EP1504891A1 | 2005-02-09 | |||
US20040197594A1 | 2004-10-07 | |||
EP0200007A2 | 1986-11-05 | |||
EP2770088A1 | 2014-08-27 | |||
DE10308237A1 | 2004-09-09 |
1 Patentansprüche 1 . Rohrprodukt (1 ) mit einem Grundrohr (10) aus einer Stahllegierung mit einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche, wobei das Grundrohr (10) zumindest auf einem Teil der Umfangsflächen ein Beschichtungssystem (100) aufweist, das den folgenden Schichtaufbau aufweist: - Zinkschicht (1 1 ) mit einem überwiegenden Zinkanteil; - Passivierungsschicht (12), die Cr-VI-frei ist; - Versiegelungsschicht (13); dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht (1 1 ) mindestens drei Lagen (1 10) umfasst, die Versiegelungsschicht (13) organische Verbindungen auf Basis von Kunststoffen aufweist und die Versiegelungsschicht (13) auf der Passivierungsschicht (12) eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 15μηη aufweist. 2. Rohrprodukt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht (13) organische Verbindungen auf Basis von Acrylaten, Polyestern und/oder Polyacrylaten aufweist. 3. Rohrprodukt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versieglungsschicht (13) wenigstens Acrylat, Polyester und/oder Polyacrylat mit einem Anteil von mindestens 70% aufweist. 4. Rohrprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht (13) nanoskalige Siliziumoxidpartikel aufweist. 2 5. Rohrprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (1 10) in der Zinkschicht (1 1 ) jeweils eine Schichtdicke von 1 μιτι bis 10μηη aufweisen. 6. Rohrprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht (1 1 ) eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 3 bis 40μηη, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 25μηη aufweist. 7. Rohrprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelungsschicht (13) auf der Passivierungsschicht (12) eine Schichtdicke zwischen 0,9μηη und 10μηη und vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von Ο,δμιτι bis 5μηη und weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 3μηη aufweist. 8. Rohrprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine umgeformten Rohrbogenprobe des Rohrproduktes (1 ) mit einem Biegewinkel von 180° und einem Biegeradius von mindestens 1 ,5xRohraußendurchmesser eine Weißrostbeständigkeit von mindestens 24 Stunden, weiter bevorzugt mindestens 96 Stunden, und weiter bevorzugt von mindestens 168 Stunden, in der neutralen Salzsprühnebelprüfung nach DIN EN ISO 9227 aufweist. 9. Rohrprodukt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbogenprobe des Rohrproduktes (1 ) einen Längenabschnitt aufweist, der in axialer Richtung bogenförmig ausgebildet ist, wobei der Biegeradius an der Außenumfangsfläche 2,5xRohraußendurchmesser beträgt. 10. , Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest die folgenden Schritte zum Aufbringen eines Beschichtungssystems (100) auf ein Grundrohr (10) umfasst: - Aufbringen von mindestens drei Lagen (1 10) einer Zinkschicht (1 1 ) mit einem überwiegenden Zinkanteil auf das Grundrohr (10) aus einer Stahllegierung; - Aufbringen einer Cr-VI-freien Passivierungsmittels zur Ausbildung einer 3 Passivierungsschicht (12) auf die Zinkschicht (1 1 ); - Aufbringen eines Versiegelungsmittels, das organische Verbindungen auf Basis von Kunststoffen aufweist, auf die Passivierungsschicht (12) zum Ausbilden einer Versiegelungsschicht (13) mit einer Schichtdicke zwischen 1 und 15μηη. 1 1 .Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte zum Aufbringen des Beschichtungssystems (100) als kontinuierlichen Verfahren, insbesondere als ein Durchlaufverfahren, durchgeführt werden. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchsatzrate mindestens 5m/min vorzugsweise mindestens 10m/min beträgt. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrprodukt (1 ) nach dem Aufbringen des Beschichtungssystems (100) umgeformt, insbesondere gebogen wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr vor und/oder nach dem Aufbringen der Versiegelungsschicht (13) erwärmt, vorzugsweise induktiv erwärmt wird. |
Rohrprodukt und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohrprodukt sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Zum Schutz von metallischen Oberflächen gegen Korrosion, insbesondere von Oberflächen von Stahlbauteilen, sind unterschiedliche Verfahren bekannt.
