CS214702B2

CS214702B2 - Method of coating the layers on metal objects and device for executing the same method

Info

Publication number: CS214702B2
Application number: CS801155A
Authority: CS
Inventors: Walter Hans; Karl Hirn; Heinz Kohlbacher
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1980-02-19
Publication date: 1982-05-28
Also published as: EP0017641B1; AT370013B; EP0017641A1; DE3062561D1; ATA250579A; HU183058B; DD149906A5

Abstract

1. Process for applying coatings onto metallic objects (3) such as tubes, tapes or sheets, particularly for externally coating of unalloyed steel tubes, in which the objects are, prior to being coated, cleaned and a lacquer dissolved in water is subsequently applied to the objects by spraying, characterized in that the objects are, in a manner known per se, cleaned (at 5) with hot water at a temperature of 50 to 90 degrees C and heated prior to being coated, in that a lacquer capable of being diluted with water and diluted in water is applied onto the objects at superficial temperatures of the objects to be coated of at least 50 degrees C in a manner known per se by spraying, particularly by rotative spraying and preferably in an electrostatical field, such that the major portion of the solvent evaporates already during atomizing and spraying and in that the film of lacquer adhering to the surface of the still warm objects is cooled in a manner known per se, preferably by spraying (at 10) cold water onto the objects.

Description

Vynález se týká způsobu nanášení povlaků na kovové předměty, jako trubky, pásy nebo plechy, zejména pak způsobu nanášení povlaků na vnější povrch trubek z nelegovaných ocelí, a to takového· způsobu, u něhož jsou předměty před nanášením povlaku ohřáty a očištěny a na ještě teplé předměty je nanesen lak, rozpuštěný v rozpouštědle. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohoto· způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of applying coatings to metal objects such as pipes, strips or sheets, and more particularly to a method of applying coatings to the outer surface of non-alloy steel tubes. the objects are applied varnish, dissolved in a solvent. The invention also relates to an apparatus for carrying out this method.

Trubky, pásy nebo· plechy, které nejsou vyrobeny z ocelí odolných proti rezavění, podléhají jak při uskladnění, tak při přepravě korozi a jsou napadány obzvláště na vnějších plochách velice lehce rzí. Když pak mají být takovéto· trubky použity, musí být ještě dříve než jsou opatřeny nátěrem, zbaveny rzi pomocí kovových kartáčů, pískováním apod., což je značně nákladné.Tubes, strips or sheets which are not made of rust-resistant steels are subject to corrosion during storage and transport and are particularly slightly attacked by rust on the outer surfaces. If such pipes are to be used, they must be rust-free with metal brushes, sandblasting, etc. before they are painted, which is very expensive.

Vynález si klade za cíl navrhnout způsob, který by bylo možno jednoduše kontinuálně provádět a podle něhož by bylo možno opatřovat trubky, pásy nebo· plechy jak základním, tak i konečným lakovým povlakem, přičemž tento· způsob by mel být použitelný co možná bezprostředně po výrobě trubek, pásů nebo· plechů. Takto upravené předměty jsou především během následujícího uskladnění a přepravy odolné proti rzi a korozi a mohou být jednoduchým způsobem opatřeny povrchovým nátěrem podle přání uživatele.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process which can be carried out in a simple and continuous manner by which pipes, sheets or sheets can be provided with both a base coat and a final lacquer coating. tubes, strips or sheets. Such treated articles are particularly resistant to rust and corrosion during subsequent storage and transport and can be coated in a simple manner according to the user's wishes.

Bylo již navrženo nanášení laků rozpuštěných v rozpouštědle při teplotě povrchu ležící nad bodem varu rozpouštědla za účelem zkrácení doby schnutí. Takovýto způsob přináší však nebezpečí tvoření puchýřků, a tím vytvoření špatně lnoucího povlaku.It has already been proposed to apply lacquers dissolved in a solvent at a surface temperature above the boiling point of the solvent in order to reduce the drying time. Such a method, however, presents the risk of blistering and hence a poorly adherent coating.

