DE69621333T2 - In-line beschichten und härten von kontinuierlich bewegten geschweissten rohren mit organischen polymeren - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung betrifft das In-Line-Beschichten eines sich kontinuierlich bewegenden Substrats, wie eines Rohrs, einer Leitung oder eines Leiters des Typs, der für Anwendungen, wie Metallzäune, Feuerschutzrohre, mechanische Leitungen oder Rohrleitungen oder elektrische Leiter verwendet wird. Insbesondere betrifft diese Erfindung das Galvanisieren und Beschichten solcher Substrate.
• Die Technik des Bildens, Schweißens und Beschichtens von Rohren und Leitungen ist schon alt. Es existieren viele Herstellungsvorgänge, die schon Jahrzehnte alte Techniken verwenden. Beispielsweise wurden moderne Galvanisiervorgänge als das veraltete Erbe der ursprünglichen Warmtauchgalvanisierung beschrieben, bei der kalte Gegenstände in erwärmte Zinktöpfe getaucht wurden. Es sei auf US-A- 4.052.838 in Spalte 1, Zeilen 13-19, verwiesen.
• Wenngleich die Technik alt ist, wurden von Industrieführern erhebliche Fortschritte erzielt. Diese Fortschritte umfassen den Fortschritt aus der am 7. Januar 1993 veröffentlichten PCT-Veröffentlichung WO 93/00453, den Fortschritt aus dem am 15. November 1994 erteilten US-Patent 5.364.661 und den Fortschritt aus der am 9. August 1994 eingereichten US-Patentanmeldung 08/287856. Wie diese Patente und diese Veröffentlichung zeigen, ist das Galvanisieren kontinuierlicher Rohre und Leiter bis zu dem Punkt hoher Geschwindigkeiten in der Größenordnung von sechshundert Fuß je Minute (3 m/s) der zu galvanisierenden Rohre und Leiter fortgeschritten. Das Galvanisieren wurde auch durch das Fortlassen sekundärer oder erhöhter Zinkbehälter zu Gunsten von durch T-Stücke, Sprühdüsen und Tropfdüsen gepumpten Zinks verbessert. Die Verweilzeiten der Zinkaufbringung wurden auf einige Dutzend Sekunden und die Kontaktzonen auf einige Zoll verringert.
• Industrieführer haben auch das Aufbringen nichtmetallischer Beschichtungen weiterentwickelt, wie in der am 16. Mai 1994 eingereichten US-Patentanmeldung 08/243583 gezeigt ist. Wie bei diesem Patent werden Schutzbeschichtungen durch eine Vakuumbeschichtungsvorrichtung aufgebracht.
• Es wurde auch das Aufbringen von Beschichtungen durch alternative Beschichtungstechnologien offenbart. Wie in den US-Patenten 3.559.280, erteilt am 2. Februar 1971, 3.616.983, erteilt am 2. November 1971, 4.344.381, erteilt am 17. August 1982 und 5.279.863, erteilt am 18. Januar 1994 dargestellt ist, wurde eine elektrostatische Beschichtung als eine Möglichkeit angesehen. Wie in US-Patent 3.559.280 offenbart ist, wird ein elektrostatisches Sprühbeschichten nach einem Besprühen mit Wasser, einem Zurichten, einem Geraderichten und einem Trocknen in den mehreren Schritten und Orten eines Besprühungs- oder Beschichtüngsabschnitts, einer getrennten folgenden Ausheiz- oder Härtekammer, eines getrennten folgenden Luftgebläses und einer getrennten folgenden Wassersprühvorrichtung ausgeführt. Wie in US-Patent 3.616.983 offenbart ist, wird eine elektrostatische Pulverbeschichtung als eine Alternative zu anderen Beschichtungsverfahren nach vorhergehendem Aufbringen flüssiger Beschichtungen und nach Anwendung eines Heizens durch eine externe Heizung ausgeführt. Wie in US-Patent 4.344.381 offenbart ist, wird eine elektrostatische Sprühbeschichtung in einer inerten Atmosphäre durch flüssige Beschichtungsmaterialien auf Basis eines organischen Lösungsmittels erreicht.
• Es sei auf die US-Patente 3.122.114, 3.226.817, 3.230.615, 3.256.592, 3.259.148, 3.559.280, 3.561.096, 4.344.381, 4.582.718, 4.749.125, 5.035.364, 5.086.973, 5.165.601, 5.279.863 und 5.564.661 sowie die PCT-Veröffentlichung WO 93/00453 verwiesen.
• In Polymers Paint Colour Journal, 30. April 1980, S. 342 ist die Verwendung von Polyester-Triglycidyl-Isocyanurat- Systemen zum Bereitstellen einer korrosionsbeständigen Beschichtung, beispielsweise auf Aluminiumabdeckplatten, offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Trotz der Fortschritte der Technik blieben Möglichkeiten für Erfindungen beim Aufbringen von Beschichtungen auf zinkbeschichtete und unbeschichtete Rohrleitungen. Die Zeiten und Abstände für aufzubringende und auszuhärtende Beschichtungen haben zumindest teilweise Grenzen für das Erhöhen der Geschwindigkeiten bei der kontinuierlichen In- Line-Herstellung von Rohrleitungen erzeugt. Durch das Übersprühen, Betropfen und dergleichen wurden eine recht unvollständige Ausnutzung der Beschichtungsmaterialien und eine Abfallbildung erzeugt. Die Beschichtungen waren hinsichtlich der Dicke und der Bedeckung inkonsistent und dicker als erforderlich.
