as an adhesive thereon and then polyethylene is applied as the outer cover layer, whereupon the coated moldings are cooled to room temperature.
- a coating produced in this way which in principle consists of three layers, has been found to be particularly suitable for the insulation of steel pipes, in particular those which are laid in the ground.
- B. is known from DE-A-1 965 802, which discloses a method according to which is sprayed onto a preferably heated to 140-200 ° C steel tube at these temperatures curing epoxy resin, while curing around the tube on the epoxy resin -Layer an extruded film tape is wound from an ethylene copolymer, which serves as a pressure sensitive adhesive for another extruded polyethylene film tape to be wrapped around the tube.
- this method is not suitable for economical mechanical wrapping of pipe fittings. It is also unsuitable for wrapping moldings which are already provided with a heat-sensitive inner coating.
- DE-A-22 22 911 specifies a coating method with the aforementioned 3-layer structure that is suitable for metallic tubes with a heat-sensitive inner coating.
- the epoxy resin base layer is applied at a temperature of the pipe 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 unsuitable for coating because of the geometry of pipe fittings that deviate from the cylindrical shape and because of the long curing times.
- GB-A-1 542 333 a method for coating metallic pipes with polyethylene is known, which corresponds to the generic method with regard to the materials used, but with a high heating temperature (270-300 ° C) for the Shaped body is worked, which is why it is not suitable for the coating of shaped bodies that are already provided with a heat-sensitive inner coating. In addition, it is uneconomical for heating due to the high energy expenditure.
- thermoset and thermoplastic ie between the epoxy resin base layer and the ethylene copolymer adhesive layer, is particularly at risk in terms of 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 layer 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 had to be such as elbows, T-pieces and the like. In a different way than the straight and smooth pipe pieces z. B. isolated by wrapping the pipe fitting with a bitumen or plastic bandage after its assembly in a piping system, so that no equivalent external protection was given for these molded parts. 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.
- an epoxy resin / hardener mixture which is approximately at room temperature and is used as precondensate powder in a coating booth 5 with spray guns 6, which mixture is used at a temperature of 145- 155 ° C hardens within 50-70 minutes, sprayed electrostatically in a layer thickness of 30-50 fJ.m.
- 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 inconsistent film.
- a closed primer 18 after the electrostatic spraying of the epoxy resin / hardener mixture, the molding is transported to an infrared system 9, in which only the epoxy resin layer 18 is heated to 200 ° C. by infrared radiation for 10 s, 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 s 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, using spray guns 7 in a layer thickness of 150 fJ.m as Sprayed adhesive ethylene copolymer powder.
- the ethylene copolymer powder, which has a grain size composition according to claim 2, the spray guns 7 is supplied 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., melted and smoothed within 5 minutes by further infrared radiation lasting one minute. This warming can also be done in other ways, e.g. B. 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 in other ways, in which the temperature of the metallic core tube 17 does not rise above 100 ° C, for. B. can be achieved by microwave radiation. During this heating, the epoxy resin primer 18 cures 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 ended as in the first example with the application of a 1.8 mm thick layer 20 of polyethylene powder, the 30-minute heating to 180-200 ° C. and the subsequent cooling in air.
- other externally acting heat sources e.g. B. hot air or a combination of hot air and infrared radiation can be used, since the metallic base body of the fitting 24 has no heat-sensitive inner coating and may be brought to higher temperatures without damage.
- 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 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 the electrostatic field, the powder grains with the smallest diameter preferentially lie directly on the epoxy resin base layer 18 can deposit, which react faster than larger grains with the epoxy resin base layer 18.
- thermosetting base layer a mixture of ethylene copolymer powder and a powdery epoxy resin / hardener mixture according to claim 3
- the adhesive there is an even more favorable connection of the thermosetting base layer and the 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 downward onto the epoxy resin base layer when it melts. This creates a smooth transition between the different materials.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von metallischen Formkörpern, insbesondere von Rohren und Rohrformstücken, mit Polyäthylen, wobei die Oberfläche der gereinigten und auf mindestens 80 °C erwärmten Formkörper zunächst mit einem Epoxyharz/-Härter-Gemisch grundiert wird, dann darauf Äthylencopolymerisat als Kleber und anschließend als äußere Deckschicht Polyäthylen aufgebracht wird, woraufhin die beschichteten Formkörper bis auf Raumtemperatur abgekühlt werden.The invention relates to a process for coating metallic moldings, in particular pipes and pipe fittings, with polyethylene, the surface of the cleaned moldings which have been heated to at least 80 ° C. being first primed with an epoxy resin / hardener mixture, then ethylene copolymer as an adhesive thereon and then polyethylene is applied as the outer cover layer, whereupon the coated moldings are cooled to room temperature.
