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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Haftung von Kunststoffmaterial auf Metallteilen der Anschlussstückelemente oder Installationseinheiten. Insbesondere ist die Erfindung gerichtet auf ein Verfahren zum Beschichten von Polymeren auf Metalloberflächen der Anschlussstückelemente oder Installationseinheiten mittels einer Kombination von Plasmabehandlungs- und Fließbettbeschichtungsschritten, um eine hohe Anhaftung zu erhalten. Die Erfindung betrifft ebenfalls die Anschlussstückelemente oder Installationseinheiten, wie Nippel, mit metallischen Einsätzen, die durch das Verfahren der Erfindung erhältlich sind.
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Hintergrund der Erfindung/Stand der Technik
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Metallteile der Anschlussstückelemente in den Installationsanwendungen werden im allgemeinen mittels Spritzguss hergestellt, das ein In-Kontakt-bringen der metallischen Strukturen mit polymeren Materialien einschließt. Die Anschlussstück- oder Kupplungselemente können mittels einer Anordnung von metallischen Einsätzen mit innerem oder äußerem Umfang von Kunststoffteilen hergestellt werden, um so die Installationseinheiten oder die Anschlussstückgegenstände, wie Nippel, zu bilden. Ein Haftgrad zwischen den Metallen und den Kunststoffen ist jedoch ziemlich schwach und mangelt an zufriedenstellenden chemischen oder physikalischen Bindungen. Dies verursacht nicht nur eine schlechte Leckdichtigkeit, sondern ebenfalls eine schlechte Beständigkeit gegenüber einer äußeren Drehkraft, die im allgemeinen zu dem Zeitpunkt des Koppelns von separaten Leitungen über solche Anschlussstückelemente beaufschlagt wird. Wenn weitere Maßnahmen nicht getroffen werden können, können sich eventuell die Metallteile frei ohne Anhaftung an die Kunststoffteile bei Beaufschlagung einer radialen Torsion drehen, während die Rohrkupplungen aufgrund ihrer schlechten Anhaftung Leckageprobleme erfahren können.
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Es ist versucht worden, diese Hemmnisse zu lösen durch Bereitstellen einer Gewindeoberfläche, um eine enge Passung zwischen den Anschlussstückelementen und Kunststoffrohren bereitzustellen. Ferner werden Anti-Verwindungstorsionszungen, die geeigneterweise auf der Oberfläche gebildet werden, ebenfalls auf den Anschlussstückelementen bereitgestellt, um ein Außereingriffbringen und ein unkontrolliertes Drehverwinden (Kriechen) der Metallteile zu verhindern. Diese zusätzlichen Maßnahmen haben jedoch viele Nachteile mit inadäquater technischer Leistung, da die entsprechenden Modifikationen die Menge an zur Herstellung jeder Einheit verwendeten Metalls erhöhen, und ferner verursacht ein Fehlen von chemischen oder physikalischen Bindungen zwischen zwei unterschiedlichen Materialien stets ein Auseinanderbringen und Kriechen der Metalleinheit, wenn es relevanten Kräften, wie einer Torsion, unterzogen wird.
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WO1996/14533 offenbart ein zweistufiges Beschichtungsverfahren zum Herstellen einer Rohrkupplungsanordnung, wobei das Metallrohr oder das Rohranschlussstück mit einem Epoxyprimer beschichtet wird und dann einem Heißeintauchen in einem Fließbett unterworfen wird, so dass das Metallteil ferner mit einem identischen Kunststoffmaterial beschichtet werden würde, das anschließend übergespritzt wird. Die Primerbeschichtung wird im Grunde genommen zum Verbessern der Haftung der Polymere an der metallischen Oberfläche aufgetragen.
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Anschlussstückelemente, die mit einem Fließbettverfahren behandelt werden, sind im Stand der Technik sehr häufig, wobei der Metallgegenstand in die Behandlungskammer einer Fließbettvorrichtung eingetaucht wird und dann mit unterschiedlichen Arten von Polymerpulvern beschichtet wird, um eine Polymerschicht zu bilden, die in der Lage ist, die Anhaftung zwischen dem Metall und den Kunststoffen zu verbessern, wie es beispielsweise in der
WO 2000/59990 A1 beschrieben wird. Das Verfahren umfasst ferner ein Überspritzen der Metalloberfläche mit einem Kunststoffmaterial, um das resultierende Anschlussstückelement mit verbesserten Anhaftungseigenschaften bereitzustellen. Der Metallgegenstand wird entweder vor oder nach dem Auftragen des Haftpolymers erwärmt.