Hierbei ist die Verzinkung von Stahloberflächen heutzutage eine der effektivsten Methoden zum Schutz von Stahlbauteilen vor allgemeiner Korrosion. Einen besonders breiten Einsatz finden Zinküberzüge bei der Massenproduktion von Rohren, Karosseriebauteilen und dergleichen. Die Zinküberzüge beziehungsweise Zinkschichten dienen in einem Korrosionsmedium als Opferanode (bei einem guten elektrischen Kontakt mit den Stahloberflächen) infolge des unedleren Charakters des Zinks im Vergleich zum Eisen. Somit korrodiert zuerst die Zinkschicht, bevor das Eisen der Korrosion ausgesetzt wird und dabei rotbraune Korrosionsprodukte, die auch als Rotrost bezeichnet werden, bildet. Reines Zink zeigt in vielen
Korrosionsmedien eine relativ hohe Korrosionsgeschwindigkeit unter Bildung voluminöser Weißrostprodukte, die auch als Weißrost bezeichnet werden.
Die Zinkkorrosion lässt sich jedoch durch entsprechende Legierung und/oder durch geeignete Nachbehandlungen der Zinkschicht stark verzögern. Im letzteren Fall handelt es sich hauptsächlich um ein so genanntes Passivierungsverfahren. Durch ein solches Verfahren wird auf einer mit Passivierungslösung behandelten
Zinkschichtoberfläche eine dünne anorganische Schutzschicht erzeugt. Diese Schicht wird auch als Konversionsschicht bezeichnet, falls Kationen mindestens einer Komponente der metallischen Oberfläche herausgelöst und zum Schichtaufbau mit verwendet werden. Diese Schicht erhöht die Korrosionsbeständigkeit der
Zinküberzüge und somit die Korrosionsbeständigkeit der verzinkten Stahlbauteile.
Die Passivierungsverfahren können sowohl für galvanisch verzinkte als auch für feuerverzinkte Teile angewendet werden. Speziell für galvanisch verzinkte Teile wurden verschiedene Chromatierungsverfahren entwickelt. Durch Behandeln mit einer entsprechenden chromhaltigen Passivierungslösung entstehen je nach
Zusammensetzung dieser Lösung farblose, blaue, gelbe, olivgrüne oder schwarze Konversionsschichten, die sich in ihrem Schutzwert voneinander unterscheiden.
Die Passivierungsschicht dient vorwiegend zum temporären Korrosionsschutz der verzinkten Metalloberfläche, beispielsweise Rohroberflächen. Durch Handling, Transport, Lagerung oder Weiterverarbeitung der Rohre kann eine solche Schicht aber leicht verletzt werden, was zu einer Verschlechterung der
Weißrostbeständigkeit führen kann.
Die verzinkten und passivierten beziehungsweise chromatierten Bauteile,
insbesondere Rohre, werden oft bei der Weiterverarbeitung einer starken
Umformung unterworfen, welche das Verformungsvermögen der Konversionsschicht übersteigen. Bei einer solchen Umformung entstehen in der Konversionsschicht wegen ihrer Sprödigkeit unvermeidlich zahlreiche Risse, was zu einer erheblichen Verschlechterung der Weißrost- beziehungsweise Rotrostbeständigkeit der
Rohroberfläche führt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, mittels derer eine hohe Korrosionsbeständigkeit auch nach einer Umformung eines Rohrproduktes gewährleistet werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Rohrprodukt mit einem
Grundrohr aus einer Stahllegierung mit einer Innenumfangsfläche und einer
Außenumfangsfläche, wobei das Grundrohr zumindest auf einem Teil der Umfangsflächen ein Beschichtungssystem aufweist, das den folgenden Schichtaufbau aufweist:
- Zinkschicht mit einem überwiegenden Zinkanteil;
- Passivierungsschicht, die Cr-VI-frei ist;
- Versiegelungsschicht
Das Rohrprodukt ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Zinkschicht mindestens drei Lagen umfasst,
die Versiegelungsschicht organische Verbindungen auf Basis von Kunststoffen aufweist und
die Versiegelungsschicht auf der Passivierungsschicht eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 15μηη aufweist.
Als Rohrprodukt wird erfindungsgemäß ein mit einem Beschichtungssystem versehenes Grundrohr bezeichnet. Zwischenprodukte, beispielsweise das mit einer Zinkschicht versehene Grundrohr werden im Folgenden auch als Rohr bezeichnet. Das Grundrohr besteht aus einer Stahllegierung und kann daher auch als
Stahlsubstrat bezeichnet werden. Das Grundrohr stellt ein Hohlprofil dar. Der Querschnitt des Rohrproduktes und insbesondere des Grundrohres kann
erfindungsgemäß rund, oval aber auch eckig sein. Das Grundrohr weist eine Innenumfangsfläche und eine Außenumfangsfläche auf. Das Grundrohr kann ein längsnahtgeschweißtes oder ein nahtloses Rohr sein.
