CS223802B2 - Coating for the base material on the base of aluminium or aluminium alloy containing the polyphenylensulphide resin - Google Patents

Description

Povlak pro podkladový materiál z hliníku nebo z hliníkové slitiny, obsahující polyfenylensulfidovou pryskyřici. Slouží pro povl^ékárn pod^kla^dovýc^h materiá^{* l *}ů pro výrobu strojních součástí, jako například ložisek nebo při výrobě domácích kuchyňských potřeb s pevným spojením vrstvy polyfenylensulfidu s hliníkem. Povlak podle vynálezu obsahuje uvedenou pryskřici, předem zpracovanou za^hřátím na vz^duchu, s ^pnsado-u ^0,1 a^ž 5 % hmot, anorganice slo^žky schopné neutrahzovat ^kyselin^y. ^Takovými vhodnými anorganickými látkami jsou -například uhličitan sodný, hydroxid lithný, hydroxid vá^penatý nebo ^kysli^čn^ík hoře^čnatý.

Vynález se týká povlaků pro podkladové materiály nebo pro substráty, například z hliníku nebo ze základního kovu kluzných ložisek z hliníkových slitin, přičemž povlak je tvořen vrstvou nebo potahem pryskyřice na bázi polyfenylensulfidu. Podkladovým materiálem neboli substrátem je zde míněn zejména takový materiál, к němuž je připevněn materiál ložiska. Povlakem je míněna vrstva materiálu ložiska, která přiléhá к podkladovému materiálu. Úkolem vynálezu je zvýšit přilnutí povlaku к základnímu kovu pr<o vytvoření spolehlivého spojení pro použití v souvislosti se strojírenskými součástmi, odlišnými od dutých výrobků pro domácnost. Polyfenylensulfid vykazuje tepelnou stabilitu při vysoké teplotě.

Je známo používat tepelně předem nezpracovaných neboli surových forem polymeru pro podkladové materiály, má to však následující nevýhody. Za prvé je surový polymer často nevhodný pro používání technologií vířivého lože (fluidizací), jelikož prášek taje a povlak stéká a odkapává s podkladového materiálu při vytvrzování. Za druhé je surový polymer často nevhodný pro povlékání rozprašováním prášku na podkladový materiál, jelikož viskozita je nevhodná a má tendenci к zanechání pórů v povlaku nebo nepravidelnosti v povlaku během vytvrzování.

Je také známo aplikovat polymery předem tepelně upravené [buď úplně, nebo částečně) na podkladové materiály. Ty sice netrpí výše zmíněnými nevýhodami, mají všk tendenci к nižším charakteristickým hodnotám spojení s podkladem, srovnáváme-li je se surovým polymerem.

Cílem přítomného vynálezu je zlepšit spojení mezi polyfenylensulfidem a podkladovým materiálem bez ohledu na to, zda polymer byl předem tepelně upraven nebo nikoli.

Polyfenylensulfid je krystalický materiál, připravený reakcí p-dichlorbenzenu a sulfidu sodného v polárním rozpouštědle. Takto vytvořený lineární polymer vykazuje dobrou mechanickou pevnost, avšak může být vytvrzován ohříváním ve vzduchu za účelem zesíťování, jakož i proto, aby byl houževnatý, tvárný a extrémně nerozpustný při zvýšení molekulové váhy a zlepšení charakteristických vlastností povlaku.

Pojem báze (zásada), jehož je užíváno v tomto popise, označuje jakoukol; látku, schopnou neutralizovat kyseliny.

Polyfenylensulfid je sám dostupný v různých formách — jednou formou je surový polymer, který nebyl podroben tepelnému zpracování na vzduchu za účelem zlepšení jeho charakteristických vlastností. Jiné formy polyfenylensulfidu mohou být tepelně zpracovávány na vzduchu, rovněž za účelem zlepšení zesíťování.

Vynálezem je povlak pro podkladový materiál na bázi hliníku nebo hliníkové slitiny obsahující polyfenylensulfidovou pryskyřici, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje pryskyřici předem zpracovanou na vzduchu a anorganickou složku ve vzájemném poměru anorganické složky к pryskyřici 0,1 : 99,9 až 5 : 95.