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Basierend auf dem symbolisierten Stand der Technik, wie er oben erwähnt wurde, haben die Erfinder erkannt, dass die Haftleistung des auf dem Metallgegenstand beschichteten Polymers verbessert werden kann durch einen Oberflächenmodifikationsschritt vor dem Fließbettbeschichtungsverfahren. Dieser vorangehende Schritt weist Vorteile in vielerlei Hinsicht auf und ist geeignet zum Eliminieren der Notwendigkeit für eine Primerschicht, wie sie im relevanten Stand der Technik spezifiziert wird. Das Verfahren der Erfindung ist ebenfalls geeignet zum Eliminieren der allgemeinen Probleme des Stands der Technik, wie eines Kriechens und Dichtigkeitsproblemen der Metall-Kunststoff-Zwischenschichten.
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Diese Effekte sind erzielt worden durch einen Vorbehandlungsschritt, der in einem Plasmareaktor durchgeführt wird, der unter Vakuumbedingungen betrieben wird. Weitere Details und Aspekte der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung substantiiert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung löst zuvor genannte Probleme des Stands der Technik mittels eines neuen Verfahrens, das die Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen eines Metalleinsatzes,
- b) Behandeln des Metalleinsatzes in einem Plasmareaktor unter Vakuum mit Versorgung von Sauerstoffgas zum Modifizieren und Oxidieren der Metalloberfläche
- c) Eintauchen des Metalleinsatzes in ein Fließbett und Auftragen von Haftpolymerpulvern auf die Oberfläche des Einsatzes,
- d) Überspritzen der Metalloberfläche mit einem Kunststoffmaterial durch Spritzguss und Bilden eines Anschlussstückelements oder einer Installationseinheit,
wobei,
nach Schritt b), der Metalleinsatz auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Haftpolymers erwärmt wird, wobei das Erwärmen vor oder nach dem Pulverbeschichten in dem Fließbett durchgeführt wird.
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Aufgrund der Oberflächenmodifikation in dem Plasmareaktor sind die Metalleinsätze an den Kunststoffabschnitt fest angeheftet, und die Zugscherfestigkeits- und Leckdichtigkeiteigenschaften des resultierenden Produkts werden beträchtlich verbessert. Bevorzugt umfasst der Plasmabehandlungsschritt b) ferner einen Behandlungsschritt mit einem Inertgas vor der Sauerstoffbehandlung.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 ist eine vereinfachte Darstellung eines Cu-Zn-Legierungssystems mit einer Oxidschicht vor Plasmabehandlung der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine vereinfachte Darstellung eines Cu-Zn-Legierungssystems mit einer verbesserten Oxidschicht nach Plasmabehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt eine Fließbettbasisanordnung, die im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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4a ist eine Querschnittsansicht eines Metalleinsatzes vor Behandlung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wobei der Metalleinsatz Gewinde in wenigstens einem Teil seiner äußeren Oberfläche enthält.
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4b ist eine maskierte Form des in 4a gezeigten Metalleinsatzes.
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4c ist eine Querschnittsansicht des in 4b gezeigten maskierten Metalleinsatzes nach Beschichtung eines Haftpolymers gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4d zeigt den mit einem Gewinde versehenen Metalleinsatz gemäß der vorliegenden Erfindung nach Entfernen der Maske und Überspritzen eines Kunststoffmaterials.
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5a ist eine Querschnittsansicht eines Metalleinsatzes vor einer Behandlung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wobei der Metalleinsatz einen inneren Gewindebereich in wenigstens einem Teil seiner inneren Oberfläche enthält.
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5b ist eine maskierte Form des in 5a gezeigten Metalleinsatzes.
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5c ist eine Querschnittsansicht des in 5b gezeigten maskierten Metalleinsatzes nach Beschichtung eines Haftpolymers in unmaskierten Bereichen gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5d zeigt den mit einem Gewinde versehenen Metalleinsatz gemäß der vorliegenden Erfindung nach Entfernen der Maske und Überspritzen eines Kunststoffmaterials.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf die Aufgabe des Erhöhens der Haftung zwischen Metall- und Kunststoffteilen der Anschlussstückelemente und Installationseinheiten, um deren Beständigkeit gegenüber radialen Torsionen zu stärken und ein Kriechen derselben insbesondere beim Montieren der Anschlussstückelemente in Rohranwendungen zu verhindern.