• Aus US-A-3.965.551 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Metallrohrprodukts offenbart, das die Schritte des Bereitstellens eines Basismetallrohrs mit einer oder ohne eine Zinkbeschichtung und des Aufbringens einer darüberliegenden Schicht aus organischem Polymer umfaßt, wobei die Beschichtung ein Polymer aus einem warmaushärtenden, quervernetzenden Polyester aufweist.
• Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester ein Polyester des Triglycerid-Isocyanurat- Typs ist, der unmittelbar auf dem Basismetallrohr aufgebracht ist, daß das organische Polymer während der Fortbewegung des Rohrs auf das Basismetallrohr aufgebracht wird, wobei die Oberfläche des Basisrohrs während des Aufbringens und Härtens der Beschichtung 400-600º F (204- 316ºC) aufweist und daß die Beschichtung in fünf Sekunden oder weniger aushärtet.
• Die Erfindung betrifft auch nach diesem Verfahren hergestellte Rohrprodukte.
• Zusammenfassend betrifft die Erfindung daher sowohl Rohrprodukte als auch Verbesserungen an den Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung beschichteter Rohrleitungen. Es ist am meisten bevorzugt, daß die Rohrleitungen und die verbesserte Herstellung das Warmtauchen galvanisierter Zinkbeschichtungen von Rohrleitungen umfassen und daß unmittelbar nach dem Verfestigen der Oberfläche der Zinkbeschichtung eine klare In-Line-Beschichtung der Rohrleitung mit einer organischen Polymerbeschichtung erfolgt. Die restliche latente Wärme der Galvanisierung härtet oder warmhärtet die klare Beschichtung, die die Konsistenz und den Glanz oder die Reflexionsfähigkeit des Zinks im Bereich von Chrom bewahrt, wie sie bisher bei den fertigen Produkten kontinuierlicher Zinkbeschichtungen von Rohrleitungen nicht gesehen wurden. Bei weiteren Ausführungsformen werden organische Polymerbeschichtungen auf zinkbeschichtete und unbeschichtete Rohrleitungen aufgebracht, und die organischen Polymerbeschichtungen werden durch elektrostatisches Aufbringen von Pulver aufgebracht. Das Pulver ist ungeladen, wenn es die Düsen verläßt, und es wird in durch eine Mehrfachanordnung geladener Drahtgitter erzeugten Feldern geladen. Das Pulver wird warmausgehärtet, um die Rohrleitung in etwa fünf Sekunden zu beschichten, und die Beschichtung wird ohne flüssige Beschichtungsmaterialien, ein Nacherwärmen oder eine Ausheiz- oder Härtekammer fertiggestellt.
• Der volle Schutzumfang der Erfindung und ihre Aufgaben, Aspekte und Vorteile werden beim vollständigen Lesen dieser Beschreibung in allen ihren Teilen ohne Beschränkung eines Teils durch einen anderen vollständig verstanden werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung besteht aus den folgenden vier Figuren:
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Einrichtung zum Ausführen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem Rohrherstellungswerk,
• Fig. 2 ist eine zweite perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform, nämlich einer Beschichtungseinrichtung, die abgetrennt ist, um innere Einzelheiten zu offenbaren,
• Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Pulverzufuhrvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform, und
• Fig. 4 ist ein Flußdiagramm der am meisten bevorzugten Anordnung der Beschichtungsvorrichtung im Rohrwerk.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird durch ein Verfahren und mit Geräten verwirklicht, die in Fig. 1 dargestellt sind. Eine zuvor aus Bandstahl gebildete und zuvor geschweißte Rohrleitung 10 bewegt sich in Richtung eines Pfeils 11 in eine Beschichtungseinrichtung 12 und durch diese hindurch. Hilfseinrichtungen der Beschichtungseinrichtung 10 sind an einem beweglichen Rahmen 14 angebracht. Pulver zum Beschichten der Rohrleitung 10 bewegt sich aus einem Fluidbett 16 durch Strangpressen 18, 20 in Düsen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind, und wird in die Beschichtungseinrichtung 12 übertragen. Das Pulver beschichtet die vorgewärmte Rohrleitung 10, die in Richtung eines Pfeils 22 aus der Beschichtungseinrichtung 12 austritt.
• Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist in der Beschichtüngseinrichtung 12 eine Mehrfachanordnung 24 geladener elektrischer Drähte untergebracht, die um die durch die Beschichtungseinrichtung 12 hindurchtretende Rohrleitung 10 ein elektrostatisches Feld oder elektrostatische Felder erzeugen. Die in Fig. 1 nicht dargestellten Düsen sind Düsen 26, 28 in Fig. 2, und wie in Fig. 2 dargestellt ist, übertragen die Düsen 26, 28 Pulver in die Mehrfachanordnung 24. Die Rohrleitung 10 ist geerdet, und von der Mehrfachanordnung 24 abgegebenes Pulver bewegt sich durch das elektrostatische Feld (die elektrostatischen Felder) der Mehrfachanordnung und wird dabei von der Rohrleitung 10 angezogen und setzt sich darauf ab. Jede Menge des Pulvers, die sich nicht auf der Rohrleitung absetzt, wird aus der Beschichtungseinrichtung 12 ausgestoßen und zur Wiederverwendung zurückgewonnen.
• Wiederum mit Bezug auf Fig. 2 sei bemerkt, daß die Rohrleitung 10 vorzugsweise aus einem kontinuierlichen Metallband gebildet wird, das durch eine Reihe von Rohrbildungswalzen bewegt wird, um die Seitenränder des Bands zusammenzubringen und das Band zu einem kreisförmigen Querschnitt zu formen. Wenn die Seitenränder aneinander angrenzen, werden sie in-line geschweißt, wie aus früheren Anwendungen bekannt ist. Mit zusätzlichen Arbeitsgängen oder ohne diese läuft die Rohrleitung weiter in dem gebildeten und geschweißten Zustand in die Beschichtungseinrichtung 12.
