DE4326457C2 - Metallteil mit einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoffbeschichtung durch Wirbelsintern - Google Patents
Metallteil mit einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoffbeschichtung durch WirbelsinternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Metallteil mit einer rutschhemmen
den, halogenfreien Kunststoffbeschichtung einer Dicke von mehr
als 0,3 mm sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoff
beschichtung auf dem Metallteil durch Wirbelsintern und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus DE-28 05 645 A1 ist ein Serviertablett aus Metall bekannt,
dessen Oberfläche mit einem elastischen federnden Belag aus
rutschhemmendem Kunststoff beschichtet ist. Als Kunststoff für
den Belag werden Polyorganosiloxane eingesetzt. Dieser
Kunststoff wird in einem Lösungsmittel gelöst und dann
aufgestrichen oder aufgespritzt.
Bekannt ist auch das Beschichten durch Wirbelsintern. Hierbei
wird das zu beschichtende Metallteil auf eine Temperatur über
der Schmelztemperatur des zur Beschichtung vorgesehenen
Kunststoffes erwärmt, wird das erwärmte Metallteil in ein
Tauchbad mit fluidisiertem Kunststoffpulver eingetaucht und
wird das beschichtete Metallteil nach der Entnahme aus dem
Tauchbad abgekühlt. Die Fluidisierung des Kunststoffpulvers
wird dadurch erreicht, daß das Kunststoffpulver in einen
Wirbelraum eingeschlossen wird, in den von unten durch eine
gasdurchlässige Schicht Gas eingeblasen wird.
Metallteile durch Wirbelsintern mit Korrosionsschutzüber
zügen aus Polyolefinen und Polyamiden oder mit anderen
funktionellen Kunststoffbeschichtungen zu versehen, ist aus
der DE 30 34 516 C2 bekannt. Hierbei werden feuerverzinkte
Metallteile unmittelbar nach dem Feuerverzinken nach einer
Abkühlphase durch Wirbelsintern mit einem Kunststoffüberzug
versehen. Der Kunststoffüberzug dient dem Korrosionsschutz
und besteht aus Ethylen-Vinyl-Copolymerisat. Für das
Aufbringen eines Kunststoffüberzuges durch Wirbelsintern
eignen sich dabei nur Kunststoffpulver, die gut rieselfähig
sind. Kunststoffpulver zur Herstellung von rutschhemmenden
Beschichtungen sind leicht klebrig und daher nicht gut
rieselfähig.
Es ist ferner bekannt, Metallteile, z. B. flächige Metall
teile oder drahtförmige Metallteile, mit PVC-Beschichtungen
zu versehen. Wenn es sich um eine rutschhemmende, weiche
Beschichtung handeln soll, so besteht die Beschichtung aus
Weich-PVC. Derartige Beschichtungen werden durch Eintauchen
des Metallteils in PVC-Pasten aufgebracht. Aus umweltrele
vanten Gesichtspunkten sind PVC-Beschichtungen jedoch sehr
umstritten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Metallteil mit
einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung zu schaffen,
die unter Umweltgesichtspunkten weniger umstritten ist,
wobei die Kunststoffbeschichtung in den wesentlichen
Gebrauchseigenschaften Weich-PVC ähnlich sein soll und damit
eine Weich-PVC-Beschichtung ersetzen soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Kunststoffbeschichtung aus Ethylen-
Vinylacetat-Copolymer oder einem Ionomeren besteht, wobei im ersteren Fall
vorzugsweise der Vinylacetatgehalt größer als 10% ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Herstellen einer solchen Kunststoffbeschich
tung, wobei von dem eingangs erwähnten Wirbelsintern
ausgegangen wird und die Fluidisierung des Kunststoffpulvers
durch mechanische Schwingungen unterstützt wird.
Für eine rutschhemmende Kunststoffbeschichtung ist es
notwendig, einen Kunststoff mit niedrigem E-Modul, niedriger
Schmelztemperatur und niedriger Viskosität zu verwenden. Im
Hinblick auf eine spätere Entsorgung soll der Kunststoff
außerdem halogenfrei sein und er soll bei thermischer
Degradation und bei der Lagerung auf einer Deponie keine
Schadstoffe freisetzen. Der Kunststoff soll nicht nur
rutschhemmend sein, sondern auch sehr weich und elastisch
und insgesamt die gleichen haptischen Eigenschaften wie
Weich-PVC haben. Es hat sich gezeigt, daß zwar einige
Kunststoffe, z. B. Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und
Ionomere diese Voraussetzung erfüllen würden, daß diese
Kunststoffe jedoch nicht nach üblichen für die kostengün
stige Herstellung großer Stückzahlen geeigneten Verfahren,
wie Tauchen und Wirbelsintern, verarbeitbar sind.