Povlak podle vynálezu výhodně jako anorganickou složku obsahuje uhličitan sodný, hydroxid lithný, hydroxid vápenatý nebo kysličník horečnatý.

Zejména se anorganická složka volí ze skupiny, obsahující hydroxidy a uhličitany kovů I а II skupiny periodické tabulky prvků, s výhodou v poměru 1 až 10 hmotnostních % polyfenylensulfidu. Povlak může mít tloušťku řádově 0,013 až 0,039 cm. Anorganická složka může být smíšena s polymerem nebo nanesena na podkladový kov, který má být opatřen povlakem. Například je vhodný 5% hydroxid vápenatý.

V jednom případě provádění způsobu se polyfenylensulfid důkladně smíchá s příslušným množstvím uhličitanu sodného před začátkem nanášení povlaku. Jedním způsobem důkladného směšování je smáčení polyfenylensulfidu stejným množstvím vody za stálého míchání až do vytvoření pasty. Před směšováním se ve vodě rozpustí odvážené množství uhličitanu sodného. Bylo zjištěno, že optimální množství uhličitanu sodného je pro jednu formu polyfenylensulfidového polymeru v rozmezí 1 až 3 procetna polyfenylensulfidu. Je-li uhličitan sodný přítomen ve formě krystalů dekahydrátu NasCOs. . 10 H2O.

U dalšího provedení může být místo uhličitanu sodného použito hydroxidu lithného.

Samozřejmě může být užíváno zásadotvorných sloučenin spíše než zásad samotných, zejména zanechá-li použití takových sloučenin nebo zásad v povlaku po vytvrzení spíše netečný zbytek. Není-li obsah uhličitanu sodného udržován v rozmezí laž3 °/o, může tato látka vyvolat v hotovém povlaku tvorbu bublin na základě vytváření těkavých složek. Hydroxid lithný tuto nevýhodu nemá.

Je pravděpodobné, ač to nelze s naprostou jistotou tvrdit, že příčinou špatného spojování je přítomnost vazby mezi sírou a hliníkem, která velmi snadno podléhá hydrolýze. Takové vazby by mohly vzniknout působením kyseliny na oxidovaný povrch hliníku, a to působením například sirovodíku (H2S) nebo molekuly, obsahující sulfhydrylovou skupinu (SH) nebo takové koncové skupiny. Tomuto působení by se zabránilo alkalickým prostředím.

Zásadité přísady, jako jsou hydroxidy a uhličitany všech kovů skupiny I а II periodického systému prvků, účinně zabrání špatnému spojení, je-li jich použito ve správné koncentraci, a je-li zajištěno, aby tyto přísady zůstávaly během povlakotvorného a vytvrzovacího procesu ve formě stabilních alkálií, to jest, aby zůstaly stabilní alespoň do teploty 300 °C.

Hydroxid vápenatý je dobrou bází pro dobré vlastnosti, týkající se spojení a klouzání povlaku, a to i v ^pr^ípadě, ze je simsen se suchým prys^rmným prakem.

Bylo shtedáno, že povléknuté ^po^dkla^dov^é materwly, v^yroben^{é p}o^dle v^yn^álezu, maj^í dokonalejší s^pojení mezi ^pol^yfen^ylensul^fidem a ^po^dkla^dovým mater^iálem^, než ja^kého se dosahovalo dnve.

Následují příklady provedení vynálezu.

Příklad 1 ^kg te^pelné z^pracov^ávan^ého ^pr^ášku ^pol^yfen^ylensulfidu ^bylo ^pndáno ^{k 1 kg} vodn^ého roztok oteahujfctoo 2° g toystété deka^hydr^átu uhltéitanu sodnéto. byté mícháno po dobu 30 minut, dokud inebyl smočen všechen polymer ve formě husté pasty.

Husté pasta ^byla sušená' v proudu ^te^plého vzduchu. Po ususem ^byl ' ^práše^k proset: shem BS 44 a vložen do fluidizačního reaktoru. (Síto BS 44 je normalizované síto podle britského standardu o ' hodnotě ⁴⁴ mesh, co^ž znamená, ^že jím procházej! ku^ličky vehkosti 35³ mikronů).