• Von dem Ort der Entfernung aus den Zufuhrwalzen bis zu dem Ort, an dem die Rohrleitung in Abschnitte geschnitten wird, laufen das Band, das die Rohrleitung bildet, und die sich ergebende Rohrleitung in einer durchgehenden Linie bzw. Bahn entlang einer einzigen durchgehenden Mittelachse. Demgemäß definiert die Achse der Rohrleitung entlang seiner Bewegungsrichtung eine Längsrichtung und Querachsen senkrecht zur Längsachse. Weiterhin verläuft die Bewegungsrichtung "stromabwärts" oder "nach vorne", und die der Bewegungsrichtung entgegengesetzte Richtung verläuft "stromaufwärts" oder "nach hinten". Der gesamte Prozeß bildet ein Rohrherstellungswerk oder ein Rohrwerk.
• Das dargestellte Gehäuse 30 der Beschichtungseinrichtung nimmt die Form eines im wesentlichen rechteckigen Kastens an, dessen Hauptabmessung, also seine einige Fuß betragende Länge, in Längsrichtung verläuft. Bei einer Modifizierung der Rechtwinkligkeit neigt sich ein oberer Teil 32 stromaufwärts nach innen zur Achse der Rohrleitung 10. Die Neigung des Oberteils hilft dabei, nicht aufgebrachtes Pulver zu einem nicht dargestellten Auslaß im hinteren Unterteil der Beschichtungseinrichtung 12 zu lenken.
• Wie dargestellt, weist die Mehrfachanordnung 24 vier Gitter 34, 36, 38, 40 aus Drahtsegmenten in der Art eines Segments 42 auf. Es sind gegenwärtig vier Gitter bevorzugt, die etwa sechs bis sieben Zoll voneinander getrennt sind, wenngleich auch andere Anzahlen von Gittern und Abständen als annehmbar angesehen werden. Jedes Gitter erstreckt sich in einer Querebene, und jedes Gitter ist ein auf der Achse der Rohrleitung 10 zentriertes Sechseck von Drahtsegmenten. Gegenwärtig werden auch Sechsecke bevorzugt, wenngleich auch Kreise und andere Formen als annehmbar angesehen werden. Es scheint so, daß Sechsecke die beste Symmetrie für Rohrleitungen mit einem kreisförmigen Querschnitt bieten.
• Die Gitter 34, 36, 38, 40 sind von der nicht dargestellten umgebenden Tragstruktur durch Isolatoren, wie einen Isolator 44, elektrisch isoliert, und die Gitter sind bei einem für jeden Rohrdurchmesser Milliampere betragenden Strom und einem minimalen Abstand zwischen dem Rohr und dem Gitter von etwa drei bis vier Zoll (75-100 mm) auf etwa 50000 Volt geladen. Bei Rundrohrleitungen mit einem größeren Durchmesser oder Rohrleitungen mit einem geometrischen Querschnitt werden die Gitter so umkonfiguriert, daß zwischen dem Gitter und dem Rohr ein Abstand von 3-4 Zoll (75-100 mm) aufrechterhalten wird.
• Die Rohrleitung ist, wie vorstehend erwähnt, geerdet, und die Potentialdifferenz zwischen den Gittern 34, 36, 38, 40 und der Rohrleitung 10 lädt in die Mehrfachanordnung eintretendes Pulver auf. Das Pulver ist ungeladen, wenn es die Düsen 26, 28 verläßt und zunächst in die Mehrfachanordnung eintritt, und es wird beim Eintreten geladen. Es sei am Rande bemerkt, daß auch die Düsen 26, 28 ungeladen sind. Vorteile des zunächst ungeladenen Pulvers und der ungeladenen Düsen bestehen in einer Verringerung der Neigung des Pulvers, von den Gittern zu den Düsen reichende Spinnenwebenstrukturen zu bilden, und in der Unabhängigkeit der Pulverübertragungsfunktion der Düsen und der elektrostatischen Funktion des Gitters.
• Die vier Gitter 34, 36, 38, 40 bilden jeweils ein elektrostatisches Feld, das in den Ebenen zentriert ist, in denen sie liegen, und durch die Gitter geführtes Pulver spürt dementsprechend bis zu vier elektrostatische Felder. Es ist verständlich, daß der Abstand zwischen den Gittern bewirkt, daß die elektrischen Felder der Gitter im wesentlichen unabhängig voneinander sind, und diese Unabhängigkeit wird als bevorzugt angesehen.
• Wiederum mit Bezug auf Fig. 1 sei bemerkt, daß Pulver zunächst in einer größeren Menge im Fluidbett 16 angeordnet wird. Wie es für Fluidbetten typisch ist, enthält das Bett 16 eine Membran, wobei sich Pulver darüber und eine Gaskammer darunter befindet. Das Pulver in dem Fluidbett 16 wird aus dem Fluidbett unter Druck in die zwei Strangpressen 18, 20 gedrängt. Die Strangpresse 18 beliefert die untere Düse 28, und die Strangpresse 20 beliefert die obere Düse 26. Der Gaskammer des Betts 16 wird Stickstoff zugeführt, der inert und trocken ist und durch die Membran hindurchtritt, wodurch das darüberliegende Pulver in einen Zustand gebracht wird, in dem es nicht verklumpt. Ein Steigrohr für jede Strangpresse beginnt im Fluidbett oberhalb der Membran und verläuft nach unten durch das Bett in einen Pulverspeicherbereich der Strangpresse. Ein Niveausensor in der Pulverspeicherkammer der Strangpresse spricht auf das Pulverniveau in der Pulverspeicherkammer der Strangpresse an, um ein Kegelventil im Steigrohr zu betätigen, um zu ermöglichen, daß Pulver in das Steigrohr eindringt und dadurch zur Strangpresse fällt. Jede Strangpresse stammt von AccuRate Bulk Solids Metering, einer Abteilung von Carl Schenck AG, und jede Strangpresse weist eine Schnecke oder eine Strangpreßeinrichtung auf, wodurch Pulver von der Strangpresse zur Beschichtungseinrichtung 12 befördert wird.
