CH628533A5 - Verfahren zum ueberziehen eines metallgegenstandes mit einer polyaethylenmasse. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen eines Metallgegenstandes mit einer Polyäthylenmasse.
Kunststoffe in Pulverform sind zum Überziehen von Metallsubstraten zum Schützen derselben vor Korrosion verwendet worden. Zahlreiche Auftrags- und Härtungsverfahren sind bekannt, wie z.B. ein Vorerwärmen eines Gegenstandes auf eine Temperatur von 177 bis 316 °C und Eintauchen des Gegenstandes in ein Wirbelbett, Besprühen desselben durch Be-flocken oder mittels einer elektrostatischen Sprühpistole. Kein Polyäthylentyp hat sich für sich alleine als befriedigendes Überzugsmaterial erwiesen, beispielsweise bedingt durch die schlechte Haftfähigkeit an einem Metallsubstrat der Polyäthylentypen mit geringer Dichte oder bedingt durch die hohen Kosten und schlechten physikalischen Eigenschaften von Polyäthylentypen hoher Dichte. Zur Erzielung eines geeigneten Haftfähigkeitsgrades wurden Grundiermittel entwickelt, die entweder aus speziellem Polyäthylen hoher Dichte oder Äthy-lencopolymerisaten bestanden. Diese Grundiermittel können auf das Metallsubstrat als relativ dünne Filme (0,05 bis 0,10 mm) aufgetragen, verschmolzen und dann mit einem Schlussüberzug aus Polyäthylen geringer Dichte überzogen werden, so dass die erforderliche Gesamtdicke erhalten wird. Dieses Zweistufenauftragsverfahren erfordert eine genaue Temperaturkontrolle beider Auftragsstufen und gleichzeitig hohe Kosten für die Betriebsvorrichtung.
Die Verwendung von Grundierungen als Überzug mit der gesamten Dicke hat sich aus mehreren Gründen nicht als befriedigend erwiesen. Eine Pigmentierung, welche eine Beständigkeit gegenüber ultravioletten Strahlen verleihen soll, kann die Haftfähigkeit nachteilig verändern. Die physikalischen Eigenschaften nach dem Härten sind unbefriedigend, weil die Oberfläche ziemlich weich und kautschukartig oder hart und spröde werden kann. Ausserdem ist ein Grundiermittel hoher Dichte viel teurer als Polyäthylen geringer Dichte.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Überziehen eines Metallgegenstandes mit einer Polyäthylenmasse ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberfläche eines Metallgegenstandes auf eine Temperatur über 232 bis 316 °C erwärmt, ein Gemisch von Polyäthylenpulvern hoher Dichte und geringer Dichte mit Komponenten innerhalb eines Bereichs von 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte und 1 Volumenteil Polyäthylen geringer Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumenteilen Polyäthylen geringer Dichte durch Aufstäuben auf die erwärmte Oberfläche des Metallgegenstandes bis zu einer erwünschten Dicke aufträgt, die Oberfläche bei einer Temperatur über 232 bis 316 °C für 5 bis 15 Minuten hält und dann den Metallgegenstand auf Umgebungstemperatur abkühlt.
Die erfindungsgemässe Masse zum Beschichten von eisenhaltigen Metallsubstraten für die Verwendung in obigem Verfahren, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Gemisch von Polyäthylenpulver hoher Dichte und Polyäthylenpulver geringer Dichte besteht, wobei dieses Gemisch die Komponenten innerhalb eines Bereichs von 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte und 1 Volumenteil Polyäthylen geringer Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumenteilen Polyäthylen geringer Dichte enthält.
Der Uberzug der Erfindung haftet im allgemeinen zähfest an dem Gegenstand, auch wenn er den in extrem heissen und kalten Gegenden herrschenden Klimabedingungen ausgesetzt wird.