Vynález si klade za cíl vytvořit pevně lnoucí povlak v tak krátké době, aby mohlo být kontinuální nanášení povlaku začleněno· do výrobního procesu povlékaných předmětů.It is an object of the present invention to provide a firmly adhering coating within a short time such that continuous coating can be incorporated into the manufacturing process of the articles to be coated.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že na předměty je při povrchové teplotě ležící pod bodem varu vody, ale činící nejméně 50' °C, nanesen vodou ředitelný lak rozpuštěný ve vodě, a to například rozprašováním, rotačním rozprašováním a/nebo elektrostaticky, a lakový film uchycený na ještě teplém povrchu předmětů je ochlazen, například rozprašováním chladné vody. Vodou ředitelné laky vykazují zpravidla asi 45 % pevných lakových částic a obsahují jako· rozpouštědlo· vodu v množství asi 45 hmot. Podíl organických rozpouštědel činí u těchto· laků jen asi 10 %. Přídržnost takovýchto· laků není ovlivňována vodou, ulpělou na povrchu · od předchozího· čištění a ohřevu, přičemž tyto laky nemají při poměrně vysokých teplotách okolo 70 °C sklony k puchýřkování. Tyto· laky mohou být nanášeny rozprašováním, například rychle se otáčejícími stříkacími zvony, pracujícími elektrostaticky, přičemž při rozprašování se převážný podíl rozpouštědla odpařuje. Jelikož toto rozpouštědlo je v převážné míře tvořeno· vodou, nejsou zapotřebí žádná okolní bezpečnostní zařízení, neboť zde nevznikají žádné nepříjemně páchnoucí, zdraví škodlivé a často· i lehce zápalné páry, jako je tomu u běžně užívaných laků. Vodní páry mohou být jednoduchým způsobem odsávány.The process according to the invention consists in applying to the articles at a surface temperature below the boiling point of water, but at least 50 ° C, a water-borne lacquer dissolved in water, for example by spraying, rotary spraying and / or electrostatically, and the lacquer film adhered to the still warm surface of the articles is cooled, for example by spraying cold water. The water-borne lacquers typically contain about 45% solid lacquer particles and contain about 45 wt.% Water as solvent. The proportion of organic solvents in these lacquers is only about 10%. The adhesion of such lacquers is not affected by water adhering to the surface from prior cleaning and heating, and these lacquers do not tend to blister at relatively high temperatures of about 70 ° C. These lacquers can be applied by spraying, for example by rapidly rotating spray bells, operating electrostatically, whereby most of the solvent evaporates during spraying. Since this solvent is predominantly water, no surrounding safety devices are required as there are no unpleasant smelly, harmful and often slightly flammable vapors, as is the case with commonly used paints. Water vapors can be easily extracted.

Krátká doba potřebná pro nanesení povlaku umožňuje průchod trubek v jejich podélném směru nanášecím zařízením a rovněž umožňuje vytvoření zařízení, která nepotřebují příliš mnoho· místa. Je již známo, že předměty povlékané plastickými hmotami, se před povlékáním zahřívají. Takové způsoby jsou ale značně nákladné a zahřívání předmětů před jednoduchým lakováním se dosud projevovalo jako nevýhodné, neboť lakový povlak na předehřátém předmětu měl sklon k puchýřkování. Toto puchýřkování můmůža být odstraněno· tím, že předměty jsou vyhřívány na teploty 50 až 80 °C, obzvláště 70· °C.The short time required to apply the coating allows the pipes to pass in the longitudinal direction through the applicator and also allows the creation of devices that do not require too much space. It is already known that articles coated with plastics are heated prior to coating. Such methods are, however, very expensive and heating of the objects prior to simple varnishing has so far proved to be disadvantageous since the lacquer coating on the preheated object tended to blister. This blistering can be eliminated by heating the objects to temperatures of 50 to 80 ° C, in particular 70 ° C.