• Wenngleich gegenwärtig Strangpressen bevorzugt sind, werden Bürstenzuführeinrichtungen des in US-Patent 5.314.090 beschriebenen Typs als eine annehmbare Alternative angesehen.
• Mit Bezug auf Fig. 3 sei bemerkt, daß Pulver aus den Strangpressen, wie der Strangpresse 18, durch einen sich verengenden Durchgang 46 in einem Anschlußblock 47 in einen schmäleren Durchgang 48 fällt, dem Stickstoff an seinem Winkelstück 50 zugeführt wird. Das Fallen von der Strangpresse in das Winkelstück 50 erfolgt unter dem Einfluß der Schwerkraft und wird durch den Venturi-Effekt gezogen, wobei sich das Pulver unter Stickstoffdruck vom Winkelstück 50 zu den Düsen, wie der Düse 28, bewegt. Zusätzlicher Stickstoff, der an der Düse durch Einlässe 52, 54 zugeführt wird, hilft beim Ausstoßen des Pulvers aus dem Düsenauslaß 29.
• Wie in Fig. 2 dargestellt ist, richten und lenken die Düsen 26, 28 Pulver in Längsrichtung der Rohrleitung und stoßen dieses in Längsrichtung der Rohrleitung aus. Die Düsen richten und lenken Pulver auch in Stromaufwärtsrichtung. Die Düsen bewirken dadurch, daß das Pulver eine axiale Wolke um die Rohrleitung bildet, wenn es die Düsen verläßt.
• Wenngleich gegenwärtig zwei Düsen, nämlich eine oberhalb und eine unterhalb der Rohrleitung, bevorzugt sind, werden auch zwei Düsen auf jeder Seite und drei und mehr Düsen in abwechselnden Konfigurationen, als annehmbar angesehen. Weiterhin können die Düsen Pulver aus dem hinteren Teil der Beschichtungseinrichtung 12 stromabwärts richten und lenken.
• Das gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendete Pulver ist ein warmaushärtender Polyester. Insbesondere ist das Pulver warmaushärtender Triglycidyl- Isocyurat-Polyester (TGIC-Polyester), im wesentlichen ein Harz mit Spurenanteilen von Beschleunigern. Das Pulver ist ein quervernetzender Polyester, was im Gegensatz zu luftgetrocknetem oder nicht quervernetztem Polyester steht, und es ist schnellhärtend. Vorzugsweise härtet oder warmhärtet das Pulver in fünf Sekunden oder weniger bei 400 bis 600 Grad Fahrenheit (F) (204-316ºC), wobei das Schmelzen bei etwa 275 F (135ºC) auftritt. Das Pulver kann klar oder pigmentiert sein. Das Pulver ist vorzugsweise klarer X23-92-1-Polyester von Lilly Powder Coatings, Lilly Industries, Inc., Kansas City, Missouri. TGIC-Polyester ist wegen seiner undurchlässigen Eigenart seiner quervernetzten Sperrbeschichtung, des Beibehaltens seiner mechanischen und physikalischen Eigenschaften in einem Dickenbereich von etwa 0,1 Millizoll bis etwa 3,0 Millizoll (2,5-76 um), seiner Kratzbeständigkeit, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Beständigkeit gegenüber einem chemischen Abbau durch MEK, Alkohole, Ätzlösungen und milde Säuren bevorzugt.
• Die Geschwindigkeit der Rohrleitung bei ihrer Bewegung durch die Beschichtungseinrichtung 12, die Aufbringungsrate des Pulvers und die Dicke der in der Beschichtungseinrichtung aufgebrachten Beschichtung stehen in Beziehung zueinander. Wie dargestellt und beschrieben ist, kann die Beschichtungseinrichtung 12 eine Beschichtung mit einer Dicke von 1 Millizoll (25 um) bei einer "Lineargeschwindigkeit" von 500 Fuß je Minute (2,5 m/s) und alternativ eine Beschichtung mit einer Dicke von 1/2 Millizoll (13 um) bei 1000 Fuß je Minute (5 m/s) erreichen. Für Kombinationen größerer Dicken und größerer Geschwindigkeiten kann eine zweite Beschichtungseinrichtung, die Rücken an Rücken mit der ersten verwendet wird, geeignet sein. Eine Rohrleitung mit einem Außendurchmesser von 1,25 Zoll (32 mm) hat eine Oberfläche von 0,3278 Quadratfuß (0,03045 m²) je linearem Fuß (0,3 m), und bei einer Lineargeschwindigkeit von 500 Fuß je Minute (2,5 m/s) beträgt die Aufbringungsrate der Beschichtungseinrichtung, die als die Pfunde an Pulver definiert ist, die je Minute in der Beschichtungseinrichtung verwendet werden, etwa 1,03 Pfund je Minute oder 461,3 Gramm je Minute (7,688 g/s). Bei einer Rohrleitung mit einem Außendurchmesser von 1,510 Zoll (38,4 mm) und einer Oberfläche von 0,3958 Quadratfuß (0,03676 m²) je linearem Fuß (0,3 m) und einer Lineargeschwindigkeit von 500 Fuß je Minute (2,5 m/s) beträgt die Aufbringungsrate 74,63 Pfund je Stunde oder 557,25 Gramm je Minute (9,2875 g/s). Ein Pulver mit geringerer Dichte erfordert eine geringere Rate, und ein Pulver mit einer höheren Dichte erfordert eine höhere Rate.