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Es ist bekannt, dass das Auftragen eines geeigneten Polymers auf metallische Oberflächen von Kupplungselementen vor einem Überspritzen beträchtlich die Torsions-Kriech-Beständigkeit ebenso wie Abdichtungseigenschaften gegenüber einem Hochdruckfluidfluss erhöht. Aufgrund der Komplexität ihrer Formen ist es allgemeine Praxis im Stand der Technik, solche Kopplungsgegenstände in einer Fließbettpulverbeschichtungsvorrichtung zu beschichten.
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Alternative Wege, wie eine elektrostatische Pulverbeschichtung der metallischen Teile, sind in ihrer Anwendung sehr begrenzt, da die Pulver auf dem gewünschten Teil der komplex geformten Geometrie des Metallgegenstands gesprüht werden müssen, während es wesentlich ist, dass die Pulver elektrostatisch aufladbar sind. Die Fließbettpulverbeschichtungs- oder Eintauchbeschichtungsverfahren sind vielmehr geeignet, da sie die Verwendung jeder Art von Polymeren bei der Beschichtung eines Gegenstands mit irgendeiner komplexen Form und Abmessung erlauben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Beschichtungsdicke im Bereich von 100–400 μm bevorzugt. Um diese Aufgabe zu erreichen, können Teilchengröße und Fließgeschwindigkeit der Polymerpulver und möglicherweise Dauer des Beschichtungsverfahrens in der Fließbettkammer gemäß der Routinepraxis im Stand der Technik optimiert werden.
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Sich nun beziehend auf die vereinfachte Zeichnung von 3 ist das in der vorliegenden Erfindung involvierte Fließbett bevorzugt ausgerüstet mit einem unteren und einem oberen Gehäuse haltend Druckluft bzw. Polymerpulver. Zwischen den Gehäusen ist ein Distributor angeordnet, um den Luftstrom durch das obere Gehäuse einzustellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll das zu beschichtende Metallteil auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungspolymers erwärmt werden. Der Metallgegenstand des Anschlussstückelements kann vor oder nach dem Fließbettverfahren erwärmt werden, um die Polymerpulver auf der Oberfläche des Metallgegenstands zu schmelzen.
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Bezüglich der Haftung von Polymeren auf metallischen Oberflächen ist es bekannt, dass Carboxylgruppen (-COOH) der Polymere als Lewis-Säure fungieren, während die Oxidschicht auf dem Metall als Lewis-Base fungiert. Durch Transfer von Elektronen zur Carboxylgruppe wird eine kovalente Bindung zwischen Polymeren und Metalloberflächen ausgebildet. Daher kann eine Bildung einer Oxidschicht auf der Metalloberfläche, auf der das Polymer zu beschichten ist, sehr vorteilhaft sein. Es gibt stets eine natürliche Oxidschicht auf den Metalloberflächen mit variabler Schichtdicke und Zusammensetzung. Diese Dicke und Zusammensetzung hängen von der Feuchtigkeit und der Temperatur der Verhältnisse ab.
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Eine Veränderung der Zusammensetzung der Oxidschicht kann die Festigkeit und Beständigkeit der Haftung zwischen Metalloberflächen und gepfropften Polymeren begünstigen. Ausgehend von dieser Grundidee haben die Erfinder erforscht und erkannt, dass eine Behandlung der metallischen Kopplungselemente in einer Vakuumplasmakammer mit Sauerstoff vor dem Pulverbeschichten in dem Fließbett ausgezeichnete Hafteigenschaften in Metall-Polymer-Zwischenschichten bereitstellt, was die Torsionsbeständigkeit beträchtlich erhöht und Kriechprobleme eliminiert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Vorbehandlungsverfahren, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, mittels eines zweistufigen Verfahrens durchgeführt, wobei der Gegenstand zunächst mit einem Inertgas gefolgt von einer Sauerstoffbehandlung, wie oben definiert, behandelt wird.
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Die Erfinder haben ebenfalls erkannt, dass die Anschlusstückelemente mit metallischen Teilen hergestellt aus Cu-Zn-Legierungen, wie Messing, sehr geeignet sind zum Beaufschlagen des obigen Verfahrens aufgrund der in der folgenden Beschreibung erklärten Gründe.