Aufgrund der bei den bekannten Verfahren bestehenden Probleme wurde zunächst angenommen, dass die gewünschten Ziele von zähfester Haftung, der Anwendbarkeit eines Einstu-fenauftragsverfahrens und von minimalen Kosten allgemein durch Mischen von Kunststoffpulvern erreicht werden könnten. Eine Reihe von Kombinationen wurde mit geringerem Erfolg versucht. Ein Gemisch von linearem Polyäthylen hoher Dichte und Polyäthylen geringer Dichte führte jedoch zu Ergebnissen, die völlig überraschend waren. Die beiden Komponenten wurden in Verhältnissen von 1:1 bis 1:3 (Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte) vermischt. Die beiden Materialien können unter Benutzung einer üblichen Mischvorrichtung für trocknes Material und üblicher Mischtechniken vermischt werden. Das Auftragen kann durch Sprüh- oder Tauchmethoden erreicht werden, wobei die zu überziehende Metalloberfläche eine Temperatur von 177 bis 316 °C hat. Nach dem Auftragen soll der Überzug beispielsweise in einer Atmosphäre von 204 bis 260 °C für eine Dauer von 10 bis 15 Minuten gehalten werden. Befriedigende Überzüge werden von Gemischen von Polyäthylenpulvern hoher Dichte und geringer Dichte bei Verhältnissen von (einschliesslich) 1:1 bis (einschliesslich) 1:3, wobei diese Verhältnisse Volumenverhältnisse von Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte sind, erhalten.
Um beispielsweise die Haftfähigkeit der Überzüge der Erfindung zu testen, wurden als gemäss der Erfindung überzogene Metalloberflächen schmale Segmente genommen, die von einem durch Schleuderguss erhaltenen Rohr aus Gusseisen, welches angelassen worden war, zugeschnitten worden waren. Das übliche Oxid, das sich gewöhnlich auf der Oberfläche während des Anlassens bildet, war vor dem Überziehen vollständig entfernt worden, um das Metall «weiss» zu machen, und zwar durch Sandstrahlbehandlung, oder es waren 80% des Oxids durch Schleifen mit einer Schleifscheibe beseitigt worden.
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Die Haftfestigkeit des Überzugs wurde gemessen, indem üblicherweise zwei Schnitte mit einem Rasiermesser durch den Überzug in einem Abstand von 0,6 cm ausgeführt wurden und versucht wurde, den 0,6-cm-Überzugsstreifen von der Metalloberfläche abzuschälen. Wenn der Überzug von der Metalloberfläche in einem Stück abgehoben und abgeschält werden konnte, wurde die Haftfestigkeit als «schlecht» beurteilt. Wenn der Überzug von der Oberfläche abgehoben und abgeschält werden konnte, aber unter Brechen in kleine Stücke mit einer Länge von annähernd 0,3 cm, wurde die Haftfestigkeit als «gut» beurteilt. Wenn der Überzug nicht abgehoben werden konnte, um kleine Stücke abzuschälen, wurde die Haftfestigkeit als «ausgezeichnet» beurteilt.
Die Ergebnisse dieser Tests werden nachfolgend tabellarisch angegeben:
Mischungs
Temperatur
Oberflächen
Haftfestigkeit verhältnis von der Metall bearbeitung
Polyäthylen oberfläche,
hoher Dichte
°C
zu Polyäthylen
geringer Dichte
1:1
204
Sandstrahl schlecht
behandlung
1:1
232
Sandstrahl gut
behandlung
1:1
260
Sandstrahl gut
behandlung
1:1
204
80% Abschliff schlecht
1:1
232
80% Abschliff gut
1:1
260
80% Abschliff gut
1:2
204
Sandstrahl schlecht
behandlung
1:2
232
Sandstrahl gut
behandlung
1:2
260
Sandstrahl ausgezeichnet
behandlung
1:2
204
80% Abschliff schlecht
1:2
232
80% Abschliff gut
1:2
260
80% Abschliff ausgezeichnet
1:3
204
Sandstrahl schlecht
behandlung
1:3
232
Sandstrahl gut
behandlung
1:3
260
Sandstrahl ausgezeichnet
behandlung
1:3
204
80% Abschliff schlecht
1:3
232
80% Abschliff gut
1:3
260
80% Abschliff ausgezeichnet
Die erhaltenen Überzüge wurden mit nach bekannten Verfahren aufgetragenen Überzügen verglichen, und es wurde beispielsweise festgestellt, dass die ersteren zähfester anhafteten.
Die für Vergleichstests benutzten Überzüge nach dem Stand der Technik wurden im allgemeinen auf folgende Weise hergestellt: Der zu überziehende Gegenstand wurde zu weissem Metall mittels Sandstrahlbehandlung gereinigt und auf Temperaturen von 288 bis 316 °C erwärmt. Eine Grundierung aus linearem Polyäthylen hoher Dichte (Dichte: 0,95) wurde mit einer Dicke von annähernd 0,1 mm mittels einer Luftspritze aufgetragen. Nach dem Verschmelzen dieses Überzugs wurde sofort ein Schlussüberzug aus Polyäthylen geringer Dichte (Dichte:0,916) mit einer Dicke von 0,38 bis 0,5 mm aufgetragen. Der erhaltene Überzug wurde durch die Restwärme in dem überzogenen Gegenstand gehärtet. In anderen Fällen wurden die gleichen Temperaturbedingungen und das gleiche Verfahren benutzt mit der Ausnahme, dass der Grundierüberzug aus Äthylenvinylacetatcopolymerisat (Dichte : 0,94) bestand und mit einer Dicke von etwa 0,1 mm aufgetragen wurde.