• Mit einer Beschichtungseinrichtung 12, wie sie dargestellt und beschrieben wurde, kann mit den Schritten, durch die die Rohrleitung gebildet wird, eine Beschichtung an jedem gewünschten Ort auf die Rohrleitung aufgebracht werden. Das bevorzugte Beschichtungsmaterial benötigt zum Aushärten eine Temperatur von 400 bis 600 Grad F (204 bis 316ºC) und ausreichend Raum entlang der Fertigungsstraße, um in fünf Sekunden auszuhärten. Die Wärme für dieses Beschichtungsverfahren kann wie bei früheren Beschichtungsverfahren durch Vorheizen der Rohrleitung durch Induktionsheizungen oder durch latente Wärme vom Galvanisiervorgang zugeführt werden.
• Beim Hochfahren übertragen Rohrwerke, wie erwogen wurde, häufig Unstetigkeiten eines geformten und unvollständig geschweißten Rohrs entlang der Fertigungsstraße. Der offene Schlitz, der andernfalls durch Schweißen geschlossen werden muß, verspritzt häufig Dampf, Wasser oder eine Innenbeschichtung. Flüssigkeiten und Dämpfe von einem solchen Schlitz sind für die Beschichtungseinrichtung 12 schädlich. Mit Bezug auf Fig. 1 sei bemerkt, daß bei der bevorzugten Beschichtungseinrichtung eine Abschirmung 52 in der Fertigungsstraße angeordnet ist und die Rohrleitung durch die Abschirmung 52 hindurchtritt, um die Beschichtungseinrichtung zu schützen. Während die Beschichtungseinrichtung 12 arbeitet und die geschweißte Rohrleitung in der Beschichtungseinrichtung 12 beschichtet wird, befindet sich die Abschirmung 52 in der dargestellten zurückgezogenen Position außerhalb der Beschichtungseinrichtung 12. Bei jeder Unterbrechung des Werks oder der Fertigungsstraße ist die Abschirmung 52 jedoch in Längsrichtung entlang der Rohrleitung zwischen den Düsen 26, 28 zu einer vorgeschobenen Position innerhalb der Beschichtungseinrichtung 12 beweglich, um das Innere der Beschichtungseinrichtung 12 vor jedem Sprühabschnitt der Rohrleitung zu schützen. Die Abschirmung 52 ist durch die Betätigung eines Kettenantriebs 54 zwischen der vorgeschobenen und der zurückgezogenen Position beweglich. Der Antrieb 54 bewegt einen an einem Glied der Kette angebrachten Nocken in einer ovalen Bewegung um eine ovale Bahn 55. Der Nocken erstreckt sich in einen Querschlitz in einem Nockenstößel (nicht dargestellt). Der Nockenstößel ist auf eine lineare Längsbewegung entlang einem Paar paralleler Abschirmrohre 60, 62 beschränkt, weil er einen an den Rohren 60, 62 angebrachten Rohrstößel (nicht dargestellt) aufweist, um entlang den Rohren zu gleiten. Demgemäß kann die Abschirmung 52 leicht stromaufwärts in die Beschichtungseinrichtung 12 bewegt werden, wann immer es erforderlich ist, das Innere der Beschichtungseinrichtung 12 vor Unstetigkeiten in der Rohrleitung zu schützen, und wann immer es angemessen ist, die Abschirmung 52 von der Beschichtungseinrichtung 12 zu entfernen, kann die Abschirmung 52 stromabwärts aus der Beschichtungseinrichtung 12 herausbewegt werden.
• Wenngleich die beschriebene Beschichtungseinrichtung 12 an jedem gewünschten Ort der Einrichtung angeordnet werden kann, durch die Rohrleitungen gebildet, geschweißt und beschichtet werden, wobei dieser mit den beschriebenen Anforderungen für das Anordnen übereinstimmt, und wenngleich die Wärme zum Aushärten durch Induktions- und andere Heizeinheiten zugeführt werden kann, ist eine spezielle Anordnung der Beschichtungseinrichtung 12 und der spezifischen Wärmequelle zur Aushärtung besonders erwünscht. Mit Bezug auf Fig. 4 sei bemerkt, daß die Beschichtungseinrichtung 12 am meisten bevorzugt stromabwärts eines Zinkbeschichtungsbads oder einer anderen Zinkbeschichtungs- oder Galvanisiervorrichtung 64 angeordnet wird. Wie bei früheren und aktuelleren Verfahren wird Zink in einer solchen Vorrichtung durch ein Zinkbad durch Pumpen durch eine von verschiedenen Zinkaufbringungsvorrichtungen auf die Rohrleitung aufgebracht. Weiterhin kann ebenso wie bei dieser Vorrichtung und diesen Verfahren ein Luftmesser oder eine Luftwischeinrichtung die Dicke der auf die Vorrichtung aufgebrachten Zinkbeschichtung einstellen.