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Eine Oberflächenstruktur von Cu-Zn-Legierungssubstraten, wenn eine Oxidation durchgeführt wird, kann eine Schicht bestehend hauptsächlich aus Oxiden von Zink und Kupfer enthalten. Jedoch resultiert eine Oxidation von Kupfer in einer zweiphasigen Oxidschicht bestehend aus Cu2O und CuO. Auf der anderen Seite erzeugt eine Oxidation von Zink hauptsächlich ZnO. Trotz der Tatsache, dass all diese Oxide eine Haftung, wie oben erwähnt, verbessern, liefert jedes derselben unterschiedliche Affinitäten für Polymermaterialien. CuO ist als ein Oxidationszustand von Kupfer bekannt, der eine höhere Stabilität verglichen mit Cu2O aufweist. Daher kann Cu2O als bevorzugter für Haftzwecke betrachtet werden.
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Neben diesen Tatsachen liefert ZnO die höchste Affinität für eine Haftung gegenüber mit Maleinsäureanhydrid gepfropften polymeren Materialien, wie mit MAH gepfropften Thermoplasten. Somit besteht eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Beschichten von Polymeren auf dem metallischen Teil eines Anschlussstückelements hergestellt aus Cu-Zn-Legierung bereitzustellen, wobei das metallische Teil mit einer selektiven Oxidation zum Erhöhen des ZnO-Anteils und zum Reduzieren der Menge von CuO so weit wie möglich behandelt wird.
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Im Verlaufe der Entwicklung eines solchen Verfahrens zum Erzielen der obigen Aufgaben wurde gefunden, dass ein Exponieren der Cu-Zn-Legierung gegenüber einer zweistufigen Plasmabehandlung eine schnelle Reinigung der Legierungsoberfläche und eine Bildung der Oxidschichten CuO, Cu2O und ZnO bereitstellte. Die Erfinder haben ferner bemerkt, dass die Plasmabehandlung, wie sie im Umfang der Erfindung vorgesehen ist, eine selektive Oxidation von Cu und Zn erlaubt, was eine Konzentration von ZnO im Verhältnis stärker als diejenige von CuO und Cu2O erhöht. Es wurde ferner beobachtet, dass ein Cu-Gehalt in der obersten Oberfläche der Legierung stärker einem Oxidationszustand durch Cu2O relativ gegenüber CuO unterlag. Dies impliziert eindeutig einen der Vorteile der Erfindung mit ausgezeichneter Selektivität beim Bereitstellen einer Oxidschicht vorherrschend umfassend ZnO, was entscheidende Vorteile in Bezug auf die Hafteigenschaften, wie oben ausgeführt, hat.
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Die Plasmabehandlungsausrüstung, die im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein Fach zum Begründen eines versiegelten Niederdruckmediums und von Elektroden positioniert um dieses Fach einschließen. Die Ausrüstung umfasst ferner einen Reaktor, eine Energieversorgung und eine Vakuumpumpe, wie sie herkömmliche in vielen Anwendungen verwendet werden. Die Energieversorgung kann in der Form von RF-(Radiofrequenz), LF-(Niederfrequenz) oder MW-(Mikrowellen)-Versorgung sein, wie es Spezialisten auf dem Gebiet gut bekannt ist.
