Verfahren zur Herstellung korrosions- und verschleissfester Kunststoffüberzüge Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen mit rauher Oberfläche unter Verwendung von Kunststoffen und Hartstoffen in fein verteilter oder körniger Form.
Es ist bekannt, Schichten oder Beläge mit rauhen Oberflächen herzustellen, indem geeignete anorganische Stoffe, insbesondere Metalloxyde, mit Bindemitteln vermischt werden, und das Gemisch, meist unter An wendung von Hitze, anschliessend zu Formteilen ver- presst oder gewalzt wird.
Als Bindemittel werden neben Metallpulvern, Bi tumen und Gummi insbesondere Kunststoffe verwendet. Es wird in der Regel dabei so verfahren, dass beispiels weise Metalloxyde mit Phenolformaldehydharzen ver mischt werden und die Mischung in einer Form bei Zimmertemperatur und unter Druck in einer hydrauli schen Presse verpresst wird. Nach der Entnahme aus der Form wird die erhaltene Scheibe erhitzt.
Auch die Verwendung von polymeren Phosphor- nitrildichlorid ist als Bindemittel vorgeschlagen worden. Der Vorteil dieses Bindemittels liegt in der relativ ho hen thermischen Beständigkeit.
Solche aus Bindemittel und anorganischen Pulvern bestehende Flächen oder Überzüge werden vorzugsweise als Reibbeläge für Bremsen oder Kupplungen verwendet.
Neben Metalloxyden oder Mischoxyden, beispiels weise vom Spinell-Typ, können Diamantpulver, Carbi- de sowie pulverisierte Metalle als Schleifkörper dem Bindemittel zugegeben werden.
Ferner gehört zum Stand der Technik, Reibkörper aus einem Gemisch anorganischer Fasern, Glasfritte, Metallpulver oder pulverisierter Metalloxyde unter Zu satz geringer Mengen Graphit oder Metallsulfiden oder Bornitriden herzustellen, und das Gemisch zu Form körpern zu verpressen, bei 200 C zu trocknen und an- schliessend bei rund 600 C zu brennen. Anstelle des Pressens und des Brennens kann auch ein Heiss-Press- Vorgang vorgenommen werden. Ein nach diesem Ver- fahren hergestellter Bremsbelag ist bis zu 500 C tem peraturbeständig.
Nach einem anderen Verfahren werden Schleifkör per aus einem Gemisch von verkokbarem Bindemit tel, Füllstoff und Schleifmittel erhalten, wobei die ge formte Masse bei einer zur Verkokung ausreichenden Temperatur in einer inerten Atmosphäre gebrannt wird, und wobei als Bindemittel Pech oder Anthrazen und als Füllmittel Petroleum oder Ölkoks verwendet wird.
Es ist ferner bekannt, rauhe Oberflächen dadurch herzustellen, dass ein mit Metallpulver oder Graphit pulver vermischter Kunststoff auf eine Metallfläche auf gebracht und nach Verfestigung der Masse gesandstrahlt wird.
Ebenfalls ist bekannt, durch Aufspritzen von Metal len nach der Flammspritzmethode eine rauhe Oberfläche zu schaffen, die bekanntlich z. B. als Zwischenschicht zur Verbesserung der Haftung weiterer aufzubringender Überzüge ausgenützt wird.
Es ist weiterhin bekannt, auf Flächen Stoffe, die bei erhöhter Temperatur weich werden, wie beispielsweise Teer, Asphalt und dergleichen, aufzubringen, anschlies- send heisse Gase über diesen überzug zu leiten, um die Oberfläche klebrig zu machen, und anschliessend das körnige Gut, z. B. Glimmer oder pulverisierten Granit aufzubringen. Dieses Verfahren wird z. B. bei der Her stellung von Dachpappe angewendet.
Nach einem anderen zum Stande der Technik ge hörenden Verfahren werden erhitzte Schleifkörper in einem durch ein Gas aufwärtsbewegten hitzehärtbaren harzigen Material, z. B. Phenolformaldehydharz, frei fallengelassen und die beschichteten Teilchen anschlies- send auf übliche Weise in einer Form unter Anwendung von Hitze gepresst und gesintert.
Den genannten Verfahren haften z. T. erhebliche Nachteile an. Durchweg ist ein hoher Aufwand an Ap paraturen, Maschinen und Energie erforderlich. Das Pressen in Formen bei erhöhten Temperaturen ist um ständlich und langwierig. So sind z. B. beim Herstellen von Schleifscheiben aus organischen Bindemitteln und Schleifmitteln Drücke von 157 kg/cm!' und Temperatu ren von 90 bis 175 C notwendig, wobei Erhitzungszei- ten von bis zu 48 Stunden angewendet werden. Bei anderen Verfahren, z.
