DE19616326C2 - Gegen Korrosion und Abblättern beständige Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre - Google Patents

Gegen Korrosion und Abblättern beständige Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine gegen Korrosion und Abblättern beständige Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre mit kleinem Durchmesser und geringer Wandstärke zur Verfügung. Die Überzugsstruktur weist ein rostfreies Stahlrohr (1) und eine Polyolefin- oder Polyamid-Außenschicht (4) auf, die auf dessen äußerer Oberfläche gebildet werden. Die Überzugsstruktur weist weiterhin eine Haftschicht (2), eine Fluorkunststoff-Zwischenschicht (3) und in einer bevorzugten Ausführungsform eine weitere Haftschicht aus Polyamid (5) auf. Die Überzugsstruktur zeigt gute Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion durch Schlamm und Abblättern durch aufspritzende Kieselsteine.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gegen Korrosion und Abblättern beständige Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre als Durchlaß für ein Fluid (wie ein Gas oder eine Flüssigkeit), insbesondere für Automobilkraftstoff und Bremsflüssigkeit. Solche rostfreien Stahlrohre sind unter dem Boden von Automobilen montiert und dort der Korrosion durch Schlamm und dem Abblättern durch aufspritzende Kieselsteine ausgesetzt. Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um sie vollständig vor Korrosion und Abblättern zu schützen.
Metallrohre für Kraftstoff und Bremssysteme sind unter dem Boden von Automobilen montiert und Korrosion und Abblättern durch Kieselsteine, die durch Reifen aufgewirbelt werden, ausgesetzt. Das übliche Verfahren für ihren Schutz war bisher ein Harzüberzug, wie er im folgenden beschrieben, gebildet wurde. Beispielsweise wurde ein Stahlrohr (wahlweise mit einer Kupferschicht auf der Oberfläche) mit einer Zinkplattierungsschicht und einem Chromatfilm überzogen und dann mit einem wärmeschrumpfbaren Schlauch aus Polyvinylchloridharz oder Polyolefinharz bedeckt. Alternativ wurden die Zinkplattierungsschicht und der Chromatfilm mit einer Zwischenschicht aus einem Fluorkunststoff und einer Haftschicht aus Polyamidharz (insbesondere Nylon 12) bedeckt, auf die ein wärmeschrumpfbarer Schlauch aus Polyvinylchloridharz, Polyolefinharz oder Fluorkunststoff aufgezogen wird, oder auf dem ein gelierter Auskleidungsfilm aus Polyvinylchloridharz gebildet wird (siehe japanische Offenlegungsschriften No. 2-60739 und 3-234990).
Ein Nachteil der oben erwähnten herkömmlichen Überzugsstruktur ist der, daß es erforderlich wird, daß die Enden des Metallrohres von dem wärmeschrumpfbaren Kunststoffschlauch befreit werden, um das Einsetzen von nach außen erweiterten Anschlußstücken zu vereinfachen und daher sind die so ausgesetzten Enden Korrosion und Abblättern ausgesetzt. In dem Fall, wenn ein Auskleidungsfilm anstelle des Überziehens mit einem wärmeschrumpfbaren Film ausgebildet wird, ist es notwendig, die Enden des Metallrohres zuvor zu maskieren.
Es ist Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine gegen Korrosion und Abblättern beständige Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Durchmesser und eine dünne Wandstärke haben. Die Harzüberzugsstruktur ist geeignet für Fluidrohrleitungen, insbesondere für Rohrleitungen für Automobilkraftstoff und Bremssystem, die unter dem Boden von Automobilen montiert sind und Korrosion durch Schlamm und Abblättern durch aufspritzende Kieselsteine ausgesetzt sind.
Um die oben genannten Nachteile zu eliminieren und die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, haben die Erfinder eine Serie von Untersuchungen ausgeführt, die zu der Entdeckung führten, daß die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst werden kann. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer gegen Korrosion und Abblättern beständigen Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre, wobei die genannte Struktur eine erste Haftschicht aus Epoxy- oder Polyamidharz, eine Zwischenschicht aus einem Fluorkunststoff und eine Polyolefin- oder Polyamidharzschicht aufweist, die aufeinanderfolgend auf der äußeren Oberfläche eines rostfreien Stahlrohres gebildet werden.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer gegen Korrosion und Abblättern beständigen Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre, wobei die genannte Struktur eine erste Haftschicht aus Epoxy- oder Polyamidharz, eine Zwischenschicht aus Fluorkunststoff, eine zweite Haftschicht aus Polyamidharz und eine Polyolefin- oder Polyamidharzschicht aufweist, die aufeinanderfolgend auf der äußeren Oberfläche eines rostfreien Stahlrohres gebildet werden.
Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Stahlrohres mit einer gegen Korrosion und Abblättern beständigen Harzüberzugsstruktur gemäß Beispiel 1.
Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Stahlrohres mit einer gegen Korrosion und Abblättern beständigen Harzüberzugsstruktur gemäß Beispiel 2.
Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Stahlrohres mit einer gegen Korrosion und Abblättern beständigen Harzüberzugsstruktur gemäß Beispiel 3.
Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Stahlrohres mit einer gegen Korrosion und Abblättern beständigen Harzüberzugsstruktur gemäß Beispiel 4.
Fig. 5 ist ein Querschnitt eines Stahlrohres mit einer gegen Korrosion und Abblättern beständigen Harzüberzugsstruktur gemäß Beispiel 5.
Fig. 6 ist ein Querschnitt eines herkömmlichen Stahlrohres zum Vergleich.
Die vorliegende Erfindung kann auf rostfreie Stahlrohre jeden Typs angewendet werden, wie z. B. auf nahtlose Rohre, halb nahtlose Rohre, elektrisch geschweißte Rohre und spiralig geschweißte oder hartgelötete Rohre, die aus einem kupfer- (oder kupferlegierungs-)plattierten rostfreien Stahlblech gebildet wurden. Die rostfreien Stahlrohre sind in ihrer Wandstärke nicht besonders eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung entfaltet ihre Wirkung auch dann, wenn sie auf dünnwandige rostfreie Stahlrohre angewendet wird.
Das Polyamidharz schließt z. B. Nylon 6 (PA 6), Nylon 11 (PA 11) und Nylon 12 (PA 12) ein. Das Polyolefinharz schließt z. B. Polyethylen, Polypropylen und EVA (Ethylen/Vinylacetat-Copolymer) ein. Es kann durch Extrusion, Aufsprühen, Eintauchen, Aufstreichen oder ähnliches auf eine rostfreie Stahlröhre aufgebracht werden. Die Dicke der Außenschicht soll vorzugsweise im Bereich von 600 bis 1200 µm liegen. Eine Außenschicht, die dünner als oben bezeichnet ist, besitzt keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen Abblättern. Eine Außenschicht, die dicker als oben bezeichnet ist, ist bei der Röhrenmontage hinderlich.
Das Epoxidharz schließt z. B. solche vom Bisphenoltyp, vom Dihydroxyphenoltyp und vom Novolaktyp ein. Es kann durch Extrusion, Aufsprühen, Eintauchen, Aufstreichen oder ähnliches auf ein rostfreies Stahlrohr aufgebracht werden. Die Dicke der Haftschicht soll vorzugsweise im Bereich von 3 bis 10 µm liegen. Eine Haftschicht, die dünner als oben bezeichnet ist, bewirkt keine ausreichende Haftfestigkeit. Eine Haftschicht, die dicker als oben bezeichnet ist, neigt zum Zerbrechen.
Das Polyamidharz für die Haftschicht kann ausgewählt sein aus Nylon 6 (PA 6), Nylon 11 (PA 11), Nylon 12 (PA 12) oder ähnlichen Polyamiden. Es kann durch Extrusion, Aufsprühen, Eintauchen, Aufstreichen oder ähnliches auf ein rostfreies Stahlrohr aufgebracht werden. Die Dicke dieser Haftschicht soll vorzugsweise im Bereich von 10 bis 300 µm liegen. Eine Haftschicht, die dünner als oben bezeichnet ist, bewirkt keine ausreichende Haftfestigkeit. Eine Haftschicht, die dicker als oben bezeichnet ist, bewirkt keine im Verhältnis zur Dicke stehende Haftfestigkeit.
Der Fluorkunststoff schließt z. B. Polyvinylfluorid (PVF) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) ein. Er kann auf ein rostfreies Stahlrohr aufgebracht werden, indem er in einem Lösungsmittel gelöst und das Stahlrohr hineingetaucht wird. Die Dicke der Zwischenschicht soll vorzugsweise im Bereich von 10 bis 40 µm sein. Eine Zwischenschicht, die dünner als oben bezeichnet ist, bewirkt keine ausreichende Haftfestigkeit. Eine Zwischenschicht, die dicker als oben bezeichnet ist, neigt zum Zerbrechen beim Biegen der Rohre und ein solcher Bruch behindert die Haftung.