Eine derartig hergestellte Beschichtung, die im Prinzip aus drei Schichten besteht, hat sich für die Isolierung von Stahlrohren, insbesondere solchen, die im Erdreich verlegt werden, als besonders geeignet erwiesen und ist z. B. durch die DE-A-1 965 802 bekannt, die ein Verfahren offenbart, gemäß dem auf ein vorzugsweise auf 140-200 °C erwärmtes Stahlrohr ein bei diesen Temperaturen aushärtendes Epoxyharz aufgespritzt wird, wobei während des Aushärtens um das Rohr auf die Epoxyharz-Schicht ein extrudiertes Folienband aus einem Äthylencopolymerisat gewickelt wird, das als Haftkleber für ein weiteres um das Rohr zu wickelndes extrudiertes Folienband aus Polyäthylen dient.A coating produced in this way, which in principle consists of three layers, has been found to be particularly suitable for the insulation of steel pipes, in particular those which are laid in the ground. B. is known from DE-A-1 965 802, which discloses a method according to which is sprayed onto a preferably heated to 140-200 ° C steel tube at these temperatures curing epoxy resin, while curing around the tube on the epoxy resin -Layer an extruded film tape is wound from an ethylene copolymer, which serves as a pressure sensitive adhesive for another extruded polyethylene film tape to be wrapped around the tube.
Dieses Verfahren ist wegen der dabei erforderlichen komplizierten Bewegungsabläufe beim Wickelvorgang zum Aufbringen der Folienbänder nicht für eine wirtschaftliche maschinelle Umhüllung von Rohrformstücken geeignet. Ebenso ist es ungeeignet für die Umhüllung von Formkörpern, die bereits mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehen sind.Because of the complicated movements involved in the winding process for applying the foil strips, this method is not suitable for economical mechanical wrapping of pipe fittings. It is also unsuitable for wrapping moldings which are already provided with a heat-sensitive inner coating.
Ein für metallische Rohre mit wärmeempfindlicher Innenbeschichtung geeignetes Umhüllungserfahren mit dem genannten 3-schichtigen Aufbau ist in der DE-A-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.DE-A-22 22 911 specifies a coating method with the aforementioned 3-layer structure that is suitable for metallic tubes with a heat-sensitive inner coating. The epoxy resin base layer is applied at a temperature of the pipe 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 unsuitable for coating because of the geometry of pipe fittings that deviate from the cylindrical shape and because of the long curing times.
Weiterhin ist aus der DE-A-22 57135 bekannt, ein zu ummantelndes Stahlrohr auf 80 °C zu erwärmen und elektrostatisch mit einem lösungsmittelhaltigen Epoxyharz/Härter-Gemisch in einer Dicke von etwa 100 p.m zu beschichten. Auf diese Grundschicht wird dann die innere Äthylencopolymerisat-Schicht und die äußere Polyäthylen-Schicht durch Aufrecken eines extrudierten 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.Furthermore, it is known from DE-A-22 57135 to heat a steel pipe to be encased to 80 ° C. and to coat it electrostatically with a solvent-containing epoxy resin / hardener mixture in a thickness of approximately 100 μm. The inner ethylene copolymer layer and the outer polyethylene layer are then applied to this base layer by stretching an extruded double tube or wrapping it with extruded foil strips. After the coated tube has cooled to an average tube temperature of 40 ° C., the surface of the core tube is inductively heated to approximately 240 ° C., an average tube temperature of 100 ° C. being established. This allows the epoxy primer to harden in a few seconds. This method is also unsuitable for the coating of pipe fittings due to the nature of the application of the inner ethylene copolymer layer and the outer polyethylene layer for geometric reasons.