Auf zumindest einem Teil der Umfangsflächen, das heißt der Innenumfangsfläche und/oder der Außenumfangsfläche ist erfindungsgemäß ein Beschichtungssystem aufgebracht. Vorzugsweise ist nur die Außenumfangsfläche mit dem
Beschichtungssystem beschichtet. Es ist aber auch möglich das
Beschichtungssystem beispielsweise sowohl auf der Außenumfangsfläche als auch auf der Innenumfangsfläche aufzubringen. Als Beschichtungssystem wird hierbei eine Beschichtung bezeichnet, die aus mehreren Schichten besteht. Erfindungsgemäß weist das Beschichtungssystem den folgenden Schichtaufbau auf:
- Zinkschicht mit einem überwiegenden Zinkanteil;
- Passivierungsschicht;
- Versiegelungsschicht.
Die Schichten des Beschichtungssystems werden nacheinander auf das Grundrohr aufgebracht beziehungsweise darauf gebildet.
Das Rohrprodukt ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkschicht mindestens drei Lagen umfasst. Als Lagen werden hierbei Zinkbezüge bezeichnet, die separat voneinander, insbesondere nacheinander aufgebracht werden und somit abgeschlossene Lagen darstellen und gemeinsam als Zinkschicht bezeichnet werden. Die Lagen der Zinkschicht, die auch als Zinklagen bezeichnet werden, stellen somit kristalline Einzelschichten dar. Die Lagen der Zinkschicht sind im
Querschliff des Beschichtungssystems erkennbar.
Die Passivierungsschicht stellt erfindungsgemäß eine Cr-VI-freie Schicht dar. Die Passivierungsschicht wird durch Aufbringen eines Passivierungsmittels auf die Zinkschicht, insbesondere die obere Zinklage beziehungsweise die zeitlich als letztes aufgetragene Zinklage, erzeugt. Als Passivierungsmittel kann beispielsweise eine Zubereitung verwendet werden, die Chrom-Ill-Salze und gegebenenfalls Kobalt-Il- Salze aufweist. Es ist aber auch möglich ein chromfreies Passivierungsmittel zu verwenden. Auf der Passivierungsschicht wird eine Versiegelungsschicht gebildet. Die
Versiegelungsschicht weist erfindungsgemäß organische Verbindungen auf oder besteht aus organischen Verbindungen. Als Versiegelungsmaterial oder - mittel zur Bildung der Versieglungsschicht kann erfindungsgemäß beispielsweise eine wässrige Dispersion mit Kunstoffen verwendet werden. Das Aufbringen der
Versiegelungsschicht erfolgt beispielsweise durch Tauchen oder Sprühen. Alternativ oder zusätzlich kann die Versiegelungsschicht auch mittels mechanischer Verfahren, wie Pinsel-, Bürsten- oder Walzenauftrag aufgebracht werden.
Die Versiegelungsschicht des Beschichtungssystems weist erfindungsgemäß auf der Passivierungsschicht eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 15μηη auf. Vorzugsweise weist die die Versiegelungsschicht auf der Passivierungsschicht eine Schichtdicke zwischen 0,9 und 10μηη und vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von Ο,δμιτι bis 5μηη und weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 3μηη auf. Es hat sich gezeigt, dass mit Versiegelungsschichten mit einer Schichtdicke in dem erfindungsgemäßen Bereich und insbesondere bei geringen Schichtdicken von <= 5μηη oder <= 3μηη zum einen der Schutz der darunter liegenden Schichten auch nach einer Umformung des Rohrproduktes gewährleistet werden kann und zum anderen ein Ablösen der Versiegelungsschicht bei der Umformung, beispielsweise an Biegerollen, was bei größerer Schichtdicke auftreten könnte, nicht auftritt.
Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Reihe von Vorteilen erzielt werden. Zum einen kann durch das Aufbringen mehrerer Zinklagen auf das Grundrohr die
Lagendicke der einzelnen Lagen gering gehalten werden und dennoch eine aus den Zinklagen gebildete Zinkschicht geschaffen werden, die eine ausreichende
Schichtdicke aufweist, um eine Korrosion des Grundrohres zu verhindern. Durch die erfindungsgemäß mögliche geringe Lagendicke der einzelnen Zinklagen wird zudem das Umformvermögen des Beschichtungssystems gesteigert ohne den
Korrosionsschutz wesentlich zu beeinträchtigen. Dies ist zumindest teilweise dadurch bedingt, dass die dünneren Zinklagen eine bessere Dehnbarkeit und geringere Rissneigung als dicke Zinkschichten aufweisen. Zinklagen mit geringer Lagendicke sind besser umformbar und Risse, insbesondere Oberflächenrisse, die bei einer größeren Lagendicke zu befürchten wären, können vermieden werden. Insbesondere liegen bei den geringen Lagendicken in den Zinklagen kleinere Kristalle vor und das Abgleiten im Kristallgitter ist geringer als bei einer einlagigen Zinkschicht, die durch Feuerverzinken aufgebracht wurde, in der grobe Kristallstrukturen vorliegen. Zudem können die Zinklagen aufgrund der Tatsache, dass diese in dem erfindungsgemäßen Beschichtungssystem eine geringe Dicke aufweisen können, in einem
Durchlaufprozess, insbesondere Durchlaufverzinken, aufgebracht werden. Hierdurch wird die Herstellung des Rohrproduktes vereinfacht und verkürzt werden. Während bei einem Stückverzinken eine Stromdichte in dem Beschichtungsbad von
beispielsweise 0,5 bis 3,5 A/dm 3 einzustellen ist, wird bei der Durchlaufverzinkung eine Stromdichte von beispielsweise 20 bis 40 A dm 3 angelegt. Hierdurch verringert sich aber auch die erforderliche Behandlungsdauer. So kann zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zinklagen jeweils eine Behandlungsdauer von beispielsweise 1 min ausreichen, während bei der Stückverzinkung eine Behandlungsdauer von beispielsweise 20 min erforderlich ist.
Indem zusätzlich zu dem Aufbringen mehrerer Zinklagen eine Passivierungsschicht gebildet wird, wird der Korrosionsschutz weiter verbessert. Da das
Passivierungsmittel Cr-VI-frei ist, ist das Beschichtungssystem umweltfreundlich und es kann auch ein Spülen nach dem Aufbringen des Passivierungsmittels erfolgen ohne die Umwelt zu belasten.
Indem schließlich eine zumindest überwiegend organische Versiegelungsschicht aufgebracht wird, wird die Korrosionsbeständigkeit auch nach einer Umformung weiter verbessert. Die Versiegelungsschicht, insbesondere in der bevorzugten Schichtdicke, bringt einen Schutz vor Korrosionsfortschritt mit sich. Insbesondere wird durch die Versiegelungsschicht eine elastische Überbrückung von durch ein Umformen des Rohrproduktes verletzten Zinklagen erzielt. Die Versiegelungsschicht besteht vorzugsweise überwiegend aus organischen Verbindungen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Versiegelungsschicht vollständig aus organischen Verbindungen besteht. Im Gegensatz zu anorganischen Versiegelungsmitteln sind die organischen Verbindungen, die in dem erfindungsgemäß verwendeten
Versiegelungsmittel enthalten sind, flexibel, neigen nicht zu Rissbildungen und sind nicht spröde. Da zudem die Versiegelungsschicht des Beschichtungssystems erfindungsgemäß auf der Passivierungsschicht eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 15μηη und vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von Ο,δμιτι bis 5μηη und weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 3μηη aufweist, kann zum einen eine ausreichende Flexibilität und insbesondere Biegbarkeit der Versiegelungsschicht gewährleistet werden. Zum anderen ist die Schicht aber so dick, dass ein möglichst langer und zuverlässiger Korrosionsschutz sichergestellt wird.
Somit kann nach dem Aufbringen des Beschichtungssystems bei dem
erfindungsgemäßen Rohrprodukt eine Umformung erfolgen, insbesondere kann das Rohr gebogen werden, ohne dass der Korrosionsschutz verringert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Versiegelungsschicht organische Verbindungen auf Basis von Kunststoffen, insbesondere Polymeren auf. Die organischen Verbindungen sind vorzugsweise Verbindungen auf der Basis von Acrylaten, Polyestern und/oder Polyacrylaten auf. Es hat sich gezeigt, dass bei der Verwendung solcher organischer Verbindungen, insbesondere auf der Basis von Acrylaten oder Polyacrylaten, der Korrosionsschutz auch nach Umformung des Rohrproduktes gewährleistet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Versiegelungsschicht wenigstens Acrylat, Polyester und/oder Polyacrylat mit einem Anteil von mindestens 70% auf. Der Gehalt von Acrylat, Polyester und/oder Polyacrylat in dem Versieglungsmittel, das zur
Bildung der Versiegelungsschicht aufgebracht wird, kann beispielsweise mindestens 15% betragen.