Für die erfindungsgemäße Überzugsstruktur wird ein rostfreies Stahlrohr mit einer Polyamid- oder Polyolefinharzschicht überzogen, die fest auf dem Rohr haftet und das Rohr vor aufspritzenden Kieselsteinen schützt, wobei eine Zwischenlage aus flexiblem Fluorkunststoff zwischen das Rohr und die Harzüberzugsschicht zwischengelegt ist, so daß die Haftung zwischen dem Rohr und der Überzugsschicht verbessert und der Schutz vor aufspritzenden Kieselsteinen durch verbesserte Stoßabsorption erhöht ist.
Beispiele
Die Beispiele 1-6 der vorliegenden Erfindung werden entsprechend anhand der anliegenden Zeichnungen 1-6 beschrieben. In den Fig. 1 bis 6 bezeichnen die Referenznummern 1 das rostfreie Stahlrohr, 2 eine Epoxidharz-Haftschicht, 3 die Fluorkunststoff-Zwischenschicht, 4 die Polyamid- oder Polyolefinharz- Außenschicht, 5 eine Polyamid-Haftschicht, 6 eine Zinkschicht, 7 eine Chromatschicht, 8 eine Grundierungsschicht und 9 ein Polyvinylchlorid- Schlauch.
Beispiel 1
  • 1. Metallrohr (1): Es wird ein einfach spiralig gewickeltes, rostfreies Stahlrohr (1) aus SUS304 mit 8 mm Außendurchmesser und 0,3 mm Wandstärke hergestellt.
  • 2. Polyamidharz-Haftschicht: Es wird eine Polyamidharz-Haftschicht (5) mit 100 µm Dicke durch Extrusionsbeschichtung aus Nylon 12 gebildet.
  • 3. Polyamidharz-Außenschicht (4): Es wird eine Polyamidharzschicht (4) mit einer Dicke von 1000 µm durch Extrusionsbeschichtung aus Nylon 12 auf einer Fluorkunststoff-Zwischenschicht (3) gebildet.
  • 4. Schlagzähigkeitstest: Die Probe wird gemäß der DuPont Testmethode auf Schlagzähigkeit getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
  • 1. Metallrohr (1): Es wird dasselbe wie in Beispiel 1 verwendet.
  • 2. Haftschicht aus Epoxidharz (2): Es wird eine Epoxidharzschicht (2) mit 5 µm Dicke durch Tauchbeschichtung und anschließendem Brennen für 60 Sekunden bei 300°C aus einem Epoxidharz vom Bisphenoltyp gebildet.
  • 3. Fluorkunststoff-Zwischenschicht: Es wird eine Fluorkunststoffschicht (3) auf der Epoxidharzschicht (2) durch Tauchbeschichten aus einer Lösung von Polyvinylfluorid in Diethylenphthalat und anschließendem Brennen für 60 Sekunden bei 350°C gebildet.
  • 4. Polyamidharz-Außenschicht (4): Es wird dieselbe wie in Beispiel 1 verwendet.
  • 5. Schlagzähigkeitstest: Er wird in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
  • 1. Metallrohr (1): Es wird ein doppelt spiralig gewickeltes, rostfreies Stahlrohr (1) aus SUS304 mit 8 mm Außendurchmesser und 0,7 mm Wandstärke hergestellt.
  • 2. Epoxidharz-Haftschicht (2): Es wird dieselbe wie in Beispiel 2 verwendet.
  • 3. Fluorkunststoff-Zwischenschicht (3): Es wird dieselbe wie in Beispiel 2 verwendet.
  • 4. Polyolefinharz-Außenschicht (4): Es wird eine Polyolefinharzschicht (4) mit 800 µm Dicke durch Extrusionsbeschichtung aus Polyethylen hoher Dichte auf einer Polyamid-Haftschicht (5) gebildet.
  • 5. Schlagzähigkeitstest: Er wird in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 4
  • 1. Metallrohr (1): Es wird dasselbe wie in Beispiel 3 verwendet.
  • 2. Polyamidharz-Haftschicht (5): Es wird dieselbe wie in Beispiel 1 verwendet.
  • 3. Fluorkunststoff-Zwischenschicht (3): Es wird dieselbe wie in Beispiel 2 verwendet.
  • 4. Polyamidharz-Haftschicht (5): Es wird dieselbe wie in Beispiel 1 verwendet.
  • 5. Polyolefinharz-Außenschicht (4): Es wird dieselbe wie in Beispiel 1 verwendet.
  • 6. Schlagzähigkeitstest: Er wird in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 5
  • 1. Metallrohr (1): Es wird dasselbe wie in Beispiel 3 verwendet.