Schließlich ist aus der GB-A-1 542 333 ein Verfahren zum Beschichten von metallischen Rohren mit Polyäthylen bekannt, das zwar hinsichtlich der dabei verwendeten Materialien dem gattungsgemäßen Verfahren entspricht, bei dem jedoch mit einer hohen Erwärmungstemperatur (270-300 °C) für den Formkörper gearbeitet wird, weshalb es für die Beschichtung von Formkörpers, die bereits mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehen sind, nicht geeignet ist. Zudem ist es wegen des hohen Energieaufwandes für die Erwärmung unwirtschaftlich.Finally, from GB-A-1 542 333 a method for coating metallic pipes with polyethylene is known, which corresponds to the generic method with regard to the materials used, but with a high heating temperature (270-300 ° C) for the Shaped body is worked, which is why it is not suitable for the coating of shaped bodies that are already provided with a heat-sensitive inner coating. In addition, it is uneconomical for heating due to the high energy expenditure.
Ein wichtiges Qualitätsmerkmal einer Kunststoffbeschichtung ist ihre Schälfestigkeit. Die Schälfestigkeit einer mehrschichtigen Kunststoffisolierung wird durch innere Spannungen und den abrupten Übergang 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.An important quality feature of a plastic coating is its peel strength. The peel strength of multilayer plastic insulation is impaired by internal stresses and the abrupt transition between the different layers. In the peeling test on steel pipes that were coated according to the above-mentioned methods, there is usually a separation in the transition area of the individual plastic layers. The connection between the epoxy resin base layer and the steel tube is the strongest; In the peel strength between the two thermoplastic layers of adhesive (ethylene copolymer) and outer covering (polyethylene), high values can also be achieved by a suitable choice of process parameters (e.g. temperature control).
Besonders gefährdet hinsichtlich der Schälfestigkeit ist dagegen der Übergangs- bereich zwischen Duroplast und Thermoplast, also zwischen Epoxyharz-Grundschicht und Äthylencopolymerisat-Kleberschicht.In contrast, the transition area between thermoset and thermoplastic, ie between the epoxy resin base layer and the ethylene copolymer adhesive layer, is particularly at risk in terms of peel strength.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, nach dem 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 aufgetragen werden kann.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 layer made of polyethylene and an intermediate adhesive Ethylene copolymer existing insulation of high peel strength can be applied.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is solved by the features of the main claim. Advantageous further developments are specified in the subclaims.
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.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 had to be such as elbows, T-pieces and the like. In a different way than the straight and smooth pipe pieces z. B. isolated by wrapping the pipe fitting with a bitumen or plastic bandage after its assembly in a piping system, so that no equivalent external protection was given for these molded parts. 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.
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.The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiments. The information given about layer thicknesses does not refer to the still powdery layer, but rather to the layer thickness portion of the insulation after melting and cooling.
Es zeigen :
- Figur 1 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes für eine Isolierung eines Formkörpers mit einer nur aus Äthylencopolymerisat bestehenden Kleberschicht,
- Figur 2 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes für eine Isolierung eines Formkörpers mit aus drei Teilschichten bestehender Kleberschicht,
Figur 3 einen Schnitt durch die Isolierung des Formkörpers gemäß Verfahrensablauf nach Figur 1,- Figur 4 einen Schnitt durch die Isolierung des Formkörpers gemäß Verfahrensablauf nach Figur 2.
- FIG. 1 shows a schematic representation of the process sequence for insulation of a molded body with an adhesive layer consisting only of ethylene copolymer,
- FIG. 2 shows a schematic representation of the process sequence for an insulation of a shaped body with an adhesive layer consisting of three partial layers,
- FIG. 3 shows a section through the insulation of the molded body according to the process sequence according to FIG. 1,
- FIG. 4 shows a section through the insulation of the molded body in accordance with the process sequence according to FIG. 2.
Funktionsgleiche Teile sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Parts with the same function are provided with the same reference symbols in the drawings.