Polotovary o rozměrech 10X5X0,16 cm hliníkové slitiny ^NS4 (nfée udan^ého stojní) byly obroušeny kartáčováním a optřeny povtakem ve fluidizačnta ^ložⁱ a kone^čně zahřívány na 300 °C po dobu 1 hodiny, za účelem vytvrzení pryskyřice a spojení povlaku se základním kovem.

Slitina ^NS4 obsahuje ^0,1 % 1^,7 a^ž

2^,4 % hořč^u ^0,5 % krempu ^0,5 % ^železa^{, 0,5} °/o mangany ^0,2 % zinku, ^0,25 % chrómu ^přič:em^ž z^byte^k do WO % je hhrnk.

Poté byly polotovary rozřezány na pásky o tlouštee 1^⁷ cm.

Bezprostředně po vytvoření byly všechny povlaky dobře spojené s kovem a nemohly být odškrábnuty čepelí nože. Po povaření ve vod^ě po do^bu 2 hodin ^byly povlaky stéle stejn^{ě p}evn^ě spojen^y s kovem.

Polotovary, uchovávané nedotčené na vzduchu po dobu 5 dní po výrobě, byly opět testovány a bylo shledáno, že je spojení stále pevné, jinak řečeno, nedošlo k žádnému poškození 'spojení.

U podobných polotovarů, opatřených povlakem z pryskyřice bez pntémnosti zásady;

^bylo mo^žno ^po ^povařem a uté^rn výše ^popsaném, oddělit povlaky snadno nožem.

Př í k 1 a d 2 g hydroxidu vápenatého bylo za sucha smíseno s 1 kg tepelně zpracovaného polyfenylensulfidu v rychloběžné míchačce a směs byla vložena do fluidizační nádrže. Po zpracování, stejném jako v příkladu 1, bylo dosaženo velmi účinného spojení.

Příklad 3 ^Polotovar^y b^yly opat^řen^y povtékem v rámci různých pokusů, při užití kysličníku horečnatého místo hydroxidu vápenatého. Kysličníku hořečnatého bylo užito ve formě jemného prášku v poměru mezi 0,1 % a 5 ¹ °/o polymeru, přičemž bylo dosaženo dobrého spojení.

Fyzikální vlastnosti produktu

Ve všech případech byl produkt černý, neprůhledný plastický materiál, který je relativně ohebný a stálý až do teploty nejméně asi 500 °C. Podrobnější údaje o fyzikálních vlastnostech polyfenylensulfidu lze nalézt v literatuře, jelikož jde o materiál poměrně dobře známý. Pokud jde o spojení co do jeho vlastností po 2 hodinách varu v příkladě 1 vůbec nebylo možno sloupnout výstelku, protože bylo zjištěno, že se před oddělením rozlomila. V příkladě 2 byl pozorován tentýž účinek, zatímco v příkladě 3 bylo shledáno, že po násilném odloupání výstelky došlo po dvou hodinách varu k mírnému oddělení, avšak opět bylo shledáno, že výstelka se zlomila, než došlo k úplnému oddělení.

Vynález nalezne uplatnění zejména ve výrobě ložisek, povlaků odolných chemickým agresivním vlivům a při výrobě nepřipalujícího se kuchyňského nádobí.

Claims (2)

1. Povlak pro podkladový materiál na bázi hliníku nebo hliníkové slitiny obsahující polyfenylensulfidovou pryskyřici, vyznačující se tím, že obsahuje pryskyřici předem zpracovanou zahříváním na vzduchu a anorganickou složku ve vzájemném poměru anorVYNÁLEZU ganické složky k pryskyřici 0,1 : 99,9 až 5 : : 95.

2. Povlak podle bodu 1, vyznačující se tím, ^že ja^ko anor^garnckou slo^žku obsahuje uhličitan sodný, hydroxid lithný, hydroxid vápenatý nebo kysličník horečnatý.