• Ein gesteuertes Kühlbesprühen 66 folgt dem Galvanisierschritt beim Rohrbildungsverfahren. Das Sprühmittel ist auf die Rohrleitung gerichtetes Wasser, und es senkt die Temperatur des Außenbereichs der Rohrleitung in einen Bereich von etwa 400 bis 600 Grad F (204-316ºC). Zink wird in einem Galvanisierschritt typischerweise bei 850 bis 900 Grad F (454 bis 482ºC) gehalten, und zum Fördern der Legierungsbildung zwischen dem Zink und dem Substrat durch Wärmeübertragung auf die Rohrleitung wird die in den Galvanisierschritt und die Vorrichtung eintretende Rohrleitung typischerweise auf die Temperatur des Zinks erwärmt. In manchen Fällen kann das Zink durch die von der Rohrleitung zugeführte Wärme 1100 Grad F (593ºC) erreichen. Der durch das gesteuerte Besprühen und das Abschrecken erreichte Temperaturabfall ist ein Temperaturabfall an der Rohrleitungsoberfläche von 250 bis 600ºF (121 bis 316ºC) oder mehr, der wiederum bis zu einem Bereich von 400 bis 600 Grad F (204-316ºC) reicht.
• Die Temperatur und die Wassermenge, die beim Besprühen 66 verwendet werden, hängen von der Lineargeschwindigkeit der Rohrleitung, der Temperatur des Galvanisierschritts, dem Durchmesser der Rohrleitung, der Dicke der Rohrwand und dergleichen ab. Bei Versuchsdurchgängen war bei einer Wasserbesprühung durch eine Mehrfachanordnung von siebenundzwanzig Düsen, die in Umfangsrichtung und in Längsrichtung um die Rohrleitung beabstandet angeordnet waren, insgesamt etwa eine Gallone je Minute (63 ml/s) an Wasser bei Zimmertemperatur erforderlich. Das Einstellen der beim Besprühen 66 für eine spezielle Fertigungsstraße verwendeten Wassermenge wird dem Durchschnittsfachmann überlassen.
• Die den Galvanisierschritt der Herstellung verlassende Rohrleitung hat vor dem Verfestigen ein chromartiges, konsistentes und stark reflektierendes Aussehen. Dagegen hat eine galvanisierte Rohrleitung, die die abgeschlossene Rohrherstellung verläßt, das herkömmliche gesprenkelte und matte Aussehen galvanisierter Materialien. Demgemäß war das chromartige Aussehen von den Galvanisierschritt verlassenden Rohrleitungen in der Vergangenheit ein vergängliches oder sehr vorübergehendes und instabiles Phänomen. Es sei bemerkt, daß das gesprenkelte und matte Aussehen herkömmlich galvanisierter Materialien das Ergebnis der Wirkung der Wasserabschreckung der Materialien ist und daß in der Vergangenheit keine Techniken oder Verfahren das gesprenkelte und matte Aussehen von Zinkbeschichtungen erheblich oder konsistent geändert haben.
• Im Gegensatz zum früheren Abschrecken fängt das gesteuerte Kühlbesprühen 66 das chromartige Aussehen von Rohrleitungen nach dem Austreten aus dem Galvanisierschritt vorübergehend ein oder behält dieses vorübergehend bei.
• Demgemäß fängt das gesteuerte Besprühen 66 das Aussehen der Oberfläche durch gesteuerte Oberflächenkühlung bis unter den Schmelzpunkt von Zink ein und behält dennoch die latente Wärme in der die Sprühzone 66 verlassenden Rohrleitung bei. In dieser Beschreibung soll "latente Wärme", soweit es durch den Zusammenhang nicht anders definiert wird, Wärme bezeichnen, die in erster Linie infolge der Verfahrensschritte, die die Rohrleitung nebenbei erwärmen, in der Rohrleitung verbleibt, und sie soll Wärme ausschließen, die in erster Linie oder vollständig durch die von Heizungen eingebrachte Erwärmung hervorgerufen wird.
• Folglich enthält die Rohrleitung, wenn sie wie gewünscht aus der gesteuerten Besprühung 66 austritt und als nächstes in die Beschichtungseinrichtung 12 eintritt, latente Wärme des Galvanisiervorgangs, die ausreichend ist, um ein Schmelzen und Aushärten der in der Beschichtungseinrichtung aufgebrachten Pulverbeschichtung zu bewirken. Das wie beschrieben erfolgende Anordnen der Verfahrensschritte und der Einrichtungen führt dazu, daß es nicht erforderlich ist, eine Sekundärheizung anzuwenden, um das Beschichten in der Beschichtungseinrichtung 12 auszuführen. Es werden erhebliche Energieeinsparungen erreicht.
• Es versteht sich von selbst, daß die Beschichtungseinrichtung 12 und die Besprühungseinrichtung 66 einander in ihrer Position im Rohrwerk so zugeordnet sind, daß sich die in der Beschichtungseinrichtung 12 aufgebrachte klare Beschichtung unmittelbar über der im Galvanisierschritt aufgebrachten Galvanisierbeschichtung auf der Rohrleitung befindet. "Unmittelbar über" soll, falls es durch den Zusammenhang nicht anders definiert wird, in bezug auf Beschichtungen bedeuten, daß die äußere Beschichtung ohne eine eingeschobene Beschichtung oder ein anderes Material über der beschriebenen galvanisierten Beschichtung und in Kontakt mit dieser aufgebracht wird.