Zusätzlich zu Acrylat, Polyester und/oder Polyacrylat kann die Versiegelungsschicht vorzugsweise nanoskalige Siliziumoxidpartikel oder Silikate aufweisen. Die Größe der Partikel kann beispielsweise im Bereich von 15-70 nm, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 60 nm liegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Lagen in der Zinkschicht jeweils eine Schichtdicke von 1 μηη bis 10μηη auf. Mit diesen geringen Schichtdicken, beziehungsweise Lagedicken, kann der Effekt der besseren Umformbarkeit und insbesondere Dehnbarkeit und der Vermeidung von Rissen, insbesondere
Oberflächenrissen, erzielt werden. Insbesondere wird bei dieser geringen
Schichtdicke das Kristallwachstum auf die einzelnen Lagen beschränkt.
Erfindungsgemäß können beispielsweise vier Zinklagen auf das Grundrohr nacheinander aufgebracht werden. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass die Anzahl der Zinklagen höher ist, beispielsweise 12 beträgt. Je höher die Anzahl der Zinklagen, umso geringer wird die Lagendicke oder Schichtdicke der jeweiligen Zinklagen eingestellt. Vorzugsweise weisen alle Zinklagen des
Beschichtungssystems die gleiche Lagendicke auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zinkschicht eine
Gesamtschichtdicke im Bereich von 3 bis 40μηη, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 25μηη auf. Da die Zinkschicht aus mehreren Lagen gebildet ist, kann trotz dieser relativ großen Gesamtschichtdicke die Umformbarkeit der Zinkschicht und damit ein verbesserter Korrosionsschutz gewährleistet werden.
Mit der vorliegenden Erfindung können Rohrprodukte geschaffen werden, bei denen eine umgeformte Rohrbogenprobe des Rohrproduktes mit einem Biegewinkel von 180° und einem Biegeradius von 2,5xRohraußendurchmesser eine
Weißrostbeständigkeit von mindestens 24 Stunden, bevorzugt mindestens 96 Stunden, und weiter vorzugsweise mindestens 168 Stunden, in der neutralen Salzsprühnebelprüfung nach DIN EN ISO 9227 aufweist. Als Weißrostbeständigkeit wird insbesondere der Zustand bezeichnet, in dem kein oder nur ein sehr geringfügiger Weißrostflächenanteil von vorzugsweise weniger als 2% vorliegt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die umgeformte Rohrbogenprobe einen Längenabschnitt auf, der in axialer Richtung bogenförmig ausgebildet ist, wobei der Biegeradius an der Außenumfangsfläche mindestens 1 ,5xRohraußendurchmesser beträgt. Auch eine so umgeformtes Rohrbogenprobe weist aufgrund des
erfindungsgemäßen Beschichtungssystems eine hohe Korrosionsbeständigkeit, insbesondere die oben genannten Weißrostbeständigkeiten von mindestens 24 Stunden, bevorzugt mindestens 96 Stunden und weiter bevorzugt von mindestens 168 Stunden auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrproduktes. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das
Verfahren zumindest die folgenden Schritte zum Aufbringen eines
Beschichtungssystems auf ein Grundrohr umfasst:
- Aufbringen von mindestens drei Lagen einer Zinkbeschichtung mit einem
überwiegenden Zinkanteil auf das Grundrohr aus einer Stahllegierung;
- Aufbringen einer Cr-VI-freien Passivierungsmittels zur Ausbildung einer
Passivierungsschicht auf die Zinkbeschichtung;
- Aufbringen eines Versiegelungsmittels, das organische Verbindungen auf Basis von Kunststoffen aufweist, auf die Passivierungsschicht zum Ausbilden einer
Versiegelungsschicht mit einer Schichtdicke zwischen 1 und 15μηη.
Zunächst werden auf das Grundrohr aus einer Stahllegierung mindestens drei Lagen der Zinkschicht, die auch als Zinkbeschichtung bezeichnet wird, mit einem
überwiegenden Zinkanteil aufgebracht. Hierbei wird zunächst eine erste Lage aufgebracht, in einem nächsten Schritt eine zweite und in weiteren Schritten die weiteren Zinklagen aufgebracht. Die Zinkbeschichtung, das heißt die einzelnen Lagen werden vorzugsweise mittels galvanischer Beschichtung, das galvanischem Verzinken, aufgebracht. Hierbei kann zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schritten der Lagenaufbringung gegebenenfalls eine Trocknung erfolgen, obwohl ein
Verfahren ohne solche Trocknungsschritte bevorzugt ist.