B. solchen, die mit verkokbaren Bindemitteln arbeiten, sind sogar Drücke von 1000 bis 5000 kg/cm2 und nach der Herausnahme der Körper aus der Presse Brenntemperaturen von 475 bis 2200 C über mehr als 12 Stunden notwendig.
Auch die Sandstrahlmethode ist zeitraubend, um ständlich und teuer.
Zum Beschichten von Schleifkörpern mit Kunst stoffpulver in einem aufwärts gerichteten Gasstrom ist ebenfalls eine komplizierte Apparatur notwendig. Aus- s;,rdem müssen die einzelnen Körner zur Herstellung eines Reibkörpers ebenfalls auf übliche Weise verpresst werden.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Her stellung von korrosions- und verschleiffesten Kunststoff überzügen mit rauher Oberfläche und ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Kunststoffschicht nach der Wir belsintermethode aufgebracht und vor Erstarren bzw. Aushärtung derselben der überzogene Gegenstand in ein weiteres Bad mit aufgewirbelten Hartstoffen in fein körniger Form eingetaucht wird.
Als Kunststoffe können Thermoplaste, wie beispiels weise Polyamide, oder auch in der Hitze härtbare Kunst stoffe, wie beispielsweise Phenolformaldehydharz, ver wendet werden.
Dem zu verwirbelnden Kunststoffpulver können Farbstoffe, Pigmente, Füll- oder Streckmittel, Be schleuniger, Weichmacher, Härter und gegebenenfalls Glas- oder Asbestpulver oder Fasern organischer oder anorganischer Art beigegeben werden. Der Zusatz feuer hemmender Mittel zum Schwerentflammbarmachen des Kunststoffes ist ebenfalls möglich.
Als Hartstoffe können alle in Pulver oder körnige Form überführbaren Metalle, wie z. B. Zink, oder Le gierungen, wie Chrom-, Nickel- Borlegierungen, sowie Verbindungen der Metalle mit Sauerstoff, beispielsweise Aluminiumoxyd und Siliziumdioxyd, oder Kohlenstoff, beispielsweise Titancarbid, Siliziumcarbid, oder kristalli sierte Nichtmetalle, wie z. B. Kohlenstoff in Form von Diamant, oder andere Verbindungen, die allgemein un ter den Begriff Hartmetalle bzw. Hartstoffe fallen, wie z. B. Boride oder Silizide, verwendet werden.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt in seiner einfachen Durchführbarkeit und Billigkeit. Zum Herstellen einer rauhen, verschliessfesten Schicht sind neben einem Wärmeofen zum Erhitzen der zu über ziehenden Flächen nur zwei Wirbelbäder, von denen das eine mit Kunststoffpulver und das andere mit dem fein körnigen Material gefüllt ist, notwendig.
Als Trägerwerkstoffe kommen alle Stoffe in Frage, die ein kurzzeitiges Erhitzen auf Temperaturen über den Schmelzpunkt des Kunststoffes vertragen. Neben Me tallen sind z. B. auch keramische Massen, Holz, Glas und Kunststoffe für das Verfahren geeignet. Die erfor derliche Temperatur ist nur auf der Oberfläche des zu beschichtenden Körpers notwendig, so dass man im all gemeinen mit kurzen Erhitzungszeiten, beispielsweise 2 Minuten, auskommt. Die Dicke des Überzuges ist weitgehend variabel und richtet sich nach Vorwärmezeit, Vorwärmetempe- ratur und Eintauchzeit.
Pulververluste treten nicht auf und der gesamte Be- schichtungsvorgang dauert nur Sekunden.
Die nach der Erfindung beschichteten Körper sind unabhängig von Form und Ausmassen und richten sich nur nach der Grösse des Wirbelbades.
Die erhaltenen überzüge sind durch den Kunststoff sehr korrosionsfest und durch den in diesem eingebet teten Hartstoff ausserordentlich verschleissfest. Die Haf tung der Kunststoffschicht auf dem Träger und die Haf tung der eingebetteten Hartstoffe ist ausserordentlich hoch. Es ist jedoch empfehlenswert, die zu beschich tenden Teile vorher auf übliche Weise zu reinigen und/ oder aufzurauhen. Es ist auch möglich, zur weiteren Verbesserung der Haftfestigkeit einen Haftvermittler oder eine Zwischenschicht, beispielsweise aus Metall, aufzutragen.
Der Vorteil gemäss der Erfindung beschichteter Teile sei anhand folgenden Beispiels erläutert: Im Brunnenbau bisher eingesetzte kunststoffbe schichtete Rohre mussten aus Verschleissgründen durch das zusätzliche Aufbringen einer Sandschicht geschützt werden. Diese wurde bisher mit Hilfe eines Klebers auf die Kunststoffoberfläche aufgebracht. Trotz des Aus probierens einer Reihe von Klebern waren die Ergeb nisse unbefriedigend, da der Sand nicht genügend fest haftete und es andererseits schwierig war, eine allseitige, gleichmässige, rauhe Schicht auf der runden Rohrober fläche zu erhalten.