Durch die Erfindung gelingt es, leicht klebrige Kunststoff
pulver durch Wirbelsintern als Beschichtung auf Metallteile
aufzubringen. Während beim herkömmlichen Wirbelsintern, d. h.
ohne Unterstützung der Fluidisierung durch mechanische
Schwingungen, derartige Kunststoffpulver im Wirbelbett zur
Kaminbildung neigen und damit nicht zur Herstellung einer
gleichförmigen Beschichtung geeignet sind, wird durch die
vorliegende Erfindung ein gleichmäßig fluidisiertes Bett
erreicht. Durch die mechanischen Schwingungen werden der
Pulverströmung weitere Bewegungen überlagert, die dafür
sorgen, daß über die Strömungsbewegung hinaus eine Zwangs
bewegung der Pulverteilchen entsteht, die keine Kaminbildung
zuläßt.
Vorzugsweise wird pulverförmiges Ethylen-Vinylacetat-Copolymer oder
Ionomeres verwendet, wobei Granulat dieser Kunststoffe
kryogen gemahlen und gesiebt wird.
Die mechanischen Schwingungen werden zweckmäßig von außen
auf das Gefäß ausgeübt, in dem sich der Wirbelraum befindet.
Die Schwingungen können dabei linear oder zirkular oder eine
Überlagerung von beiden sein. Die Schwingungen können auch
aus einer Überlagerung von Schwingungen in mehreren Ebenen
bestehen.
Die mechanischen Schwingungen können durch einen elek
trischen oder pneumatischen Vibrator erzeugt werden, der das
den Wirbelraum und den Druckraum beinhaltende Gefäß ins
gesamt in Schwingung versetzt. Besonders geeignet ist ein
Druckluft-Kolbenvibrator mit einer Schwingmasse. Das Gefäß
ist flexibel, z. B. auf Gummifüßen oder Federn, gelagert oder
aufgehängt.
Häufig sollen Metallteile nur teilweise beschichtet werden.
Damit sich während des Beschichtens die Beschichtungsgrenze
nicht durch Verbrauch des Kunststoffpulvers verändert, d. h.
absinkt, ist vorzugsweise eine Niveauregulierung für das
Kunststoffpulver innerhalb des Wirbelraumes vorgesehen. Die
Niveauregulierung kann in einem Ausgleichsgefäß bestehen,
das mit dem unteren Bereich des Wirbelraumes verbunden ist
und aus dem jeweils soviel Kunststoffpulver durch Schwer
kraft nachfließt, daß das Niveau in dem Wirbelraum konstant
gehalten wird.
Im oberen Bereich der Wirbelkammer über dem fluidisierten
Pulver wird vorzugsweise der in geringen Mengen vorhandene
Feinstaub des Kunststoffpulvers abgesaugt. Dieser Feinstaub
könnte sich sonst als kleine Tröpfchen auf dem Bereich des
Metallteils absetzen, der nicht beschichtet werden soll.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung beschrieben, wobei die einzige Figur
eine Vorrichtung zur Herstellung einer rutschhemmenden
Kunststoffbeschichtung eines Metallteils in schematischer
Form zeigt.
Die Vorrichtung zur Herstellung der Kunststoffbeschichtung
weist ein Gefäß 3 auf, das durch eine gasdurchlässige
Schicht 4 in einen Druckraum 1 und einen Wirbelraum 2 unter
teilt ist. Das Gefäß hat eine Breite von 400 mm, eine Tiefe
von 400 mm und eine Höhe von 600 mm. Zwischen dem untenlie
genden Druckraum 1 und dem obenliegenden Wirbelraum 2
befindet sich in einer Höhe von 100 mm die gasdurchlässige
Schicht 4, die aus 25 mm dickem, schwerem Nadelfilz besteht,
auf dem ein engmaschiges Gewebe liegt. Das gesamte Gefäß ist
auf vier Gummifüßen (nicht dargestellt) gelagert, die ein
Schwingen des Gefäßes 3 ermöglichen. Das Gefäß 3 kann auch
an elastischen oder nichtelastischen Seilen aufgehängt
werden.
Der Druckraum 1 ist mit einer Druckerzeugungseinrichtung 7
verbunden. Als Druckerzeugungseinrichtung 7 wird ein
Seitenkanalverdichter verwendet.