Auf die so erzeugte, mehrlagige Zinkschicht beziehungsweise Zinkbeschichtung wird ein Cr-VI-freies Passivierungsmittel zur Ausbildung einer Passivierungsschicht aufgebracht. Das Passivierungsmittel kann in einem Bad auf die Zinkbeschichtung aufgebracht werden. In einem weiteren Schritt wird ein Versiegelungsmittel, das organische Verbindungen aufweist, zum Ausbilden einer Versiegelungsschicht mit einer Schichtdicke zwischen 1 und 15μηη auf die Passivierungsschicht aufgebracht. Die Schichtdicke, die mit diesem Schritt ausgebildet wird, kann aber auch geringer sein. Beispielsweise kann die Versiegelungsschicht eine Schichtdicke im Bereich von 0,5 bis 15μηη,
vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5μηη und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 0,3μηη aufweisen. Das Aufbringen des Versiegelungsmittels erfolgt
unmittelbar nach dem Aufbringen beziehungsweise Ausbilden der
Passivierungsschicht. Hierdurch kann eine Ausbildung einer Reaktionsschicht auf der Passivierungsschicht verhindert werden. Die Versiegelungsschicht kann beispielsweise mittels Sprühen oder Tauchen aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Versiegelungsschicht auch mittels mechanischer Verfahren, wie Pinsel-, Bürsten- oder Walzenauftrag aufgebracht werden. Sowohl das Sprühen und Tauchen als auch die mechanischen Verfahren können im Durchlaufverfahren ausgeführt werden. Bei einer Kombination aus Tauchen oder Sprühen mit einem oder mehreren mechanischen Verfahren kann eine mechanische
Schichtdickenbegrenzung durch Bürsten und/oder Abstreifer erfolgen und die
Schichtdicke damit gezielt eingestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die angegebenen Schritte beschränkt. Beispielsweise kann vor dem Aufbringen der Zinkbeschichtung eine Vorbehandlung des Grundrohres, insbesondere eine Reinigung des Rohres durchgeführt werden.
Zudem kann auch eine Trocknung der auf die Passivierungsschicht aufgebrachten Versiegelungsschicht nach dem Aufbringen der Versiegelungsschicht erfolgen. Die Trocknung kann beispielsweise durch Druckluft, Heißluftgebläse oder schwächere Wärmestrahler, wie beispielsweise Infrarotstrahler, erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Verfahrensschritte zum Aufbringen des Beschichtungssystems als kontinuierlichen Verfahren, insbesondere als ein Durchlaufverfahren, durchgeführt. Die Durchsatzrate, mit der das Grundrohr in dem Verfahren behandelt wird, kann erfindungsgemäß mindestens 5m/min vorzugsweise mindestens 10m/min betragen. Die Durchführung des Verfahrens als kontinuierliches Verfahren ist insbesondere aufgrund der Tatsache möglich, dass die einzelnen Zinklagen, die aufgebracht werden, eine geringe Dicke aufweisen. Hierdurch wird die Herstellung des
Rohrproduktes vereinfacht und verkürzt werden. Während bei einem Stückverzinken eine Stromdichte in dem Beschichtungsbad von beispielsweise 0,5 bis 3,5 A/dm 3 einzustellen ist, wird bei der Durchlaufverzinkung eine Stromdichte von
beispielsweise 20 bis 40 A dm 3 angelegt. Hierdurch verringert sich aber auch die erforderliche Behandlungsdauer. So kann zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zinklagen jeweils eine Behandlungsdauer von beispielsweise 1 min ausreichen, während bei der Stückverzinkung eine Behandlungsdauer von beispielsweise 20 min erforderlich ist und mit dieser daher kein Durchlaufverzinken möglich ist. Das
Aufbringen der einzelnen Zinklagen erfolgt vorzugsweise in einem sauren
galvanischen Zink-Hochleistungsbad. Auch das Aufbringen der weiteren Schichten des Beschichtungssystems, insbesondere der Passivierungsschicht und der
Versiegelungsschicht erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise in einem
Durchlaufverfahren. Somit kann insbesondere das Aufbringen des gesamten
Beschichtungssystems des Rohrproduktes gemäß der Erfindung in einem
kontinuierlichen Verfahren erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Rohrprodukt nach dem Aufbringen des Beschichtungssystems umgeformt. Beispielsweise kann das Rohprodukt
aufgeweitet, gestaucht, gebördelt werden oder dessen Querschnitt anderweitig verändert.