S výhodou se podle vynálezu postupuje tak, že předměty se čistí a předehřívají horkou vodou s přídavkem čisticího prostředku, obzvláště fosfátu, a při teplotě 50· až SO °C, výhodně 00 až 80' °C. Použití horké vody umožňuje jednoduchým způsobem jednak požadované předehřátí ke zkrácení doby povlékání, a tím zmenšení nároku zařízení na zastavěnou plochu, jakož i účinné čištění povrchu povlékaných předmětů.Preferably, according to the invention, the articles are cleaned and preheated with hot water with the addition of a cleaning agent, in particular phosphate, and at a temperature of 50 to 50 ° C, preferably 00 to 80 ° C. The use of hot water makes it possible, on the one hand, to obtain the required preheating in order to reduce the coating time and thus to reduce the demand on the built-up area and to effectively clean the surface of the articles to be coated.

K umožnění kontinuálního· průchodu a odsunu kovových předmětů vysokou rychlostí se s výhodou postupuje tak, že lakový film, vytvořený na ještě teplých předmětech, je ochlazován stříkáním studené vody, která je následně odstraňována pomocí tlakového vzduchu. Tímto způsobem je ještě měkký lakový film prudce vytvrzen studenou vodou a předmět může být boz nebezpečí poškození povrchu dopravován dále běžným,, transportními zařízeními.In order to allow continuous passage and removal of the metal objects at high speed, it is advantageous to proceed in such a way that the lacquer film formed on still warm objects is cooled by spraying cold water, which is subsequently removed by means of compressed air. In this way, the soft lacquer film is cured sharply with cold water and the article can be transported further by conventional transport devices due to the risk of surface damage.

Podstata zařízení k provádění způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že obsahuje · dopravní mechanismus pro· kovové předměty a vysokotlaké postřikové zařízení horké vody uspořádané napříč k dopravnímu mechanismu, za nimiž je ve směru dopravy předmětů dále uspořádána lakovací kabina, jíž prochází dopravní mechanismus a napříč k němu jsou uspořádány stříkací zvony pro· lak rozpuštěný ve vodě, načež ve směru dopravy bezprostředně následují chladicí zařízení, která jsou uspořádána mezi lakovací kabinou a první podpěrou dopravmho mechanismu, následující ve směru dopravy předmětů. 'Takovéto zařízení může tvořit stavební prvek výrobní linky pro trubky, pásy nebo· plechy. S výhodou obsahuje lakovací kabina. stříkací zvony otáčející se vysokou rychlostí a připojené na zdroj vysokého· napětí. Při takovémto provedení se odpařuje většina rozpouštědla dříve, než se dostane na povrch povlékaného předmětu, a tak je pouze zapotřebí instalovat lakovací kabinu a vhodné odsávací zařízení pro· páry rozpouštědla, které zde představují pouze vodní páry. S výhodou · obsahuje dopravní mechanismus podpěry, z nichž alespoň jedna je předřazena lakovací kabině, zvodivuje válec přicházející do styku s předměty a je uzemněna. Tímto způsobem je zajištěn potenciálový rozdíl potřebný pro elektrostatický způsob nanášení. S výhodou obsahuje chladicí zařízení postřikové zařízení studené vody a dále ve směru dopravy následující tlakové vzduchové trysky, přičemž nejméně postřikové zařízení studené vody je uspořádáno před prvním podpěrným válcem následujícím za lakovací kabinou. Tímto uspořádáním je zajištěno dostatečné ztvrdnutí lakového povlaku dříve, než přijde do styku s první podpěrou, a tím je povlak chráněn proti poškození.The principle of the device according to the invention consists in that it comprises a conveying mechanism for metal objects and a high-pressure hot-water spraying device arranged transversely to the conveying mechanism, after which a paint booth is further arranged in the conveying direction. spray bells for the lacquer dissolved in water are arranged thereto, followed immediately in the conveying direction by cooling devices which are arranged between the paint booth and the first support of the conveying mechanism following the conveying direction of the objects. Such a device can form a building element of a production line for pipes, strips or sheets. Preferably, it comprises a paint booth. spray bells rotating at high speed and connected to a high voltage source. In such an embodiment, most of the solvent evaporates before it reaches the surface of the article to be coated, so it is only necessary to install a paint booth and a suitable extraction device for solvent vapors, which here represent only water vapor. Advantageously, the conveyor mechanism comprises supports, of which at least one is upstream of the paint booth, conducts the cylinder in contact with the objects and is grounded. In this way, the potential difference required for the electrostatic deposition method is ensured. Preferably, the cooling device comprises a cold water spraying device and further downstream pressure air nozzles, at least the cold water spraying device being arranged upstream of the first support cylinder following the paint booth. This arrangement ensures sufficient hardening of the lacquer coating before it comes into contact with the first support, thereby protecting the coating from damage.