Weitere Anwendungsgebiete des neuen Verfahrens sind z. B. das Beschichten von Greiferflächen in der Papier-Industrie, die Herstellung rutschfester Beläge, die Herstellung von Bremsbelägen aller Art und die Be schichtung von Transportwalzen, beispielsweise in der Textil-Industrie.
Allgemein können alle Körper, die hoch verschleiss- fest und gleichzeitig korrosionsfest sein müssen, nach dem vorliegenden Verfahren behandelt werden. Die ge- mäss dem Verfahren beschichteten Werkstoffe sind z. B. in Betrieben, wo mit Lauge gearbeitet wird oder Säure dämpfe auftreten, recht stabil.
Das erfindungsgemässe Verfahren sei anhand der folgenden Beispiele beschrieben: <I>Beispiel 1</I> Ein Stück Flussstahlblech in der Grösse 300x200x3 mm wurde in einem Umluftwärmeofen 2 Minuten bei einer Ofentemperatur von 460 C erhitzt und in ein Wirbelbad mit aufgewirbeltem Polyundecanamid ge taucht. Nach einer Tauchzeit von 2 Sekunden wurde der mit dem noch flüssigen Kunststoff überzogene Körper herausgenommen und 3 Sekunden in ein Wirbelbad von aufgewirbeltem Quarz eingetaucht. Nach der Heraus nahme und nach dem Abkühlen wurde eine Schicht erhalten, die ausserordentlich rauh und verschleissfest war.
<I>Beispiel 2</I> Ein Stück Flussstahlblech in der Grösse 300 X 200 X 0,5 mm wurde wie in Beispiel 1 beschrieben behandelt, jedoch ist das zweite, mit Quarz gefüllte Wirbelbad mit auf 200 C heisser Luft am Fluidieren gehalten wor den. Dadurch wurde verhindert, dass das dünne Blech so weit abkühlte, dass ein einwandfreies Einsintern des Quarzes in die Kunststoffschicht unterbleiben konnte. Es wurde auch auf dem dünnen Blech eine rauhe und verschleissfeste Schicht wie bei Beispiel 1 erhalten.
Process for the production of corrosion-resistant and wear-resistant plastic coatings The invention relates to a process for the production of coatings with a rough surface using plastics and hard materials in finely divided or granular form.
It is known to produce layers or coverings with rough surfaces by mixing suitable inorganic substances, in particular metal oxides, with binders and then pressing or rolling the mixture, usually with the use of heat, to form molded parts.
In addition to metal powders, Bi tumen and rubber, plastics in particular are used as binders. As a rule, the procedure is such that, for example, metal oxides are mixed with phenol-formaldehyde resins and the mixture is pressed in a mold at room temperature and under pressure in a hydraulic press. After removal from the mold, the disc obtained is heated.
The use of polymeric phosphorus nitrile dichloride has also been proposed as a binder. The advantage of this binder is its relatively high thermal resistance.
Such surfaces or coatings consisting of binders and inorganic powders are preferably used as friction linings for brakes or clutches.
In addition to metal oxides or mixed oxides, for example of the spinel type, diamond powder, carbides and powdered metals can be added to the binding agent as grinding media.
Furthermore, the prior art includes producing friction bodies from a mixture of inorganic fibers, glass frit, metal powder or powdered metal oxides with the addition of small amounts of graphite or metal sulfides or boron nitrides, and pressing the mixture into molded bodies, drying them at 200 ° C. and then pressing them Burn at around 600 C. Instead of pressing and firing, a hot-pressing process can also be carried out. A brake lining manufactured using this process is temperature-resistant up to 500 C.
According to another method, Schleifkör are obtained from a mixture of coking Bindemit tel, filler and abrasive, the ge molded mass being burned in an inert atmosphere at a temperature sufficient for coking, and using pitch or anthracene as a binder and petroleum or as a filler Oil coke is used.
It is also known to produce rough surfaces by placing a plastic mixed with metal powder or graphite powder on a metal surface and sandblasting it after the compound has solidified.
It is also known to create a rough surface by spraying metal len according to the flame spraying method, which is known, for. B. is used as an intermediate layer to improve the adhesion of further coatings to be applied.
It is also known to apply substances that become soft at elevated temperatures, such as tar, asphalt and the like, to surfaces, then to pass hot gases over this coating in order to make the surface sticky, and then to apply the granular material, z. B. to apply mica or powdered granite. This method is z. B. used in the manufacture of roofing felt.
According to another prior art belonging method, heated abrasive articles are immersed in a thermosetting resinous material, e.g. B. phenol-formaldehyde resin, and then the coated particles are pressed and sintered in the usual way in a mold using heat.
