DE1546866A1 - Verfahren zur Herstellung einer ein geringes Haftvermoegen aufweisenden verschleissfesten Flaeche - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer ein geringes Haftvermoegen aufweisenden verschleissfesten Flaeche

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Description

Mappe 19827 - ür.F/hr
öaee 484
BßSOHRiälBÜIiS zur Patentanmeldung der
Firma CHROMIUM CORPORATION OP AiiSRICA, Wat er bury, Connecticut /V0St0Ao
betreffend
Verfahren zur Herstellung einer ein geringes Haftvermögen aufweisenden vereehleiasfeaten Fläche*
Priorität: 11« Dezember 1963 - V.3t»A,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer veraohleieefesten Oberfläche von geringem Haftvermögenο
In vielen Anwendungsbereichen aoll eine Vorrichtung mit einer Oberfläche von geringem Haftvermögen gegenüber anderen Stoffen verwendet werden. Zur Behandlung, Formung und Führung verschiedener Stoffe werden auf zahlreichen industriellen Gebieten Walzen verwendet. Viele dieser Arbeitevorgänge erfordern ein minimales Anhaften des behandelten Stoffes an der Walzenoberflache 9 Dieβ kann durch Verwendung von Walzen mit geringem Haftvermögen der Oberfläche erreicht
BAD ORIGINAL
00 9851/1586
werden« Derartige Rollen werden bei der Verarbeitung von Stoffen, einschliesslich Papier, Tuch, Gummi, Plastikbahnen, Fasern und dergleichen verwendete Fluorinierte Kohlenwasser sto ff-Polymere in fester Form, weisen ein geringes Haftvermögen auf, jedoch kann das behandelte Material an diesen Walzen anhaften, so dass beim ständigen Gebrauch die Oberfläche ihr geringes Haftvermögen verliert*
Derartige Walzen bedürfen einer intermittierenden oder ständigen Behandlung zur Entfernung von an deren Oberfläche angesammeltem Material, um auf diese i/eise die das Haftvermögen betreffenden Oberflächeneigenschaften wieder herzustallen ο Es wäre besondere vorteilhaft, das anhaftende Material ständig von der Walzenoberfläche zu entfernen. Bis jetzt ist jedoch kein praktisch zufriedenstellendes Verfahren bekannt, um einen Materialabtrag an Fluorkohlenstoff-Polymer-Oberflachen zu verhindern Eine physikalische Entfernung der Ablagerung, beispielsweise mit einem Spachtelmesser, weist den Nachteil auf, dass die Oberfläche stark abradiert und die erwünschtermässen glatte Oberfläche (mit entsprechendem geringen Haftvermögen) zerstört wird« Zweck der Erfindung ist die Schaffung von yerschleissfesten Oberflächen mit einem sehr geringen Haftvermögen, Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung von Walzen mit geringem Haftvermögen, welche dergestalt zu betreiben sind, dass die Oberfläche über eine lange Arbeiteperiode ihre geringe Haftfähigkeit beibehält. Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung derartiger, ein geringes Haftvermögen aufweisender Walzen«,
Die Erfindung bezieht sich in gewisser Hinsicht auf ein Verfahren zur Herstellung einer neuartigen Oberfläche auf einer Unterlage mit sehr geringem Haftvermögen und guten
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Verschleisseigenschaften und ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: Herstellung einer zahlreiche im wesentlichen gleichförmig verteilte Eintiefungen und Vorsprünge aufweisenden Strukturtoberfläche aus Chrom auf der Unterlage ο Aufbringung eines dünnen gleichförmigen Niederschlages aus Pluorkohlenstoff-Polymer auf die Strukturoberfläche, Beheizung der Strukturoberfläche auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Pluorkohlenstoff"Polymers, wobei ein stetiger Film aus Fluorkohlenstoff «Polymer auf der Strukturoberfläche gebildet wird und Entfernung des Filmes von den VorSprüngen, wobei eine ein geringes Haftvermögen aufweisende Oberfläche aus diskreten Einschlüssen von im wesentlichen gleichförmig über den stetigen Film aus Fluorkohlenstoff-Polymer verteiltem Chrom entsteht und das Chrom 0,01 bis 30 i° des Bereiches der das geringe Haftvermögen aufweisenden Oberfläche bildet*
Gremäss einer praktischen Aueführungsform der Erfindung kann auf einer Unterlage eine Strukturfläche aus Chrom gebildet werdenc Die Unterlage kann vorzugsweise eine Walze seine Die Walze, auf welcher die Chromoberfläche gebildet wird, kann aus Metall, insbesondere Eisen oder Stahl, be« stehen« Die Chromstrukturflache kann auf der Metallwalze durch Chromplattierung hergestellt werden, und zwar entweder unmittelbar oder über einer Kupfer-Nickel-Unterschicht; die Strukturgebung der auf diese Weise gebildeten Fläche erfolgt durch Anblasen, Aufrauhen und dergleichen. Wahlweise kann die. Metallwal ze vor der Chromplattierung mit einer Struktur versehen werden, welche die Chromstruktur= fläche bildete In jedem Pail kann Chrom auf die Metallwalze bis zu einer Dicke von etwa 0,01 bis 0,5 mm entsprechend Üblichen Verfahren zur Hartverchromung aufplattiert werden.