Ein zum Vergleich der Haftfestigkeit benutzter Test bestand beispielsweise darin, dass man die überzogene eisenhaltige Metalloberfläche in siedendes Wasser brachte. Bei einem solchen Test versagte im allgemeinen ein nach dem oben angegebenen bekannten Verfahren aufgetragener Überzug in 4 V2 Stunden, während ein gemäss der Erfindung aufgetragener Überzug kein Versagen nach 41 l/2 Stunden in siedendem Wasser zeigte.
Das gemäss der Erfindung verwendete Gemisch bestand aus Pulvern aus linearem Polyäthylen hoher Dichte mit Dichten vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,945 bis 0,960, Schmelzindices innerhalb des Bereichs von 6 bis 18 und Teil-chengrössen innerhalb des Bereichs von 297 bis 500 Mikron (35 bis 50 mesh) (wie z.B. ML-713 von U.S. Industriai Chemicals Company, MA-778 von U. S. Industriai Chemicals Company und BMN TR-980 von Phillips Petroleum Company) und Pulvern aus Polyäthylen geringer Dichte mit Dichten vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,91 bis 0,92, Schmelzindices innerhalb des Bereichs von 16 bis 25 und Teil-chengrössen innerhalb des Bereichs von 297 bis 500 Mikron (35 bis 50 mesh) (wie z.B. MC-91 007 von U.S. Industriai Chemicals Company, 711-942 von U.S. Industriai Chemicals Company oder DNPA 0408 von Union Carbide Corporation).
Das Vermischen wurde in der Regel unter Benutzung eines Mischers vom Typ einer V-förmigen Drehtrommel oder einer anderen geeigneten Mischvorrichtung für trocknes Pulver durchgeführt. Solche Mischvorrichtungen sind üblicherweise dem Fachmann bekannt, und zu diesen gehören z.B. Drehtrommelmischer von Patterson-Kelly Company sowie auch Flügel- oder Bandmischer.
Das Auftragen wurde beispielsweise bewerkstelligt, indem ein Luftstrom mit der gewünschten Menge von vermischtem Pulver beladen und auf die heisse (204 bis 260 °C eisenhaltige Metalloberfläche gerichtet wurde. Das Pulvergemisch verschmolz gewöhnlich miteinander zu einem gleichmässigen Überzug, der die Metalloberfläche vollständig bedeckte. Beispielsweise wurden Überzüge verschiedener Dicke auf eisenhaltige Metalloberflächen aufgetragen. Die Dicke wurde geändert, indem üblicherweise einfach mehr Pulver auf die Oberfläche aufgetragen wurde. Es wurde im allgemeinen festgestellt, dass eine vollständige Abdeckung der eisenhaltigen Metalloberfläche mit einem Überzug mit einer Dicke von 0,38 mm leicht erreichbar ist. Dünnere Überzüge neigen normalerweise dazu, kleine unüberzogene Bereiche zurückzulassen. Dickere Überzüge bis herauf zu 1,14 mm wurden gewöhnlich ebenfalls auf die gleiche Weise mit ausgezeichneten Ergebnissen aufgetragen. Ausserdem wurden beispielsweise Überzüge aus dem gleichen Pulvergemisch auf eisenhaltige Metalloberflächen nach der bekannten Wirbelbettmethode aufgetragen. Bei diesen Versuchen wurde in der Regel die zu überziehende eisenhaltige Metalloberfläche auf 204 bis 316 °C erwärmt und in Kontakt mit einem Wirbelbett aus dem Pulvergemisch gebracht. Nach dieser Methode erhaltene Überzüge hatten normalerweise das gleiche Aussehen und die gleiche Qualität wie Uberzüge, die durch Beladen eines Luftstroms mit dem Pulvergemisch und Richten des erhaltenen Stroms auf die Metalloberfläche erhalten worden waren.