Außerhalb des Gefäßes 3 ist ein Vibrationsmechanismus 9
vorgesehen, der mit dem Gefäß 3 verbunden ist und dieses in
Schwingung versetzt. Als Vibrationsmechanismus dient ein
Druckluft-Kolbenvibrator, der mit regelbarer Druckluft
zwischen 0,5 und 8 bar beaufschlagt wird und eine Zusatz
schwingmasse von 3,6 kg aufweist. Durch die Verwendung eines
Druckluft-Kolbenvibrators können die Schwingungsfrequenz und
die Schwingungsamplitude über einen sehr weiten Bereich
eingestellt werden. Ein Druckluft-Kolbenvibrator arbeitet
sehr leise und im vorliegenden Fall liegt das Arbeits
geräusch zwischen 65 und 76 dB(A).
In den unteren Bereich des Wirbelraumes mündet ein Aus
gleichsgefäß 5, das eine Niveauregulierung bewirkt. Aus dem
Ausgleichsgefäß 5 fließt Kunststoffpulver nach, so daß das
Niveau in dem Wirbelraum 2 konstant bleibt.
Mit dem oberen Bereich des Wirbelraums 2 ist eine Feinstaub
absaugung 6 verbunden.
Zur Herstellung einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung
wird eine Menge von 10 kg eines Ethylen/Vinylacetat-Copolymer-Kunst
stoffpulvers mit 30% Vinylacetatgehalt, mit einer Korngröße
des Pulvers zwischen 80 und 300 Mikrometer und mit im
wesentlichen kugeliger Kornform in den Wirbelraum 2 gegeben.
Der Schmelzindex des Kunststoffpulvers liegt bei 400 dg/min
(ASTM D 1238) und der Erweichungspunkt liegt bei 74°C (ASTM
E 28). Über die Druckerzeugungseinrichtung 7 wird ein
Luftdurchsatz von 1 m³/min. bei einer Gesamtdruckdifferenz
von 50 mbar durch die gasdurchlässige Schicht 4 erzeugt. Die
Schwingungsfrequenz des Druckluft-Kolbenvibrators wird auf
ca. 10 Hz und seine Amplitude auf ca. 10 mm eingestellt.
In das auf diese Weise in dem Wirbelraum 2 fluidisierte
Pulver 8 wird 6 Sekunden lang ein auf 300°C erwärmtes
Metallteil eingetaucht. Das auf die Metalloberfläche und
dann auf die Schmelzfläche des Kunststoffes auftreffende
Pulver 8 bleibt kleben und schmilzt zu einer homogenen
Beschichtung von 0,9 mm auf. Die schmelzflüssige Beschich
tung ist nach Abkühlung auf Raumtemperatur einsatzfähig.
Claims (22)
1. Metallteil mit einer rutschhemmenden, halogenfreien
Kunststoffbeschichtung einer Dicke von mehr als 0,3 mm,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff
beschichtung aus Ethylen-Vinylacetat-copolymer (E/VA) oder
einem Ionomeren besteht.
2. Metallteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vinylacetatgehalt größer als 10%
ist.
3. Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffbeschichtung
auf einem Metallteil durch Wirbelsintern, indem
das zu beschichtende Metallteil auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des zur Beschichtung vorgesehenen Kunststoffes erwärmt wird,
das erwärmte Metallteil in ein Tauchbad mit fluidisiertem Pulver des zur Beschichtung vorgesehenen Kunststoffes einge taucht wird, wobei sich das Kunststoffpulver in einem Wirbel raum befindet, in den durch eine gasdurchlässige Schicht von unten Gas eingeblasen wird, und dadurch das Kunststoffpulver fluidisiert wird, und
das beschichtete Metallteil nach der Entnahme aus dem Tauchbad abgekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fluidisierung des Kunststoffpulvers durch mechanische Schwingungen unterstützt wird.