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Gemäß dem ersten Verfahrensschritt werden metallische Teile in den Plasmareaktor eingesetzt und der Innendruck des Reaktors durch Beaufschlagung eines Vakuums abgesenkt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Druck auf einen Wert zwischen 0,05 und 0,30 mbar, bevorzugter auf einen Wert zwischen 0,10 und 0,12 mbar reduziert. Dann wird der Innendruck des Reaktors auf einen Wert zwischen 0,10 und 0,50 mbar, bevorzugter 0,20–0,30 mbar, durch Injizieren eines Inertgases in den Reaktor erhöht. Argon ist ein bevorzugtes Inertgas zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Das Inertgas, bevorzugt Argonplasma, wird auf die Proben für wenigstens 5 Minuten beaufschlagt, bevorzugter wenigstens 10 Minuten und am bevorzugtesten 15 Minuten. Es wird verstanden, dass die Dauer der Plasmabehandlung länger oder kürzer sein kann als die oben erwähnten Behandlungsintervalle, abhängig von der Menge an Verunreinigungen und Schmutz auf der Oberfläche. Ferner kann die Energie, die in diesem Zeitraum beaufschlagt wird, im Bereich von 50–2000 W sein, abhängig vom Volumen des Reaktors. Im zweiten Verfahrensschritt wird das Inertgas entfernt und synchron begonnen, Sauerstoff in den Reaktor zu injizieren, und der Sauerstoff wird auf die Proben für etwa 10 Minuten, bevorzugter 20 Minuten, durch Beaufschlagung einer Energie von etwa 100 W beaufschlagt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Mediumdruck während der Sauerstoffbehandlung auf einen Wert zwischen 0,10 und 0,20 mbar eingestellt. Später wird der Innendruck des Reaktors auf den atmosphärischen Druck erhöht und die Proben, deren Oberfläche modifiziert sind, werden als fertig für ein Beschichtungsverfahren in einem Fließbett erhalten. Im Falle einer Messingoberfläche wird eine Schicht im wesentlichen aus Zinkoxid mit der Plasmabehandlung der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise erhalten.
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Der erste Schritt des offenbarten Verfahrens, der unter Vakuum mit Exposition gegenüber Inertgas durchgeführt wird, liefert ein effektives Entfernen der Verunreinigungen und eine Oberflächenaktivierung der Kupfer-Zink-Legierung. Mit der Wirkung des Inertplasmas wird eine physikalische Ablösung der Verunreinigungen auf der Probenoberfläche auf eine schnelle und effiziente Art und Weise erreicht. Das in situ-Oberflächenreinigen wird während der Sauerstoffplasmabehandlung fortgeführt, da die Verunreinigungen gedrängt werden, einer Oxidationsredaktion zu unterliegen, was in einem zusätzlichen Reinigungseffekt resultiert. Daher ist die Erfindung insbesondere vorteilhaft in dem Falle, dass eine übermäßige Menge an Schmutz auf der Probenoberfläche vorliegt.
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Um den Effekt der zweistufigen Plasmabehandlung auf einer Kupfer-Zink-Struktur zu zeigen, wurde eine Electron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA) sequentiell auf einer Probe vor und nach Plasmabehandlung durchgeführt. In der Analyse wurden Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Kupfer- und Zinkgehalte durch Verwendung einer Mg-K-alpha-Quelle untersucht. Tiefenanalysen wurden für alle Proben durch Bombardieren mit Argonionen durchgeführt. In der erwähnten Ionenbombardementbehandlung wurden Parameter von Energie (1000 eV) und Zeit (3 Min.) für jeden Zyklus stabilisiert. Gemäß den in 1 und 2 gezeigten Ergebnissen wird eine ausgezeichnete Oxidation der Legierung in einer ausgewählten Art und Weise erhalten. Demzufolge ist die relative Menge des Zinkoxids beträchtlich erhöht, während die Kupferoxide einer dramatischen Absenkung aufgrund der Plasmabedingungen unterliegen. Die Analyse bestätigt die vorgestellten Vorteile in Bezug auf die selektive Oxidation (unter Förderung von ZnO) und Reinigung der Oberfläche ohne irgendeine Notwendigkeit von weiteren Reinigungsmitteln. Die Erfinder berichten, dass ein Effekt der Plasmabehandlung verbessert wird, wenn die Probe näher an den Elektroden ist.
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Der anschließende Schritt des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein Auftragen eines Haftpolymers auf den metallischen Teil des Anschlussstückelements ein, welcher Teil wie in den obigen Verfahren behandelt ist. Das Haftpolymer, wie es hierin bezeichnet wird, ist bevorzugt von thermoplastischer Natur. Im Verlauf des Optimierens und Auswählens der geeigneten Polymermaterialien, die auf eine metallische Probe zu beschichten sind, haben die Erfinder erkannt, dass, wenn das Polymer mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ist, die Haftleistung weiter verbessert wird. Die bevorzugten Polymere sind mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polyolefine (PP-g-PO), die eine zufriedenstellende Haftung sowohl mit der zu beschichtenden metallischen Oberfläche als auch den anschließenden Kunststoffen, die übergespritzt werden, bereitstellen können. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden erhalten, wenn mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polypropylen (PP-g-MAH) oder mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polyethylen (PE-g-MAH) als das Haftpolymer verwendet wird. Das Beschichtungsverfahren wird in einem Fließbett enthaltend dispergierte Teilchen des Haftpolymers durchgeführt, bevorzugt mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 500 μm. Unter Berücksichtigung, dass die obigen Polymere kommerziell mit einer Teilchengröße von etwa 3 mm verwertet werden, kann es notwendig sein, diese in die gewünschte Teilchengröße vor der Fließbettanwendung zu granulieren.