The processes mentioned are liable for. T. have considerable disadvantages. A high level of equipment, machinery and energy is required throughout. Pressing into molds at elevated temperatures is tedious and tedious. So are z. B. when manufacturing grinding wheels from organic binders and abrasives pressures of 157 kg / cm! ' and temperatures of 90 to 175 C are required, with heating times of up to 48 hours being used. In other procedures, e.g.
B. those that work with coking binders, pressures of 1000 to 5000 kg / cm2 and after removing the body from the press firing temperatures of 475 to 2200 C for more than 12 hours are necessary.
The sandblasting method is also time consuming, cumbersome and expensive.
Complicated apparatus is also necessary for coating grinding tools with plastic powder in an upward gas flow. In addition, the individual grains must also be pressed in the usual way to produce a friction body.
It is the aim of the present invention to eliminate these drawbacks of the prior art.
The invention describes a method for the manufacture of corrosion- and wear-resistant plastic coatings with a rough surface and is characterized in that the plastic layer is applied according to the vortex sintering method and, before solidification or hardening, the coated object is placed in a further bath with whirled hard materials in fine-grained form is immersed.
As plastics, thermoplastics, such as, for example, polyamides, or also heat-curable plastics, such as phenol-formaldehyde resin, can be used.
Dyes, pigments, fillers or extenders, accelerators, plasticizers, hardeners and optionally glass or asbestos powder or fibers of an organic or inorganic type can be added to the plastic powder to be swirled. The addition of fire retardants to make the plastic flame retardant is also possible.
As hard materials, all metals which can be converted into powder or granular form, such as. B. zinc, or Le alloys, such as chromium, nickel boron alloys, and compounds of metals with oxygen, such as aluminum oxide and silicon dioxide, or carbon, such as titanium carbide, silicon carbide, or crystallized non-metals such. B. carbon in the form of diamond, or other compounds that generally fall un ter the term hard metals or hard materials, such. B. borides or silicides can be used.
The advantage of the method according to the invention lies in its ease of implementation and cheapness. To produce a rough, wear-resistant layer, in addition to a heating furnace for heating the surfaces to be drawn over, only two whirl baths, one of which is filled with plastic powder and the other with the fine-grained material, are necessary.
All materials that can withstand brief heating to temperatures above the melting point of the plastic can be used as carrier materials. In addition to Me metals are z. B. ceramic masses, wood, glass and plastics are also suitable for the process. The neces sary temperature is only necessary on the surface of the body to be coated, so that one gets along with short heating times, for example 2 minutes, in general. The thickness of the coating is largely variable and depends on the preheating time, preheating temperature and immersion time.
Powder losses do not occur and the entire coating process only takes seconds.
The bodies coated according to the invention are independent of shape and dimensions and depend only on the size of the whirlpool.
The coatings obtained are very corrosion-resistant due to the plastic and extremely wear-resistant due to the hard material embedded in it. The adhesion of the plastic layer on the carrier and the adhesion of the embedded hard materials is extremely high. However, it is advisable to clean and / or roughen the parts to be coated beforehand in the usual way. It is also possible to apply an adhesion promoter or an intermediate layer, for example made of metal, to further improve the adhesive strength.
The advantage of coated parts according to the invention is explained using the following example: plastic-coated pipes previously used in well construction had to be protected by adding a layer of sand for reasons of wear. This was previously applied to the plastic surface with the help of an adhesive. Despite trying out a number of adhesives, the results were unsatisfactory because the sand did not adhere firmly enough and, on the other hand, it was difficult to obtain an even, rough layer on all sides on the round pipe surface.
Other areas of application of the new process are, for. B. the coating of gripper surfaces in the paper industry, the production of non-slip linings, the production of brake linings of all kinds and the loading of transport rollers, for example in the textile industry.
In general, all bodies that have to be highly wear-resistant and at the same time corrosion-resistant can be treated according to the present method. The materials coated according to the process are z. B. in companies where lye is used or acid vapors occur, quite stable.
The inventive method is described using the following examples: <I> Example 1 </I> A piece of mild steel sheet 300x200x3 mm in size was heated in a convection oven for 2 minutes at an oven temperature of 460 C and immersed in a whirling bath with whirled polyundecanamide. After an immersion time of 2 seconds, the body covered with the still liquid plastic was removed and immersed for 3 seconds in a whirling bath of whirled quartz. After removal and after cooling, a layer was obtained which was extremely rough and wear-resistant.
<I> Example 2 </I> A piece of mild steel sheet in the size 300 X 200 X 0.5 mm was treated as described in Example 1, but the second, quartz-filled whirling bath was kept fluidized with air at 200 C the. This prevented the thin sheet from cooling down to such an extent that the quartz could not sinter properly into the plastic layer. A rough and wear-resistant layer as in Example 1 was also obtained on the thin sheet metal.