DE2116297A1

DE2116297A1 - Verfahren zum Beschichten von Oberflächen und die dadurch erzeugte Beschichtung

Info

Publication number: DE2116297A1
Application number: DE19712116297
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Nancy Mailliard (Frankreich)
Original assignee: Societe des Fonderies de Pont-a-Mousson, Nancy (Frankreich)
Priority date: 1970-04-14
Filing date: 1971-04-02
Publication date: 1971-10-28
Also published as: CH536873A; GB1352356A; ES390540A1; BR7102170D0; FR2086912A5

Description

4«t Harne, 1613 München 25.

Freiligrathstraße 1? I*l«.lt«-.DliBU. Eisenacher Straß· 17

Poitfach 1« l/ipi.-ing. Κ. Π. Uaiir Mt-AiIW. letaler

P.L.AHW. H.rrm.nn-Tr.ni.poH Dlpl.-PhVt. EdUBfCi B«tZl«r Fernsprecher: 3? SO Π

Fernsprecher: 51013 * * 39 N12

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trontepohl »»«

Telegrammanschrift: oatcmtawu/xitc Telegrammanschrift: Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetipat München Telex 0? 229 «53 Telex 05 245*2

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Zuschrift bitte nach:

München

2. April 1971

Societe des Ponderies de Pont-d-Mouason, 91, Avenue de la Liberation, 54 Nancy, !Frankreich

Verfahren zum Beschichten von Oberflächen und die dadurch erzeugte Beschichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungen von Oberflächen auf der Basis von Polyäthylen.

Es sind zahlreiche Anwendungsgebiete für Beschichtungen bekannt, z.B. die Isolation von Werkstoffen gegenüber korrodierenden Einflüssen. Zu desem Zweck werden zahlreiche Harze verwendet, und unter diesen wird das Polyäthylen in zahlreichen Fällen verwendet. Es ist jedoch auch bekannt, daß es sehr schwierig ist, Mn gutes Anhaften des Polyäthylens auf aus gewissen Werkstoffen bestehenden Unterlagen zu erzielen und, insbesondere, auf metallischen Unterlagen.

Bei bekannten Verfahren ergeben^ich Polyäthylenverkleidungen, welche entweder Risse erleiden oder durch Ablösung abreißen und dadurch die Unterlage mit der korrodierenden Umgebung in Kontakt kommen laeeen, was gerade vermieden werden soll. Es sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, die auf der Anwendung von speziellen Primärschichten, Sonderbehandlungen der

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Oberfläche und der-Anwendung von Polyäthylen verschiedener Dichten basieren, um die Hafteigenschaften zu verbessern und die Rißbildung des Polyäthylens auf der Unterlage zu verringern, insbesondere auf den Metallen, jedoch hat keines dieser Verfahren zufriedenstellende Ergebnisse gezeitigt.

Is wurden auch andere Verfahren ausprobiert-, welche unter Anwendung von Stearinsäure oder mit Primärschichten auf Epoxydharzbasis arbeiten. Mit ihnen kann das Anhaften des Polyäthylens auf der Unterlage zwar stark verbessert werden, jedoch sind diese Verfahren, wie sich herausgestellt hat, sehr schwierig und verhältnismäßig teuer durchzuführen.

Es ist auch bereits bekannt, zur Verkleidung von Oberflächen ein gepfropftes Polyäthylen mit großer, mittlerer oder geringer Dichte zu verwenden, welches eine ausgezeichnete Haftung auf verschiedenen Unterlagen besitzt; um jedoch eine gute Beständigkeit gegenüber korrodierenden umgebenden Medien zu erreichen, ist es notwendig, eine ziemlich dicke Verkleidung vorzusehen, wodurch eine große Menge dieses teueren Werkstoffes notwendig wird.

Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen, welches diese Nachteile vermeidet. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß man auf die zu beschichtende Fläche eine Primärschicht aus einem Polyäthylen aufbringt, welches mit einem Monomeren gepfropft ist, welches polare Radikale aufweist, und scLjäann eine Schicht aufbringt, die von mindestens einem Polyolefin gebildet ist.