Gemäß 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 fJ.m elektrostatisch aufgesprüht.According to Figures 1 and 3, the surface of a 2.5 m long and 1.5 m wide bitumen, cement or
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 s Dauer nur die Epoxyharz-Schicht 18 auf 200 °C erwärmt wird, während die Temperatur des Stahlkörpers des T-Stückes 17 sich kaum verändert.The epoxy resin / hardener powder mixture, which is supplied to the
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 s 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 fJ.m als Kleber Äthylencopolymerisat-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.The curing of the
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 wird 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.While the
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.Instead of infrared radiation, this heating can also in other ways, in which the temperature of the
Im zweiten Beispiel gemäß den Figuren 2 und 4 wird ein 90°-Stahlrohrkrümmer von 100 mm Durchmesser und einer Schenkellänge von 1 000 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 Formstück.In the second example according to FIGS. 2 and 4, a 90 ° steel elbow with a diameter of 100 mm and a leg length of 1000 mm is coated. The process sequence, the schematic representation of which is shown in FIG. 2, largely corresponds to that of the first example, so that only the differences are dealt with here. Figure 4 shows a section through the coated fitting.
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 mitSprühpistolen 15 in der Beschichtungskabine 5 elektrostatisch eine 75 p.mdicke Schicht 21 aus einem auf 100 °C vorgewärmten Pulver aufgetragen, dessen Körner jeweils einen Kern von max. 50 p.m 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 s. Bestrahlungsdauer bei 180 °C aufgeschmolzen. Danach wird in der Beschichtungskabine 5mit 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 9von 20 Sekunden Dauer zum Aufschmelzen der Schicht 22 bei 180 °C. Danach wird ausdem Behälter 12mit den Sprühpistolen 7 in der Beschichtungskabine 5die dritte Kleberteilschicht 19 von 150 µm Dicke aus reinem Äthylencopolymerisat-Pulver aufgetragen und in der Infrarot-Anlage 9 innerhalb von einer Minute Bestrahlungsdauer aufgeschmolzen.
- A 75 μm
thick layer 21 of a powder preheated to 100 ° C. is applied from acontainer 14 withspray guns 15 in the coating booth 5, the grains of which each have a core of max. Have 50 pm diameter of pre-dried ethylene copolymer, which is shell-shaped surrounded by a 10-20 µm thick layer of an epoxy resin / hardener mixture. The powder therefore mainly consists of an epoxy resin / hardener mixture. By preheating the powder, a reaction between the various components of its grains begins before application, which leads to an intimate connection with one another. Following the application, thislayer 21 is in the infrared system 9 within 20 s. Irradiation time melted at 180 ° C. Then, in the coating booth 5 with thespray guns 25, afurther powder layer 22 of 75 μm thickness is applied electrostatically from acontainer 16, the powder grains having the opposite composition to the firstpartial layer 21, namely a core of max. 50 µm made of epoxy resin / hardener mixture. And a shell of 10-20 µm thick made of pre-dried ethylene copolymer. This is followed by infrared radiation in the infrared system 9 for 20 seconds to melt thelayer 22 at 180 ° C. Thereafter, the thirdadhesive layer 19 of 150 μm thick made of pure ethylene copolymer powder is applied from thecontainer 12 with thespray guns 7 in the coating booth 5 and melted in the infrared system 9 within one minute of irradiation.
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.The coating process is ended as in the first example with the application of a 1.8 mm
Zu berücksichtigen ist jedoch, daß die zeitlichen Abläufe wegen der anderen Wärmeübergangsbedingungen entsprechend angepaßt werden müssen.However, it must be taken into account that the time sequences have to be adjusted accordingly due to the different heat transfer conditions.
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.For the coating of straight, smooth pipes, instead of the discontinuous procedure for fittings, a continuous procedure using processing stations connected in series is recommended. Because of the simple surface geometry, the known tube extrusion process or the winding process with extruded polyethylene film can then also be used for the application of the final polyethylene layer. In addition, instead of cooling in air to accelerate the processes, the use of a water cooling bath or spray water is expedient.
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.The coating process for the
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 Kleber, 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 Übergang zwischen den unterschiedlichen Materialien ein.If, instead of the powder with the special grain size composition according to claim 2, a mixture of ethylene copolymer powder and a powdery epoxy resin / hardener mixture according to
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.An even more favorable behavior results in coatings according to the second example with a formally 5-layer insulation structure (FIG. 4). The
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.
(Siehe Tabelle Seite 5 f.)
(See table on page 5 f.)
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