Vynález je dále blíže vysvětlen pomocí výkresu, na němž je znázorněno zařízení к provádění způsobu podle vynálezu. Na tomto výkresu znázorňuje obr. 1 schematické uspořádání podle vynálezu v bokorysu a obr. 2 řez dopravním válcem к uložení většího· počtu trubek vedle sebe.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an apparatus for carrying out the method according to the invention is shown. In this drawing, FIG. 1 shows a schematic arrangement according to the invention in side view and FIG. 2 shows a cross-section of a conveyor roller for supporting a plurality of tubes side by side.

Na kostře 1 jsou otočně uloženy dopravní válce 2, na nichž jsou přepravovány trubky 3, a to ve směru šipky 4, která představuje směr dopravy. Z postřikového zařízení 5 je na trubky 3 pod tlakem stříkána horká voda, přičemž odtékající voda je shromažďována v trychtýřové jímce 6 a vedena v okruhu zpět do- postřikového- zařízení 5. Voda přiváděná do postřikového zařízení 5 může být ohřívána v průtokovém ohřívači, přičemž ohřívání má být prováděno na teplotu ležící pod bodem varu rozpouštědla. Teplota horké vody má při použití vodorozpus-tných laků činit maximálně 80 °C, čímž je zajištěno takové vyhřátí trubek 3, které se uvnitř následující lakovací kabiny 7 projevuje povrchovou teplotou maximálně 70 °C, Horká voda je vystřihována výhodně z kruhových dýz pod tlakem asi 6 MPa, čímž je dosaženo velmi dobrého očištění povrchu trubek od mastnot, olejů a jiných nečistot. Do horké vody mohou být při. určitém stupni znečištění přidány fosfáty nebo jiné čisticí prostředky.Conveying rollers 2 are rotatably mounted on the frame 1 on which the tubes 3 are transported in the direction of the arrow 4, which represents the conveying direction. Hot water is sprayed onto the tubes 3 under pressure from the spraying device 5, the effluent being collected in the funnel sump 6 and passed in the circuit back to the spraying device 5. The water supplied to the spraying device 5 can be heated in a flow heater, it should be carried out at a temperature below the boiling point of the solvent. The temperature of the hot water, when using water-soluble varnishes, should be at most 80 ° C, thus ensuring a heating of the tubes 3 which exhibits a surface temperature of at most 70 ° C inside the subsequent booth 7. 6 MPa, which achieves a very good cleaning of the pipe surface from grease, oils and other impurities. In hot water can be taken. phosphates or other cleaning agents added to some degree of contamination.