Pur die Primärschicht kann man gepfropftes Polyäthylen großer, mittlerer oder geringer Dichte verwenden^ während für die Sekundärschicht ein Polyäthylen und/oder ein Polypropylen großer, mittlerer oder geringer Dicht verwendet werden kann.

Die für die Verkleidung oder Beschichtung verwendeten Materialien werden in pulverförmigem Zustand gebraucht. Man bringt also auf der zu beschichtenden Fläche eine Primärschicht aus pulverförmigem, gepfropftem Polyäthylen von großer, mittlerer oder geringer

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Dicht auf, welches eich durch Schmelzen mit dieser vorher erhitzten Oberfläche verbindet, worauf^miftf diese Primärschicht wiederum durch Schmelzen eine Sekundärschicht aus Polyäthylen oder Polypropylen in pulverförmigem Zustand von niedriger, mittlerer oder großer Dichte und variabler Dicke aufbringt. Die Primärschicht, welche vorteilhafterweise dünn sein kann, dient als Haftunterlage für die Sekundärschicht, welche dicker sein kann.

Die ;iErfindung richtet sich auch auf eine durch das obige verbesserte Verfahren hergestellte beschichteteOberflache.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Zeichnungen zeigen anhand eines Ausführungsbeispiels in:

Pig. 1 einFJießbild mit den aufeinanderfolgenden Stufen I bis V des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2

und 3 einem ebenen Verfahrenserzeugnis entsprechende Querschnitte nach Aufbringung der Primärschicht der Verkleidung bzw. der Sekundärschicht;

Flg. 4 einen Querschnitt durch ein Rohr während des Aufbringens der Innenverkleidung.

Es sei die Fläche 1 (Fig. 2,3) oder 1a (Fig.4) einer Unterlage oder Unterschicht 2 oder 2a zu verkleiden, welche von beliebiger Form, sei es eben, zylindrisch oder sonstiger Art sein kann.

Die bevorzugte Verfahrensweise für das Anbringen der Verkleidung besteht aus den folgenden fünf Verfahrenestufen I bis V (Fig.1):

Stufe I: Man reinigt die Oberfläche 1 oder 1a der Unterschicht 2, 2a, welche die Unterlage bildet, durch Bürsten, Sandstrahlen oder Feinkornwäsche, oder dgl.

Stufe II-, Man erhitzt die Unterlage 2, 2a auf eine Temperatur,

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die genügend hoch ist, um die Primärschicht wie auch die Sekundärschicht zu schmelzen, welche auf die Oberfläche 1, 1a aufgebracht werden sollen; das Erhitzen dient dazu,einerseits eine gute Verbindung der Primärschicht mit der Unterschicht zu gewährleisten, andererseits, um die Sekundärschicht mit der Primärschicht zu verbinden. Der genaue Wert der Temperatur, auf welche erhitzt wird, hängt von den für die Sekundärschicht verwendeten Polyolefinen ab, der Endbearbeitung,und von der Art und der Dicke der Unterlage .

Um eine gute Verbindung der Primärschicht mit der Unterschicht zu erzielen, ist es aber notwendig, daß diese Temperatur nicht unter 200⁰C liegt, aber auch nicht über 300⁰C, da jenseits dieser Temperatur das Risiko der Zerstörung des Polyäthylens der Primärschicht bestünde.

Stufe III: Nach dem Erhitzen der Unterlage 2, 2a bringt man die Primärsehicht 3 aus pulverförmiger)! getrocknetem Polyäthylen mit Hilfe eines bekannten Verfahrens auf,wie z.B. durch Zerstäubung, Siebung, im Fließbett, durch Sprühen, durch elektrostatische Zerstäubung oder durch mechanische Aufgabe mit Hilfe einer Schüttrinne (goulotte renversee) o.dgl. Dieser Verfahrensschritt ist so schnell wie möglich zu vollziehen, um ohne Säumen zum Sarauffolgenden Verfahrensschritt zu gelangen,

Stufe IV: Sofort nach dem Aufbringen der Primärschicht bringt man auf diese Primärschicht die Sekundärschicht 4 aus puiverförmigem Polyolefin auf» Das Aufbringen dieser Schicht kann in derselben Weise erfolgen₉ wie das der Primärschicht,oder auch durch jede andere geeignete bekannte Methode.