• Die Folge der dargestellten und beschriebenen sequentiellen Ausführung der Schritte zur Rohrleitungsherstellung besteht darin, daß die klare Beschichtung der Beschichtungseinrichtung 12 das chromartige Aussehen der galvanisierten Beschichtung der Rohrleitung permanent "einfängt" und verstärkt. Wenn die Rohrleitung wie in Schritt 70 nach der Beschichtung 68 abgeschreckt wird, geschieht das Abschrecken in Kontakt mit der klaren Beschichtung und nicht in Kontakt mit der galvanisierten Beschichtung, und die galvanisierte Beschichtung wird weder gesprenkelt noch matt. Die galvanisierte Beschichtung wird weiterhin durch die klare Beschichtung gegen eine Oxidation versiegelt. Wiederum besteht die Folge darin, daß die Zinkbeschichtung durch die klare Beschichtung sichtbar ist und eher den Glanz von Chrom als von gekühltem Zink behält, und daß sie die sich aus den beschriebenen Verfahren ergebende Rohrleitung verbessert und diese hervorhebt, wobei dies prinzipiell und nicht graduell der Fall ist.
• Weiterhin besteht die Folge der dargestellten und beschriebenen sequentiellen Ausführung der Schritte darin, daß die TGIC-Polyesterbeschichtung der Beschichtungseinrichtung 12 ohne Hinzufügen oder Aufnahme einer Ausheiz- oder Härtekammer nach der Beschichtungseinrichtung 12 warmhärtet oder aushärtet. Die Beschichtung härtet beim Übergang zu nachfolgenden Schritten der Rohrherstellung, wie dem Abschrecken der Galvanisierwärme nach dem Beschichten, die im wesentlichen nichts mit dem Beschichtungsverfahren oder der Vorrichtung zu tun haben.
• Die sich aus den beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ergebende Rohrleitung ist chromartig, galvanisiert, mit klarem Polyester überzogen, gegenüber einer Kontaktbeschädigung sehr widerstandsfähig, weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber einem chemischen Abbau auf und ist ansonsten sehr wünschenswert.
• Die bevorzugten Ausführungsformen und die Erfindung wurden in vollständiger, klarer, knapper und exakter Sprache beschrieben, um einen Durchschnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung zu verwirklichen und zu verwenden. Es sind Abänderungen der bevorzugten Ausführungsform, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung bleiben, möglich. Beispielsweise kann das Beschichtungsmaterial wie erwähnt klar oder pigmentiert sein, wenngleich eine klare Beschichtung hervorgehoben wird. Weiterhin kann Wärme zum Aushärten der Beschichtung auf Rohrleitungen, die auf der Zimmertemperatur liegen, oder auf teilweise erwärmte Rohrleitungen, durch Induktion oder andere Heizungen oder durch die latente Wärme anderer Prozesse, angewendet werden. Überdies kann das gesteuerte Besprühen verwendet werden, oder es kann ein herkömmliches Abschrecken verwendet werden. Wie bei den früheren Verfahren können die bevorzugten Ausführungsformen und die Erfindung mit Rohren, Leitungen und Leitern der Typen eingesetzt werden, die für solche Anwendungen, wie Metallzäune, Feuerschutzrohre, mechanische Leitungen oder Rohrleitungen, elektrische Leiter und andere Anwendungen, verwendet werden. Infolge der vielen Variationen, die bei der Erfindung möglich sind, beschließen die folgenden Ansprüche diese Beschreibung, um den als Erfindung angesehenen Gegenstand speziell auszuführen und klar zu beanspruchen.

Claims (23)

1. Verfahren zur Herstellung eines Metallrohrprodukts (10) mit den Schritten des Bereitstellens eines Basismetallrohrs mit einer oder ohne eine Zinkbeschichtung und des Aufbringens einer darüberliegenden Schicht aus organischem Polymer, wobei die Beschichtung ein Polymer aus einem warmaushärtenden, quervernetzenden Polyester aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester ein Polyester des Triglycerid-Isocyanurat-Typs ist, der unmittelbar auf dem Basismetallrohr aufgebracht ist, daß das organische Polymer während der Fortbewegung des Rohrs auf das Basismetallrohr aufgebracht wird, wobei die Oberfläche des Basisrohres während des Aufbringens und Härtens der Beschichtung 400- 600ºF (204-316ºC) aufweist, und daß die Beschichtung in fünf Sekunden oder weniger aushärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymer in der Form eines Pulvers elektrostatisch auf das Basismetallrohr (10) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungsdicke auf dem Rohr (10) mit etwa 1,0 mil (25 um) aufgebracht wird, wenn die Geschwindigkeit 500 Fuß pro Minute (2,5 m/s) beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungsdicke auf dem Rohr (10) mit etwa 0,5 mil (13 um) aufgebracht wird, wenn die Geschwindigkeit 1000 Fuß pro Minute (5 m/s) beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das die Schritte des kontinuierlichen Formens eines Metallbands zu dem Metallrohr (10) und das Vorwärtsbewegen des gebildeten Rohrs durch geschmolzenes Zink umfaßt, um auf der Außenfläche des gebildeten Metallrohrs (10) eine schmelztauchgalvanisierte Beschichtung zu bilden, wobei danach das Polymer auf die galvanisierte Beschichtung aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die organische Polymerbeschichtung klar bzw. durchsichtig ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, das den Schritt des Auftragens des Polymers unmittelbar auf die galvanisierte Zinkbeschichtung umfaßt, nach einem kontrollierten Abkühlen der galvanisierten Zinkbeschichtung, um eine latente Wärme zu erzeugen, die zum Warmaushärten des organischen Polymers ausreicht, wobei das Warmaushärten durch die latente Wärme erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das den Schritt des Aufbringens der organischen Polymerbeschichtung auf die galvanisierte Zinkbeschichtung nach dem Abkühlen auf Raumbedingungen, und den Schritt des Wiedererwärmens umfaßt, um ein Warmaushärten des organischen Polymers zu erreichen, wobei das Warmaushärten durch die Wärme des Wiederaufheizens erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die organische Polymerbeschichtung klar bzw. durchsichtig ist, das den Schritt des Aufbringens der organischen Polymerbeschichtung unmittelbar auf die galvanisierte Zinkbeschichtung umfaßt, und bei dem die galvanisierte Zinkbeschichtung, die durch die organische Polymerbeschichtung sichtbar ist, eine Reflexionsfähigkeit in dem Bereich aufweist, der von Chrom bereitgestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das den Schritt des Auftrages der Polymerbeschichtung auf die galvanisierte Zinkbeschichtung nach kontrolliertem Abkühlen der galvanisierten Zinkbeschichtung umfaßt, um eine latente Wärme zu erzeugen, die zum Warmaushärten der organischen Polymerbeschichtung ausreicht, wobei das Warmaushärten durch die latente Wärme erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Schritt des Aufbringens des Polymers unter Verwendung einer Polymermenge erfolgt, um eine Beschichtungsdicke in einem Bereich von etwa 0,1-3,0 mls (2,5-76 um) bereitzustellen.