das zu beschichtende Metallteil auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur des zur Beschichtung vorgesehenen Kunststoffes erwärmt wird,
das erwärmte Metallteil in ein Tauchbad mit fluidisiertem Pulver des zur Beschichtung vorgesehenen Kunststoffes einge taucht wird, wobei sich das Kunststoffpulver in einem Wirbel raum befindet, in den durch eine gasdurchlässige Schicht von unten Gas eingeblasen wird, und dadurch das Kunststoffpulver fluidisiert wird, und
das beschichtete Metallteil nach der Entnahme aus dem Tauchbad abgekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fluidisierung des Kunststoffpulvers durch mechanische Schwingungen unterstützt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mechanischen Schwingungen lineare
oder zirkulare Schwingungen oder eine Überlagerung von
linearen und zirkularen Schwingungen sind.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schwingungen aus einer
Überlagerung von Schwingungen in mehreren Ebenen bestehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge des Kunststoff
pulvers in dem Wirbelraum durch eine Niveauregulierung inner
halb von Toleranzgrenzen gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß auftretender Feinstaub
abgesaugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß als Pulver für die Be
schichtung ein sehr weiches, zur Klebrigkeit neigendes Pulver
verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Pulver für die Beschich
tung aus einem Material mit niedrigem E-Modul, niedriger
Schmelztemperatur und niedriger Viskosität besteht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Kunststoffpulver aus
Ethylen-Vinylacetat-Copolymer oder einem Ionomeren besteht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß das für die Beschichtung
vorgesehene Kunststoffpulver durch kryogenes Mahlen und Sieben
aus Granulat gewonnen wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 3 bis 11,
mit einem Gefäß (3), das durch eine gasdurchlässige Schicht (4) in einen Druckraum (1) und einen Wirbelraum (2) unterteilt wird, und
mit einer Druckerzeugungseinrichtung (7) zur Erzeugung eines Überdrucks im Druckraum (1),
gekennzeichnet durch
einen Vibrationsmechanismus (9) zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen, die der durch das Gas erzeugten Bewegung des Pulvers (8) überlagert sind und dadurch die Verwirbelung des Pulvers (8) unterstützen.
mit einem Gefäß (3), das durch eine gasdurchlässige Schicht (4) in einen Druckraum (1) und einen Wirbelraum (2) unterteilt wird, und
mit einer Druckerzeugungseinrichtung (7) zur Erzeugung eines Überdrucks im Druckraum (1),
gekennzeichnet durch
einen Vibrationsmechanismus (9) zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen, die der durch das Gas erzeugten Bewegung des Pulvers (8) überlagert sind und dadurch die Verwirbelung des Pulvers (8) unterstützen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vibrationsmechanismus (9) ein
elektrischer Vibrator ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vibrationsmechanismus (9) ein
pneumatischer Vibrator ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß der pneumatische Vibrator ein Druck
luft-Kolbenvibrator mit einer Schwingmasse ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vibrationsmechanismus
(9) lineare oder zirkulare Schwingungen oder eine Schwin
gungsform, die aus einer Überlagerung von linearen und
zirkularen Schwingungen besteht, erzeugt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vibrationsmechanismus
(9) Schwingungen mit einer Frequenz zwischen 0,1 und 200 Hz
erzeugt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vibrationsmechanismus
(9) Schwingungen mit einer Amplitude von 0,1 bis 100 mm
erzeugt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, ge
kennzeichnet durch eine Niveauregulierungsein
richtung (5) zur Konstanthaltung des Niveaus des fluidi
sierten Pulvers (8) in dem Wirbelraum (2).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Niveauregulierungseinrichtung ein
Ausgleichsgefäß (5) ist.
21 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, ge
kennzeichnet durch eine Einrichtung (6) zur
Absaugung von Feinstaub aus dem oberen Bereich des Wirbel
raumes (2).
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zur Feinstaubabsaugung
eine Luftabsaugeinrichtung (6) ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4326457A DE4326457C2 (de) | 1993-06-28 | 1993-08-06 | Metallteil mit einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoffbeschichtung durch Wirbelsintern |
EP94117658A EP0711610A1 (de) | 1993-08-06 | 1994-11-09 | Verfahren zum Herstellen einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung auf einem Metallteil durch Wirbelsintern und mit einer solchen Beschichtung versehenes Metallteil |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4321467 | 1993-06-28 | ||
DE4326457A DE4326457C2 (de) | 1993-06-28 | 1993-08-06 | Metallteil mit einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoffbeschichtung durch Wirbelsintern |
EP94117658A EP0711610A1 (de) | 1993-08-06 | 1994-11-09 | Verfahren zum Herstellen einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung auf einem Metallteil durch Wirbelsintern und mit einer solchen Beschichtung versehenes Metallteil |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4326457A1 DE4326457A1 (de) | 1995-01-05 |
DE4326457C2 true DE4326457C2 (de) | 1997-02-06 |
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DE4326457A Expired - Fee Related DE4326457C2 (de) | 1993-06-28 | 1993-08-06 | Metallteil mit einer rutschhemmenden Kunststoffbeschichtung sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoffbeschichtung durch Wirbelsintern |
Country Status (1)
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Family Cites Families (14)
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-
1993
- 1993-08-06 DE DE4326457A patent/DE4326457C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE4326457A1 (de) | 1995-01-05 |
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