Stufe Vi Maa kühlt schließlich die beschichtete Unterlage 2, 2a im luftstrom, mit Hilfe von Wasser, durch Eintauchen in eine Wasserbad oder jedes andere bekannte geeignete Verfahren ab, welches die aufgebrachte Beschichtung nicht zerstört.

.Für das Beschichtungsverfahren können alle bekannten Polyäthylene verwendet werden ₉ wnd darüberhinaus können die Grade der verwen-

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deten Polyäthylene verschieden sein, ohne die Qualität der erzeugten Beschichtung zu beeinflussen.

Ebensowenig hat die Korngröße des Pulvers einen Einfluß auf/die Qualität der Beschichtung; diese Korngröße kann zwischen einigen 10 bis zu einigen 100 Mikron variieren; um aber die Verfahrenskosten zu begrenzen, wendet man zweckmäßiger Weise in ausreichend geringer Korngröße vorliegendes gepfropftes Polyäthylen an (Korngröße geringer als 100 Mikron), um die Dicke der Primärschicht und damit die Menge des verwendeten Werkstoffes zu verringern.

Man kann auch Polyäthylene verwenden, die mit schweren Stoffen beladen sind, wie z.B. mit Korund, Silizium, Karborundum, Schmirgel, oder Metallkarbidverbindungen, Eisenoxyden, Alluminiumsilikaten, mit Spinell, Chrysolith oder Zirkon.

Die durch das Schmelzen erzeugte Haftung der Primärschicht 3 aus gepfropftem Polyäthylen ist ausgezeichnet, da sie auf das Aufpfropfen eines polare Radikale, wie z.B. Acrylsäure, enthaltenden Monomeren auf das Polyäthylen zurückzuführen ist.

Das Aufpfropfen verursacht tatsächlich bei den Olefinmolekülen polare Gruppierungen, wobei bekanntlich die Polarität eines Polymeren ein bestimmendes Element für die Fähigkeit eines Harzes ist, an anderen Stoffen zu haften.

Die folgenden Versuche konnten die ausgezeichnete Haftung der erfindungsgemäß hergestellten Beschichtung beweisen. Es wurden Stege aus verschiedenen Metallen mit den Abmaßen 20 cm χ 2 cm x 4 mm Dicke einmal mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet und ein anderes ^iUal mit Hilfe bekannter Techniken, welche nur Polyäthylene geringer, mittlerer oder großer Dichte verwenden, oder auch gemischte Schichten aus Polyäthylen großer und geringer Dichte. Daraufhin wurden die beschichteten Stege Zugbeanspruchungen bis zum Bruch unterworfen. Von da* Bruchstelle aus, an welcher eich im allgemeinen eine Einschnürung bildete, versuchte man die Beschichtung mit der Hand abzuschälen. Alle Bteü-*Ltungen mit Ausnahme der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver-

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fahrens erhaltenen "wiesen Mängel in ihrer Haftfähigkeit auf, die bis zur totalen Abschälung der Beschichtung von der metallischen Probe gingen. Im Gegensatz dazu zeigte die erfindungsgemäßöerkleidung ein vollkommenes Anhaften.·

Ein weiterer Versuch konnte die Dauerhaftigkeit dieses Haftvermögens über die Zeit beweisen. Dieser Versuch wurde gemäß der französischen Norm DIN 50.017 durchgeführt. Man beschichtete Metallplatten . mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und andere mit Hilfe bekannter Verfahren mit Polyäthylen. Die beschichteten Platten wurden in einer mit Wasserdampf von 40⁰C gesättigten Umgebung belassen und dann wurde die Haftung mit Hilfe derselben Methode wie der in dem vorhergehenden Versuch verwendeten gemessen. Nach einem Monat zeigten sämtliche nicht erfindungsgemäß hergestellten Beschichtungen einen beträchtlichen Verlust an Haftungsvermögen, ja sogar einen vollständigen Verlust derselben.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäSe Beschichtungsverfahren ohne Beschränkung auf diese aufgeführt.