12. Rohrprodukt (10), das gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist, und das ein Basismetallrohr (10) mit einer oder ohne eine Zinkbeschichtung und mit einer darüberliegenden Beschichtung aus organischem Polymer aufweist, wobei die Beschichtung ein Polymer aus einem warmaushärtenden, quervernetzenden Polyester aufweist, der Polyester ein Polyester des Triglycerid-Isocyanurat-Typs ist, der unmittelbar auf dem Basismetallrohr (10) aufgebracht ist, das Rohrprodukt (10) durch Auftragen des organischen Polymers auf das Basismetallrohr (10) während der Fortbewegung des Rohrs (10) gebildet wird, die Oberfläche des Basisrohrs während des Auftragens und Härtens der Beschichtung 400-600ºF (204-316ºC) aufweist und die Beschichtung in fünf Sekunden oder weniger aushärtet.

13. Rohrprodukt (10) nach Anspruch 12, wobei das Polymer in der Form eines Pulvers elektrostatisch auf das Basismetallrohr (10) aufgebracht ist.

14. Rohrprodukt (10) nach Anspruch 12 oder 13 mit einer Zinkbeschichtung, wobei die Beschichtung eine galvanisierte Zinkbeschichtung ist, die auf dem Basismetallrohr (10) aufgebracht ist, und das organische Polymer auf der galvanisierten Zinkbeschichtung aufgebracht ist.

15. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das organische Polymer klar bzw. durchsichtig ist.

16. Rohrprodukt (10) nach Anspruch 15, wobei zumindest wesentliche Abschnitte der Zinkbeschichtung, die durch die klare Polymerbeschichtung zu sehen sind, die Reflexionsfähigkeit von Chrom aufweisen.

17. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Basismetallrohr (10) aus einem Metallband geformt ist, das Rohr (10) erwärmt wird, um eine latente Wärme zu erzeugen, die zum Warmaushärten das Polymers ausreicht, und das Rohrprodukt (10) mit der Beschichtung in getrennte Rohrprodukte geschnitten ist.

18. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Basismetallrohr (10) aus einem Metallband gebildet ist, geschmolzenes Zink eine schmelztauchgalvanisierte Beschichtung auf der Außenfläche des Basismetallrohrs (10) bildet, die schmelztauchgalvanisierte Beschichtung auf eine Temperatur abgekühlt ist, die kleiner als notwendig ist, um eine latente Wärme zu erzeugen, die zum Warmaushärten der organischen Polymerbeschichtung ausreicht, das Rohr (10) wieder erhitzt ist, um eine zugeführte Wärme zu erzeugen, die zum Warmaushärten der organischen Polymerbeschichtung ausreicht, die organische Polymerbeschichtung danach auf das Rohr (10) aufgebracht ist und das Rohr (10) in Einzelrohrprodukte geschnitten ist.

19. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Basismetallrohr (10) aus einem Metallband gebildet ist, eine schmelztauchgalvanisierte Beschichtung auf der Außenfläche des Basismetallrohrs (10) gebildet ist, die schmelztauchgalvanisierte Beschichtung abgekühlt ist, um eine latente Wärme zu erzeugen, die zum Warmaushärten der organischen Polymerbeschichtung ausreicht, die organische Polymerbeschichtung unmittelbar auf der schmelztauchgalvanisierten Beschichtung aufgebracht ist und das Rohr (10) in Einzelrohrprodukte geschnitten ist.

20. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Rohrprodukt (10) aus einem Metallband gebildet ist, das Basismetallrohr eine schmelztauchgalvanisierte Beschichtung auf der Außenfläche aufweist, die schmelztauchgalvanisierte Beschichtung auf Raumbedingungen abgekühlt ist, das Metallrohr (10) auf eine Temperatur zum Warmaushärten der organischen Polymerbeschichtung erwärmt ist, die organische Polymerbeschichtung unmittelbar auf der schmelztauchgalvanisierten Beschichtung aufgetragen ist und das Rohr (10) in Einzelrohrprodukte geschnitten ist.

21. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das organische Polymer pigmentiert ist.

22. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei das Polymer eine Dicke in einem Bereich von 0,1-3,0 mls (2,5-76 um) aufweist.

23. Rohrprodukt (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 22, wobei die Beschichtung kratzfest, korrosionsbeständig und gegenüber chemischen Abbau beständig ist.