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Das Chrom kann vorzugsweise vor der Strukturgebung plattiert werden, und die Strukturgebung kann vorzugsweise durch Anblasen der plattierten Oberfläche mit einem Schleifmittel durchgeführt werden0 Bas Anblasen kann durch einen Luftstrom, 'durch ein Zentrifugalflügelrad oder dergleichen durchgeführt v/erden. Das Schleifmittel kann vorzugsweise aus feinem Korn von etwa 60 bis 80 Masseinheiten bestehen* Das Schleifmittel kann vorzugsweise aus Aluminiumoxyd, Schmirgel, !Carborundum und dergleichen bestehen,, Die angeblasene oder in anderer Weise mit einer Struktur versehene Oberfläche kann eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung von Vorsprüngen und Eintiefungen aufweisen, wobei die VorSprünge etwa 0,002 bis 0,15 mm höher als die Eintiefungen seia könnenc Auf Wunsch kann die Oberfläche poliert werden, wobei eine geringe Abflachung der Vorsprünge in Plateauebenen erfolgt, um eine Oberflächenbehandlung nach Art einer offenen Struktur zu erzeugen„
Vor der Anwendung des Fluorkohlenstoff-Polymers kann die plattierte Chromwalze vorzugsweise gesäubert und entgast werden. Eine Säuberung ist durch Abspritzen, Abwischen oder ähnliche Verfahren mit einem geeigneten Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, durchführbar, worauf ein entfettendes Lösungsmittel, beispielsweise Trichloräthylen, Benzen, Naphtha und dergleichen verwendet wird. Die plattierte Walze kann dann entgast werden, um darin enthaltenen Was» serstoff auszutreiben; die Entgasung kann vorzugsweise durch Erhitzung der Walze über eine Stunde und vorzugsweise eine Erwärmung über 6 Stunden bei etwa 90 bis 950O erfolgen. Nach einer Abkühlung kann die Oberfläche vorzugsweise mit einem entfettenden Lösungemittel gespült werden«
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BAD ORiQiNAL
Nach der Strukturgebung, Entgasung, Säuberung kann die Oberfläche mit einsm Fluorkohl eiistoff-Polymer beschichtet werdenj ein derartiges Polymer ist vorherrschend aus Fluor und Kohlenstoff mit höchstenfalls geringen Mengen anderer Elemente, beisipielsweiss Wasserstoff, Chlor und dergleichen zusammengesetztο Beispiele bevorzugter Fluorkohlenstoff-Polymere sind Tetrafluoräthylen- und Hexafluorpropylen-Polymere, Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymere, Monochlorotrifluoräthylen-Polymere und ähnliche Stoffe» Bevorzugte Fluorkohlenstoff-Polymere sind solche, welche bei einer Temperatur von etwa 175 bis 40O0O, vorzugsweise 285 bis 3450C zusammenfliessen oder schmelzen. Copolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen sind wegen ihrer hervorragenden Sohraelzfähigkeit, Fliessfähigkeit und ihrem geringen Haftvermögen besonders vor zuziehen „
Auf die Strukturoberfläche kann vorzugsweise ein dünner Niederschlag aus Fluorkohlenstoff-Polymer aufgebracht wer« denο Der dünne Niederschlag kann ausreichen, um eine end» gültige Filmdicke von etwa 0,05 bis 0,15 mm zu erzeugen, wobei die grösstβ Filmdicke über den Eintiefungen der Strukturfläche auftritt» Dies entspricht einer Auftragung von etwa 0,15 bis 5 g anFluorkohlenstoff«Polymer pro dm der Walzenoberfläche.