Beispiel 1.

Man bearbeitet (Pig.4) ein Rohr 2a mit einem Innendurchmesser von 700 mm durch einfaches Bürsten oder besser durch Sandstrahlen (Stufe I, 3?ig.1) seiner Innenoberfläche 1a vor und vorerhitzt es (Stufe II) auf eine Temperatur von etwa 25O⁰C. Das Rohr wird sodann auf äußeren Rollen 5 in Drehung versetzt und es wird eine Schicht 3 von etwa 0,1 mm Dicke aus gepfropftem Polyäthylen (Stufelll) dadurch aufgebracht, daß z.B. in dieses Rohr der Inhalt einer Aufgaberinne, die mit einer bestimmten Menge dieses gepfropften Polyäthylens gefüllt ist, geleert wird.

Das Aufbringen der Primärschicht 3 kann in gleicher Weise durch elektrostatisches Aufsprühen mit Hilfe einer Pistole des Pulvers aus gepfropftem Polyäthylen erfolgen.

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Sobald die Primärschicht 3 aufgebracht ist, wird die Schüttrinne oder die elektrostatische Pistole durch eine andere Schüttrinne 7 ersetzt, welche mit normalem Polyäthylen gewünschter Dichte gefüllt ist, worauf das Aufbringen der Sekundärschicht 4 in gleicher Weise wie bei der Primärschicht erfolgt (Stufe IV).

Das Rohr wird in Drehung gehalten, die Schichten 3 und 4 aus Polyäthylen schmelzen und man erhält eine gute Haftung dieser beiden Schichten aufeinander und der Primärschicht 3 auf der metallischen Unterlage 2a.

Das Abkühlen (Stufe V) wird mit Hilfe von luft oder Wasser durchgeführt,· indem man das Rohr von außen anströmt.

Auf diese Weise erhält man eine Gesamtdicke der Beschichtung von etwa 0,5 mm, die sich in Anteilen von 0,1 mm auf die Primärschicht 3 und von 0,4 mm auf die Sekundärschicht 4 verteilt.

Das gleiche Verfahren kann durchgeführt werden, um eine Beschichtung mit einer Gesamtdicke von 0,8 mm zu erhalten. Dieses Mal wird das Rohr auf 280⁰C vorerhitzt, Die Primärschicht kann in einer Dicke von 0,1 bis 0,15 oder selbst 0,2 mm aufgetragen werden, während die Dicke der Sekundärschicht zwischen 0,6 und 0,65 mm liegen kann.

Das Abkühlen vollzieht sich wie vorher. Beispiel 2.

Ausgehend von derselben ebenen Unterlage 2 (Fig.2) oder rohrförmigen Unterlage 2a (Pig.4) schafft man eine Beschichtung mit einer Primärschicht 3 auf der Basis von gepfropftem Polyäthylen, auf welche eine Schicht 4 aus Polyäthylen folgt, daejmit Korund oder einem oder mehreren anderen extrem harten Materialien beladen ist. Bei der Vorbearbeitung der Oberfläche (Stufe I) und dem Vorerhitzen (Stufe II) verfährt man wie vorher, und auch bei d?M Aufbringen der Primärschicht 5 und der Sekundärschicht 4 wiro η'r.ffhiB geändert. Es können die gleichen Aufbringtechniken an-

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gewendet werden. Man erhält auf diese Weise Beschichtungen aus Polyäthylen, welches mit Korund oder mit einem oder mehreren anderen Stoffen beladen ist, wobei die Dicke z.B. zwischen 0,4 und 0,8 mm im Fall eines Rohres von 700 mm Innendurchmesser liegen kann.