Vorzugsweise kann das Rohrprodukt gebogen werden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass das Aufbringen des Beschichtungssystems in einem
kontinuierlichen Verfahren erfolgen kann und erst im Anschluss daran die gewünschte Form des Halbzeuges oder Fertigproduktes durch Umformen hergestellt wird. Eine solche Umformung des beschichteten Rohrproduktes ist bei der
vorliegenden Erfindung möglich, da durch den Aufbau des Beschichtungssystems auch bei und nach einer Umformung des Rohrproduktes eine
Korrosionsbeständigkeit, insbesondere Weißrostbeständigkeit weiterhin zuverlässig gewährleistet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Rohrprodukt vor und/oder nach dem Aufbringen der Versiegelungsschicht erwärmt, vorzugsweise induktiv erwärmt. Eine Erwärmung vor dem Aufbringen der Versiegelungsschicht dient insbesondere zum Trocknen des Passivierungsmittels. Eine Erwärmung nach dem Aufbringen der Versiegelungsschicht hingegen dient zur Vernetzung des in der Versiegelungsschicht vorzugsweise enthaltenen Kunststoffes. Alternativ oder zusätzlich zu der induktiven Erwärmung können auch andere Arten der Erwärmung verwendet werden.
Beispielsweise kann Heißluft verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun erneut anhand der beiliegenden Zeichnungen erneut erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Blockdarstellung einer Anlage zum Durchführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Rohrproduktes;
Figur 3: eine schematische Schnittansicht des Schichtaufbaus des
Beschichtungssystems auf einem Rohr; Figur 4: eine Rohrprobe eines erfindungsgemäßen Rohrproduktes im Vergleich zu zwei Rohrproben von konventionell verzinkten und passivierten Rohren beim neutralen Salzsprühtest (NSS Test) nach DIN EN ISO 9227 nach 96 Stunden; und Figur 5: eine Rohrprobe eines erfindungsgemäßen Rohrproduktes im Vergleich zu zwei Rohrproben von konventionell verzinkten und passivierten Rohren beim neutralen Salzsprühtest (NSS Test) nach DIN EN ISO 9227 nach 168 Stunden.
In Figur 1 ist eine schematische Blockdarstellung einer Anlage zum Durchführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die Anlage ist in Figur 1 als Vier-Strang Anlage gezeigt, in der vier Grundrohe 10 gleichzeitig behandelt werden können.
In einer Vorbehandlungsvorrichtung 20 wird das Grundrohr 10 vorbehandelt und insbesondere gereinigt. In einer Verzinkungsvorrichtung 21 wird die Zinkschicht oder Zinkbeschichtung 1 1 auf das Grundrohr 10 aufgebracht. In einer
Passivierungsvorrichtung 22 wird eine Passivierungsschicht 12 auf der Zinkschicht 1 1 ausgebildet. Das so beschichtete Rohr wird in der in Figur 1 gezeigten
Ausführungsform anschließend einer Induktionsvorrichtung 23 zugeführt, in der das Passivierungsmittel der Passivierungsschicht 12 getrocknet wird. Schließlich wird das Rohr einer Versiegelungsvorrichtung 24 zugeführt, in der die
Versiegelungsschicht 13 auf die Passivierungsschicht 12 aufgebracht wird. Der Versiegelungsvorrichtung 24 kann eine weitere Heizvorrichtung, beispielsweise eine Heißluftvorrichtung (nicht gezeigt) nachgeschaltet sein, in der die
Versiegelungsschicht 13, insbesondere durch Vernetzen von Kunststoffen des Versiegelungsmaterials ausgehärtet wird.
Die Verzinkungsvorrichtung 21 ist in der dargestellten Ausführungsform vierstufig aufgebaut. Beispielsweise können vier galvanische Verzinkungsbäder hintereinander geschaltet sein. Zwischen den einzelnen Stufen der Verzinkungsvorrichtung 21 , insbesondere zwischen den Bädern, können Trockenvorrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die die jeweils in der davorliegenden Stufe erzeugte Zinklage 1 10 trocknen. Mit der in Figur 1 gezeigten Anlage wird eine Zinkschicht 1 1 erzeugt, die vier Lagen 1 10 aufweist. Durch die Länge der einzelnen Stufen der
Verzinkungsvorrichtung und/oder den angelegten Strom der galvanischen Bäder kann in Kombination mit der Durchsatzrate eine gewünschte Schichtdicke der einzelnen Zinklagen 1 10 eingestellt werden. Die Durchsatzrate kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise mindestens 5m/min und vorzugsweise mindestens 10m/min betragen. Die weiteren Parameter, wie beispielsweise
Badlänge und Strom werden vorzugsweise so gewählt, dass die Schichtdicke der einzelnen Zinklagen 1 10 im Bereich von 1 μηη bis 10μηη und vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3μηη liegt. Hierdurch kann eine Zinkschicht 1 1 mit einer
Gesamtschichtdicke von 4μηη bis 40μηη auf das Grundrohr 10 aufgebracht werden.