  • 2. Epoxidharz-Haftschicht (2): Es wird dieselbe wie in Beispiel 2 verwendet.
  • 3. Fluorkunststoff-Zwischenschicht (3): Es wird dieselbe wie in Beispiel 2 verwendet.
  • 4. Polyamidharz-Haftschicht (5): Es wird dieselbe wie in Beispiel 1 verwendet.
  • 5. Polyamidharz-Außenschicht (4): Eine Polyamidharzschicht (5) mit 800 µm Dicke wird durch Brausebeschichtung aus Nylon 12 gebildet.
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)
Ein doppelt spiralig gewickeltes Rohr (1) wird in derselben Art und Weise wie in Beispiel 2 hergestellt. Auf diesem Rohr wird eine elektroplattierte Zinkschicht (6) durch gewöhnliches Elektroplattieren gebildet. Dann wird eine Chromatschicht (7) aus einer Chromatierungslösung gebildet, die 5 bis 20 g/l einer Chrom-(VI)-Verbindung enthält. Dann wird eine Grundierungsschicht (8) durch Sprühbeschichten gebildet. Weiterhin wird eine Fluorkunststoffschicht (3) in derselben Art und Weise wie in den Beispielen gebildet. Zum Schluß wird eine Polyamid Außenschicht (4) aus Nylon 12 gebildet. Das beschichtete Rohr wird mit einem wärmeschrumpfbaren Polyvinylchloridschlauch (9) bedeckt. Die erhaltene Probe wird auf ihre Schlagzähigkeit in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Beispiel 1 Gut, weder Aufbrechen noch Abschälen
Beispiel 2 Gut, weder Aufbrechen noch Abschälen
Beispiel 3 Gut, weder Aufbrechen noch Abschälen
Beispiel 4 Gut, weder Aufbrechen noch Abschälen
Beispiel 5 Gut, weder Aufbrechen noch Abschälen
Vergleichsbeispiel Schlecht, bricht auf
Wie oben erwähnt, besteht die erfindungsgemäße Überzugsstruktur aus einer Polyamid- oder Polyolefinharzschicht, die auf der äußeren Oberfläche des rostfreien Stahlrohres gebildet wird, wo infolge einer flexiblen Fluorkunststoff- Zwischenschicht die Schicht-Schicht-Haftung verbessert und die von aufspritzenden Kieselsteinen herrührenden Stöße besser absorbiert werden. Daher zeigt die Harzüberzugsstruktur der vorliegenden Erfindung eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion durch Schlamm und gegen Abblättern durch aufspritzende Kieselsteine.

Claims (12)

1. Gegen Korrosion und Abblättern beständige Harzüberzugsstruktur für rostfreie Stahlrohre, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Struktur mindestens eine aus einem Epoxy- oder Polyamidharz bestehende, auf das Stahlrohr aufgetragene erste Haftschicht sowie eine aus einem Fluorkunststoff bestehende Zwischenschicht und eine aus einem Polyolefin- oder Polyamidharz bestehende Außenschicht aufweist.
2. Harzüberzugsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Zwischenschicht aus Fluorkunststoff und der Außenschicht eine zweite Haftschicht aufweist.
3. Harzüberzugsstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Haftschicht aus einem Polyamidharz besteht.
4. Harzüberzugsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht eine Dicke von 600-1200 µm aufweist.
5. Harzüberzugsstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht aus Polyamidharz besteht, ausgewählt aus der Gruppe Polyamid 6, Polyamid 11 und Polyamid 12.
6. Harzüberzugsstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht aus Polyolefinharz besteht, ausgewählt aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen und EVA (Ethylen/Vinylacetat-Copolymer).
7. Harzüberzugsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Haftschicht aus einem Epoxidharz, ausgewählt aus der Gruppe Bisphenol, Dihydroxyphenol und Novolak besteht.
8. Harzüberzugsstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Haftschicht eine Dicke von 3-10 µm aufweist.
9. Harzüberzugsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Haftschicht aus einem Polyamidharz besteht, ausgewählt aus der Gruppe Polyamid 6, Polyamid 11 und Polyamid 12.
10. Harzüberzugsstruktur nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht aus Polyamidharz eine Dicke von 10-300 µm aufweist.
11. Harzüberzugsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ausgewählt ist aus der Gruppe Polyvinylfluorid (PVF) und Polyvinylidenfluorid (PVDF).
12. Harzüberzugsstruktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine Dicke von 10-40 µm aufweist.
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