Dopravní rychlost ve směru šipky 4 činí u uspořádání znázorněného na obr. lim/ /min. Dotykem s válci 2 a smáčením vodou jsou trubky 3 výborně uzemněny, což je pro elektrostatické nanášení laků nezbytné. Vlastním teplem trubek 3 ztenčuje se nyní poměrně tenký vodní film až ke vstupnímu otvoru β lakovací kabiny 7, takže trubky 3 jsou uvnitř lakovací kabiny 7 již zcela suché. Uvnitř lakovací kabiny 7 je uspořádán vysokootáčkový stříkací zvon 9, který může být napájen napětím až 150 kV a rozprašuje lak frekvencí otáček asi 40 060 min^-1. Do toβ hoto -stříkacího zvonu 9 je přiváděn vodorozpustný lak, který v podstatě sestává ze 45 % pevných částeček laku, 45 % vody a 10 % organického rozpouštědla. Částečky laku jsou elektrostaticky nabity a působením vysokonapělového pole se srážejí na povrchu trubek, kde vytvářejí jednolitý lakový film. Jemným rozprašováním laku a rychlým otáčením stříkacího zvonu se vypařuje značná část rozpouštědla, které je obvykle tvořeno vodou. Vlastním teplem trubek 3 je z lakového filmu odstraněn poslední zbytek vody, takže trubky 3 opouštějí lakovací kabinu 7 zcela suché. Jelikož jsou pevné částečky laku, popřípadě pryskyřice obsažená v laku, vlivem tepla trubek ještě měkké, jsou ochlazovány vodní sprchou 10. Tlakovou vzduchovou sprchou 11 jsou trubky dále ochlazovány a zbavovány ulpělé vody, dříve než přijdou do styku s prvním válečkem výstupního mechanismu. Trubky pak postupují do výstupního mechanismu, kde jsou některým z obvyklých způsobů snímány.The conveying speed in the direction of arrow 4 in the arrangement shown in FIG. By contacting the rollers 2 and wetting with water, the tubes 3 are well grounded, which is essential for electrostatic coating. By the actual heat of the tubes 3, the relatively thin water film is now thinned up to the inlet opening β of the paint booth 7, so that the pipes 3 are already completely dry inside the paint booth 7. Inside the painting cabin 7 is disposed a high-speed spray cap 9, which can be powered up to 150 kV and atomizes paint rotational speed of about 40,060 min ^-1. A water-soluble lacquer, which consists essentially of 45% solid lacquer particles, 45% water and 10% organic solvent, is fed to the β-spray bell. The lacquer particles are electrostatically charged and, due to the high-voltage field, precipitate on the surface of the tubes where they form a uniform lacquer film. By finely spraying the paint and rapidly rotating the spray bell, a considerable portion of the solvent, which is usually water, evaporates. By the actual heat of the tubes 3, the last residual water is removed from the lacquer film, so that the tubes 3 leave the painting booth 7 completely dry. Since the solid lacquer or resin particles contained in the lacquer are still soft due to the heat of the tubes, they are cooled by the water spray 10. The pressure air shower 11 further cools the tubes and clears of adhering water before they come into contact with the first roller of the outlet mechanism. The tubes then advance to the exit mechanism where they are scanned in one of the usual ways.

P ř í к 1 a dExample 1 a d

Středně těžké závitové trubky o délce 6 m a v nějším průměru 42,9 mm při max. hmotnosti 3,84 kg/m jsou zaváděcím mechanismem uvedeny do styku s dopravními válci. Pohybují se rychlostí 1 m/min. ve směru к lakovací kabině 7. Trubky 3 jsou postřikovým zařízením 5 horké vody zahřátý na teplotu 60 °C. Při protírání stríka-cích dýz nejso»u trubky ohřívány, nýbrž jsou čištěny vysokotlakým paprskem, pracujícím pod tlakem 6 MPa. V lakovací kabině 7 jsou trubky 3 opatřeny pomocí elektrostatického stříkacího zvonu 9 vodorozpustným lakem. Barevný tón je například černý a barva sestává převážně z vodorozpustných alkydových pryskyřic.Medium-heavy threaded tubes with a length of 6 m and an outer diameter of 42.9 mm at a maximum weight of 3.84 kg / m are brought into contact with the conveyor rollers by the feed mechanism. They move at a speed of 1 m / min. in the direction of the paint booth 7. The pipes 3 are heated to 60 ° C by the hot water sprayer 5. When spraying the spray nozzles, they are not heated by the tube but are cleaned by a high-pressure jet operating at a pressure of 6 MPa. In the paint booth 7, the tubes 3 are provided with a water-soluble paint by means of an electrostatic spray bell 9. For example, the color tone is black and the color consists predominantly of water-soluble alkyd resins.