Der Aufbau des Beschichtungssystems 100 ist in der Figur 3 erneut schematisch dargestellt. In dieser Ausführungsform sind auf dem Grundrohr 10 vier Zinklagen 1 10 aufgebracht, die die Zinkschicht 1 1 bilden. Auf der Zinkschicht 1 1 ist eine
Passivierungsschicht 12 aufgebracht, auf die eine Versiegelungsschicht 13 aufgebracht ist. Wie sich aus dieser schematischen Darstellung erkennen lässt, sind die einzelnen Schichten des Beschichtungssystems 100 relativ dünn, wodurch das Beschichtungssystem 100 auch bei einer Umformung des Rohrproduktes 1 nicht beschädigt wird.
Mit der in Figur 1 gezeigten Anlage kann ein kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden. Insbesondere kann das Aufbringen des Beschichtungssystems 100, das aus der Zinkschicht 1 1 , der Passivierungsschicht 12 und der Versiegelungsschicht 13 besteht, in einem Durchlaufverfahren durchgeführt erfolgen. Die Durchsatzrate kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise mindestens 5m/min und vorzugsweise mindestens 10m/min betragen, das heißt das Grundrohr wird mit dieser Geschwindigkeit durch die Vorrichtungen 20 bis 24 geführt bis das
erfindungsgemäße Rohrprodukt 1 erhalten ist. Eine schematische Darstellung eines Rohrproduktes 1 ist in Figur 2 schematisch gezeigt, wobei zur besseren Erkennbarkeit einzelne Schichten des
Beschichtungssystems 1 teilweise nicht gezeigt sind. In Figur 4 ist eine Rohrprobe eines erfindungsgemäßen Rohrproduktes im Vergleich zu zwei Rohrproben von konventionell verzinkten und passivierten Rohren beim neutralen Salzsprühtest (NSS Test) nach DIN EN ISO 9227 nach 96 Stunden gezeigt. Die Rohrproben weisen einen Durchmesser von 15mm und eine
Wandstärke von 1 ,2mm auf. Die Rohrproben sind um 180° mit einem Biegeradius von 2,5xRohraußendurchmesser gebogen worden. Die Proben, die auch als
Rohrbögen bezeichnet werden, wurden hierbei nach dem Aufbringen des
Beschichtungssystems gebogen. Wie in Figur 4 zu sehen ist, zeigen die
konventionell beschichteten Rohr-Bögen schon nach 96 Stunden einen starken Weißrost. Der Rohr-Bogen aus dem erfindungsgemäßen Rohrprodukt hingegen zeigt im Wesentlichen keinen Weißrost.
In Figur 5 ist eine Rohrprobe eines erfindungsgemäßen Rohrproduktes im Vergleich zu zwei Rohrproben von konventionell verzinkten und passivierten Rohren beim neutralen Salzsprühtest (NSS Test) nach DIN EN ISO 9227 nach 168 Stunden gezeigt. Die Rohrproben weisen einen Durchmesser von 15mm und eine
Wandstärke von 1 ,2mm auf. Die Rohrproben sind um 180° mit einem Biegeradius von 2, 5xRohraußendurchmesser gebogen worden. Auch aus dieser Figur 5 lässt sich erkennen, dass selbst nach 168 Stunden der Rohr-Bogen aus dem
erfindungsgemäßen Rohrprodukt im wesentlichen keinen Weißrost zeigt, während der Weißrostbefall an den Vergleichsproben weiter zugenommen hat.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt.
Beispielsweise kann das Rohrprodukt auf der Versiegelungsschicht eine zusätzliche Lackschicht aufweisen, die beispielsweise durch Pulverlackierung oder
Nasslackierung auf die Versiegelungsschicht aufgebracht ist. Diese Lackschicht dient im Wesentlichen dekorativen Zwecken und ist erfindungsgemäß nicht erforderlich, da die Korrosionsbeständigkeit durch das erfindungsgemäße Beschichtungssystem ausreichend ist.
Bezugszeichenliste
I Rohrprodukt
10 Grundrohr
100 Beschichtungssystem
I I Zinkschicht
1 10 Lage
12 Passivierungsschicht
13 Versiegelungsschicht
20 Vorbehandlungsvorrichtung
21 Verzinkungsvorrichtung
22 Passivierungsvorrichtung
23 Induktionsvorrichtung
24 Versiegelungsvorrichtung
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