Beispiel 3.

Zwei Stahlplatten 2 (Fig.2) mit einer Dicke von etwa 4 mm werden vorher mit Sand blankgestrahlt (Stufe I). Sie werden sodann in einem Ofen auf eine Temperatur von etwa 280⁰C erhitzt (Stufe II). Nach dem Verlassen des Ofens werden sie für etwa 1 Sek. (Stufe III) in ein Fließbett aus gepfropftem Polyäthylen getaucht, dessen Dichte nicht wesentlich ist. Sobald die Platte ausgestoßen und mit der Primärschicht 3 beschichtet ist, wird sie für eine Dauer von etwa 5 Sek. (Stufe IV) in ein Fließbett aus normalem Polyäthylen von großer, mittlerer oder geringer Dichte eingetaucht.

Man führt sodann einen Abkühlvorgang durch (Stufe V),sei es einfach mit Hilfe von Luft, sei es durch Eintauchen in Wasser nach einer gewissen Zeit des Abkühlens an der luft.

Beispiel 4.

Die gleichen Verfahrensweisen mit zweimaligem aufeinanderfolgendem Eintauchen, einerseits in ein gepfropftes Polyäthylen, und andererseits in ein normales Polyäthylen oder Polypropylen, können auch in der Weise stattfinden, daß in ein gepfropftes Polyäthylen für die Dauer von etwa 1 Sek. eingetaucht wird, worauf für eine Dauer von 4 bis 5 Sek. in ein Polyäthylen oder Polypropylen eingetaucht wird, welches mit 30 bis 50 # Korund oder einem anderen, sehr harten ^X1aterial, beladen ist.

Es versteht sich von selbst, daß die Dicke der Primärschicht 3 ohne gravierende Nachteile 0,1 mm bis 0,3 oder 0,4 mm betragen kann, da diese Dicke für das Haftvermögen absolut keine Rolle spielt.

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Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren kann sowohl auf metallische Unterlagen, wie auch auf Unterlagen aus Kunststoff, Asbestzement, Beton oder Jedes andere Material angewendet werden, welches mit einer Verkleidung auf der Basis von Polyäthylen beschichtet werden kann.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

(1j Verfahren zum Beschichten von Oberflächen, dadurch .gekennzeichnet, daß auf diese Oberfläche eine Primärschicht (3) aus Polyäthylen aufgebracht wird, welches mit einem polare Radikale aufweisenden Monomeren gepfropft ist, und darauffolgend eine Sekundärschicht (4) aus mindestens einem Polyolefin wie Polyäthylen oder Polypropylen aufgebracht wird.
2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärschicht (4) mindestens ein Polyolefin wie Polyäthylen oder Polypropylen ist, welches mit mindestens einem harten Mineral wie Silizium, Korund, !Carborundum, Schm:L<rgel, oder einer Metallkarbidverbindung, Eisenoxyden, Alluminiumsilikaten, Spinell, Chrysolith oder Zirkon beladen ist.
3. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Reinigen der zu beschichtenden Oberfläche der Unterlage diese Unterlage auf eine zwischen 200 und 300⁰C befindliche Temperatur erhitzt wird, worauf schnell aufeinanderfolgend die Primärschicht und die Sekundärschicht aufgebracht werden und danach die Unterlage abgekühlt wird.
4. Beschichtung nach dem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Primärschicht (3) aus Polyäthylen und eine Sekundärschicht (4) aus mindestens einem Polyolefin wie Polyäthylen oder Polypropylen aufweist,
5. Beschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichne t , ^f daß mindestens eine der Schichten (3,4) mindestens mit einem der Materialien wie Korund, Silizium, Karborundum, Schmi*"rgel oder einer Metallkarbidverbindung, Eisenoxyden, Spinell, Chrysolith oder Zirkon beLaden ist.

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6. Beschichtetes Werkstück in Form einer Platte, eines Rohres o.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß mindeetens eine seiner Flächen eine Beschichtung gemäß den Ansprüchen 4 öder 5 trägt.

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