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Um eine Polymerstruktur bereitzustellen, die eine bessere Haftung mit metallischen Teilen erlaubt, insbesondere mit Cu-Zn-Substraten, wird erwähnt, dass ein Modifizieren der Polymere mit Maleinsäureanhydrid überraschende Ergebnisse für mit Plasma behandelte Legierungen ergibt. Dieses Merkmal wird der besseren Wechselwirkung von MA mit Metallen, behandelt gemäß der vorliegenden Erfindung, zugeschrieben. Nicht polare Hauptkette und gepfropfte polare Ketten sind thermodynamisch inkompatibel. Als eine Folge sind polare verzweigte Ketten aktiv auf der Oberfläche des Polymers gelegen, was in einem Beitrag zu dem gewünschten Hafteffekt resultiert.
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Metallische Komponenten von Anschlussstückelementen, im allgemeinen mit komplexen geometrischen Formen, können vor oder nach dem Fließbettbeschichtungsverfahren erwärmt werden. Ein Erwärmen des Gegenstands vor einem Eintauchen in das Fließbett ist besonders bevorzugt. Ein Beschichtungsverfahren von 2–10 Sekunden ist typischerweise ausreichend.
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Das Metallteil des Anschlussstückelements kann innere oder äußere Gewinde in der Form eines herkömmlichen Einsatzes aufweisen, wie es in 4a–4d und 5a–5d gezeigt ist. Die Gewinde können in einer oder beiden Seiten des ringförmigen Gegenstands sein. Kunststoffe können auf einige bestimmte Regionen des in 4d und 5d veranschaulichten Metallteils geformt sein. Das neue Verfahren der vorliegenden Erfindung ist sehr geeignet zum selektiven Beschichten der Haftpolymere lediglich auf solche Bereiche, die mit injizierten Kunststoffen in Kontakt gebracht werden. Diese Aufgabe wird erreicht durch Maskieren der geeigneten Regionen, wo Haftpolymer nicht gewünscht ist. Unter Bezugnahme auf 4b und 5b ist eine veranschaulichende Maskierung als eine spezielle Kappe veranschaulicht, die auf die Gewindebereiche des Metalleinsatzes geschraubt ist. Das anschließende Beschichtungsverfahren in dem Fließbett liefert eine Haftschicht lediglich im nicht maskierten Bereich, wie es in 4c und 5c gezeigt ist.
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Die Maske wird dann entfernt, um den Metalleinsatz zur Fabrikation eines Anschlussstückelements herzustellen. Anschließend wird der Metalleinsatz einem Kunststoffformen unterzogen, wo das Metallteil mit einem Kunststoffteil kombiniert wird. Eine beispielhafte Veranschaulichung, in der Form eines Nippels, ist in 6 gezeigt. Demzufolge wird ein Nippel mit einem Kunststoffteil (1) aufnehmend einen Metalleinsatz (2) bereitgestellt, wobei eine Haftpolymerzwischenschicht (3) in dem Metall-Kunststoff-Kontaktbereich bereitgestellt ist. In einer bevorzugten Anwendungsweise wird der Metallgegenstand zur homogenen Verteilung der Polymere vor einem Überspritzen des Kunststoffmaterials gehärtet.
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Wenn überlegene Hafteigenschaften in dem zuvor erwähnten Kontaktbereich erlangt werden, werden die Kriech- und Versiegelungsprobleme beträchtlich eliminiert. Die folgenden Beispiele werden lediglich zur Veranschaulichung der vorteilhaften technischen Effekte der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Beispiel 1
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Ein Paar von Metallplatten, hergestellt aus Messing, wurden in einem Plasmareaktor zunächst mit Argon und dann, nach Evakuierung des Raums, mit Sauerstoff behandelt, um deren Oberflächen zu modifizieren. Die Metallplatten wurden dann erwärmt und in einem Fließbett eingetaucht, das mit PP-g-MAH-Partikeln gefüttert wird, um eine Polymerschicht auf den Metalloberflächen bereitzustellen. Dann wurden die Metallplatten aus dem Fließbett herausgenommen und bei 200°C für etwa 5 Minuten gehärtet, um die anhaftenden Polymerteilchen zum homogenen Dispergieren der geschmolzenen Schicht zu schmelzen. Die Metallplatten wurden dann in einem Teilabschnitt derselben zusammen mit der Beaufschlagung einer Heißpresse überlagert, wobei das Paar von Metallplatten sich ineinander verklemmte, um einen integrierten Körper zu bilden.