Eine Reihe von Tests wurde vorzugsweise unter Verwendung von Gemischen von einem Polyäthylenpulver hoher Dichte (MA 778 von U.S. Industriai Chemicals Company) mit einem Schmelzindex von -6, einer Dichte von -0,949 und einer Teilchengrösse von 500 Mikron und einem Polyäthylenpulver geringer Dichte (MC-91 007 von U.S. Industriai Chemicals Company) mit einem Schmelzindex von —22, einer Dichte von -0,916 und einer Teilchengrösse von 500 Mikron durchge-
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führt. Mittels Sandstrahlbehandlung gereinigte duktile Eisenplatten wurden beispielsweise auf verschiedene Temperaturen erwärmt und in einem Wirbelbett überzogen. Jede Platte wurde gewöhnlich auf die Haftfestigkeit hin nach vier Stunden in siedendem Wasser untersucht, und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
0408 von Union Carbide Corporation. Es wurden beispielsweise folgende Ergebnisse erhalten:
Mischungsverhältnis von Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte
Plattentemperatur,
°C
Gemisch 1 Teil MA-778 3 Teile MC-91007
Gemisch
1 Teil MA-778
2 Teile MC-91007
204
ausgezeichnet
232
ausgezeichnet ausgezeichnet
260
ausgezeichnet ausgezeichnet
274
ausgezeichnet ausgezeichnet
288
gut ausgezeichnet
302
ziemlich gut gut
316
ziemlich gut gut
Plattentemperatur,
°C
Haftfestigkeit nach 4 Stunden in siedendem Wasser
204 232 260 204 232 260 204 232 260
schlecht gut gut schlecht gut ausgezeichnet schlecht gut ausgezeichnet
Eine Reihe von Tests wurde mit Mischungsverhältnissen durchgeführt, die von 1:1 bis 1:3 von linearem Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte reichten, und die Eigenschaften der erhaltenen Filme wurden gewöhnlich bewertet. Die verwendeten Materialien waren vorzugsweise ML-713 von U.S. Industriai Chemicals Company und DNPA
Wenn das Mischungsverhältnis von Polyäthylen hoher Dichte zu Polyäthylen geringer Dichte über 1:1 erhöht wurde, 20 z.B. 1,25:1 betrug, war der erhaltene Überzug normalerweise spröde und hatte ein stumpfes, runzeliges Aussehen anstelle eines glatten Aussehens. Eine Verringerung des Anteils än linearem Polyäthylen hoher Dichte unter 1:3 führte, wie festgestellt wurde, im allgemeinen zu einem Haftfestigkeitsverlust. 25 In der obigen Beschreibung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert worden. Im Rahmen der Erfindung können die Ausführungsformen modifiziert werden.
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Claims (5)
1. Verfahren zum Überziehen eines Metallgegenstandes mit einer Polyäthylenmasse, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberfläche eines Metallgegenstands auf eine Temperatur über 232 bis 316 °C erwärmt, ein Gemisch von Polyäthylenpulvern hoher Dichte und geringer Dichte mit Komponenten innerhalb eines Bereichs von 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte und 1 Volumenteil Polyäthylen geringer Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumenteilen Polyäthylen geringer Dichte durch Aufstäuben auf die erwärmte Oberfläche des Metallgegenstandes bis zu einer erwünschten Dicke aufträgt, die Oberfläche einer Tempeden Metallgegenstand auf Umgebungstemperatur abkühlt.
2. Verfahren zum Überziehen eines Metallgegenstandes mit einer Polyäthylenmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das besagte Pulvergemisch mit einer Dicke zwischen 0,38 und 1,14 mm aufträgt.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Masse zum Beschichten von eisenhaltigen Metallsubstraten nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Gemisch von Polyäthylenpulver hoher Dichte und Polyäthylenpulver geringer Dichte besteht, wobei dieses Gemisch die Komponenten innerhalb eines Bereichs von 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte und 1 Volumenteil Polyäthylen geringer Dichte bis 1 Volumenteil Polyäthylen hoher Dichte zu 3 Volumenteilen Polyäthylen geringer Dichte enthält.
4. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen hoher Dichte linear ist und eine Dichte von 0,945 bis 0,960 hat und das Polyäthylen geringer Dichte eine Dichte von 0,91 bis 0,92 hat.
5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen hoher Dichte einen Schmelzindex von 6 bis 18 und eine Teilchengrösse von 297 bis 500 Mikron hat und das Polyäthylen geringer Dichte einen Schmelzindex von 16 bis 25 und eine Teilchengrösse von 297 bis 500 Mikron hat.
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