Průměr stříkacího mraku je cca 600 mm a vzdálenost jednotlivých trubek od sebe musí činit nejméně 1,5 násobek jejich průměru. Při rychlosti průchodu 1 m/min. je d-osaženo na trubkách 3 lakové vrstvy o tloušťce 30 až 40 (Um. Lak obsahuje aktivní korozivzdorné pigmenty a díky vysokému obsahu vody není hořlavý, takže je možno jej zařadit do > bezpečnostní třídy O. Po opuštění lakovací kabiny 7 jsou trubky 3 vedeny vodní sprchou 10, aby došlo· ke ztuhnutí lakového- filmu. Vzduchovou sprchou 11 dochází к dalšímu ochlazení trubek 3, přičemž je odstraňována ulpělá voda. Dále jsou trubky snímány výstupním mechanismem a ukládány do skladu.The diameter of the spray cloud is approximately 600 mm and the distance between the pipes must be at least 1.5 times their diameter. At a flow rate of 1 m / min. It is d-coated on the paint layer tubes 3 with a thickness of 30 to 40 (Um. The paint contains active corrosion-resistant pigments and due to its high water content it is not flammable, so it can be classified as> safety class O. water spray 10 to solidify the lacquer film The air spray 11 further cools the tubes 3 while removing adhering water, and the tubes are scanned by the exit mechanism and stored in a warehouse.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of applying coatings to metallic objects, such as pipes, strips or sheets, in particular the coating of non-alloy steel tubes, in which the objects are heated and cleaned prior to the coating. still hot articles are applied with a solvent-based lacquer, characterized in that at least 50 ° C at a surface temperature of at least 50 ° C is applied to the articles by water-borne water-soluble varnish in a manner known per se, for example by spraying by rotary spraying and / or electrostatic, and the lacquer film adhered to the still warm surface of the articles is cooled in a manner known per se, for example by spraying cold water.

Method according to claim 1, characterized in that the water-soluble varnishes dissolved in water are sprayed onto objects whose surface temperature is at most 80 ° C and preferably at the moment of spraying does not exceed 70 ° C.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the articles are cleaned in a known manner and heated with hot water. at a temperature of 50 ° to 90 ° C, preferably 60 to 80 ° C.

Method according to one of Claims 1, 2 or 3, characterized in that the cooling water adhering to the lacquer film is blown off in a manner known per se by means of compressed air.

Device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that it comprises a conveying mechanism for metal objects [3] and a high-pressure hot water spraying device (5) arranged transversely to the conveying mechanism, behind which Furthermore, a spray booth (7), through which the conveyor mechanism passes and is arranged transversely thereto, are spraying bells (9) for lacquer dissolved in water, followed immediately by cooling devices (10, 11) in the conveying direction, a cab (7) and a first support of the conveyor mechanism following in the direction of transport of objects.

Device according to claim 5, characterized in that the paint booth (7) comprises spray bells (9) rotating at high speed and connected to a high voltage source.

Device according to claim 5 or 6, characterized in that the conveying mechanism comprises supports (2), at least one of which is upstream of the paint booth (7), conducts the cylinder in contact with the objects and is grounded.

Device according to Claim 5, 6 or 7, characterized in that the cooling device comprises a cold-water spraying device (10) and further downstream air pressure nozzles, at least the cold-water spraying device (10) being arranged upstream of the first support. a cylinder (2) following the spray booth (7).