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Folgend dem obigen Verfahren wurden fünf Gruppen von Proben, jede Gruppe enthaltend neun Paare von Metallplatten, hergestellt. In jeder Gruppe wurden sieben der Paare der Metallplatten (Plasma A, B, C, D, E, F, G) folgend dem obigen Verfahren hergestellt, wohingegen zusätzlich zwei Paare von Platten (Kontrolle A und B) ohne Beaufschlagung der Plasmabehandlung hergestellt wurden. Die Proben wurden Zug-Walz-Scher-Festigkeitstests gemäß ISO 4587-Standards unterzogen durch Beaufschlagen einer Spannung von zwei sich gegenüberliegenden Enden des integrierten Körpers. Abmessungen der Metallplatten und der sich überlappenden Klemmbereiche zwischen diesen Platten wurden wie in ISO 4587-Standards beschrieben angeordnet. Die Werte der Bruchkräfte (N) gerade zum Zeitpunkt des Bruchs jeder Plattenkombination wurden aufgezeichnet. Testergebnisse sind in Tabelle I gegeben. Tabelle I. Zug-Walz-Scher-Festigkeitstest
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Beispiel 2
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Fünf Gruppen von Anschlussstückverbindungen, jeweils enthaltend vierundzwanzig Proben, wurden bereitgestellt. Die erste Gruppe der Anschlussstückverbindungen wurde hergestellt aus einem Metalleinsatz und einem Kunststoffteil, wobei der Metalleinsatz nicht mit irgendeinem Haftpolymer beschichtet wurde. Die zweiten und dritten Gruppen wurden gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Metalleinsatz nicht mit Plasma behandelt wurde. Die vierten und fünften Gruppen wurden folgend einem identischen Verfahren mit Beispiel 1 hergestellt. Die Proben wurden einem Druck-Leckdichtigkeits-Test gemäß ISO 15874-3-Standard ausgesetzt. In jeder Gruppe wurde die Anzahl an Proben, die den Dichtigkeitstest passierten, aufgezeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gegeben. Tabelle II. Zug-Walz-Scher-Festigkeitstests
| Gruppe | Probe | Anzahl an Proben | Proben, die den Test passierten |
| 1 | Anschlussstückverbindungen, hergestellt mit Metalleinsätzen, die nicht mit PP-g-MAH beschichtet wurden | 24 | 0 |
| 2 | Anschlussstückverbindungen, hergestellt mit Metalleinsätzen beschichtet mit PP-g-MAH | 24 | 15 |
| 3 | Anschlussstückverbindungen, hergestellt mit Metalleinsätzen beschichtet mit PP-g-MAH | 24 | 15 |
| 4 | Anschlussstückverbindungen hergestellt mit plasmabehandelten Metalleinsätzen, die mit PP-g-MAH beschichtet sind | 24 | 24 |
| 5 | Anschlussstückverbindungen, hergestellt mit plasmabehandelten Metalleinsätzen, die mit PP-g-MAH beschichtet sind | 24 | 24 |
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Um die Ergebnisse zusammenzufassen, verbesserte die Plasmabehandlung vor dem Auftragen des Haftpolymers in großem Maße die Haftleistung zwischen den Metall- und Polymeroberflächen. Die Plasmabehandlung hat ebenfalls die Leckdichtigkeit der Proben verbessert. Reproduzierbare Proben wurden mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten. Die Ergebnisse waren konsistent und genau. Es wurde ebenfalls realisiert, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr vielversprechend ist zum Erhalten eines Anschlussstückelements, wobei Metallteile fest an die Kunststoffteile anheften und Kriech/Leckageprobleme vorteilhafterweise eliminiert werden. Weitere Aspekte und Vorteile des vorliegenden Erfindung sollten Fachleuten auf dem Gebiet angesichts der obigen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich sein.