Die in wünschenswerter Weise dünnen Niederschläge können durch Aufsprühen, Wischen oder Aufstäuben des Fluorkohlenatoff-Polyraerg über die Strukturfläche der Walze erzeugt werden. Die Walze kann auoh erwärmt und in ein flüssigeβ Bad des Fluorkohlenstoff-PoIyraers eingetaucht werden« Elektrische Aufsprüfverfahren, bei welchen die Walze auf Brdpotential liegt und Tellohen aus pulverformige« Fluor» kohlenstoff-Polymer mit einem Ladungapotontial von 90 KV
BAD ORIGINAL
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O CSJ
oder höher aufgesprüht werden, sind besonders -vorteilhaft„ Auf Wunach kann Pluorkohlenstoff«Polymer auf die Strukturoberfläohe durch heisse Walzen unter Druck aufgebracht werden„ Besonders vorteilhaft ist das Aufsprühen einschliesslich des elektrostatischen AufsprÜhenSo
Das Fluorkohlenstoff-Polymer kann vorzugsweise in feinverteilter Form, beispielsweise als feines Pulver, flüssige Dispersion und dergleichen mit einer Teilchenabmessung in der Grossen Ordnung von 1 bis 100 Millimikron, vorzugsweise 1 bis 20 Millimikron, aufgebracht werden. Eine flüssige Dispersion aus Fluorkohlenstoff-Polymer kann verwendet werden, insbesondere eine wässrige Dispersion mit einem Gehalt von 40 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 50 i» Fluorkohlenstoff-Polymer; etwa 0,5 $> eines Trocknungszu=» satzes, vorzugsweise ein AlkylarylsuIfonat, beispielsweise in Form von Dodecylbenzylsulfonat, und 0,1 fc Konservierungsmittel, vorzugsweise Natriumbenzoat, sind ebenfalls ent» halten ο Derartige flüssige Dispersionen können auf die Strukturfläche mit einem geeigneten Gerät aufgebracht wer» den* Vorzugsweise bei Anwendung des iluorkohlenstoff=· Polymers als Dispersion wird vor der weiteren Behandlung der flüssige Dispersionsbestandteil, beispielsweise durch Lufttrocknung, entfernt·
In Nachfolge zu dem Aufbringen des dünnen Niederschlages des Fluorkohlenstoff-Polymers kann die Walze typiaoherweise ein kreideartiges weisses Aussehen aufweisen, da einzelnt Teilchen des Polymers vorliegen0 Das Polymer kann in Form eines stetigen Filmes zusammengeschmolzen werden, indem die Oberfläche der Waise auf eine Temperatur von 25 bis 6O0C höher als die bliese- oder Schmelztemperatur des Polymers erwftrmt wird, deho auf etwa 200 bis 4250O, vorzugsweise 315
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bis 3450Co Diese Temperatur wird vorzugsweise über 10 bis 15 Minuten aufrechterhalten, biß die Oberfläche glatt, glasiert und stetig erscheint.
Um die erfindungsgemäase verschleissfeste Oberfläche von geringer Haftfähigkeit zu erzeugen, kann es sich als notwendig erweisen, einen Abschnitt des Fluorkohlenstoffe Polymere zu entfernen, wobei die Voreprünge der Chrora«- strukturfläche freigelegt werden. Die Entfernung des überschüssigen Fluor kohlenstoff-Polymers kann durch Riemenlederung, Reiben, Schleifen, Schaben und dergleichen erfol·= gen ο Vorzugsweise kann die Oberfläche mit einer Honmaschine unter Verwendung von feinkörnigen Honsteinen abgerieben werden« Vorzugsweise kann ein Schmiermittel während des Abreibens verwendet werden o
Das mittels des erfindungsgemässen Verfahrene hergestellte Erzeugnis kann eine Unterlage mit einer darauf gebildeten Oberfläche von geringem Haftvermögen umfassen, welche diskrete Einschlüsse von Chrom aufweist; diese Einschlüsse sind im wesentlichen gleichförmig Über einen stetigen Film aus Fluorkohlenstoff-Polymer verteilt, wobei das Chrom 0,01 bis 30 i» des Bereiches der zusammengesetzten Abweisfläche aufweist.
Aueführungsbe iep iel
Eine Stahlwalze wurde gereinigt und Chrom durch ein übliches Verfahren aufplattiert9 bis eine gleichförmige Schichtdicke von 0,07 bis 0,1 mm erreicht war. Die plattierte Fläche wurde dann leicht mit einem Schleifriemen abgerieben» um eine Ebenmässlgkeit herzustellen« Die Oberfläche wurde gleichförmig und progressiv bei einer Drehung Über 30 Minuten
BAD
009851/1586
Patentansprüchel
Ι» Verfahren zur Herstellung einer versohleissfesten Oberfläche von geringem Haftvermögen auf einer Unterlage, gekennzeichnet durch Herstellung einer eine Struktur aufweisenden Ohromoberfläche mit zahlreichen im wesentlichen gleichförmig verteilten Bintiefungen und VorSprüngen auf der Unterlage* Aufbringung eines dünnen gleichförmigen Niederschlages aus Fluorkohlenstoff-Polymer auf der Strukturfläche, Aufheizung der Strukturfläche auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Fluorkohlenstoff-PoIymere unter Bildung eines stetigen Filmes aua Fluorkohlenstoff-Polymer auf der Strukturoberfläche und Entfernung des Filmes von den VorSprüngen, wobei eine Abweisoberfläche mit diskreten Üinschlussen aus Chrom gebildet wird, die im wesentlichen gleichförmig über einen stetigen Fluorkohlenstoff-Polymerfilm verteilt sind, und wobei das Chroro 0,01 bis 30 7°- des Bereiches der Abweisf lache ausmachte
2ο Verfahren nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage eine Metallwalze istο
3o Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Chrom bestehende Struktüroberfläche durch Aufplattierung von 0,01 bis 0,5 mm Chrom auf die Unterlage und Sandstrahlen der aufplattierten Chroraoberflache hergestellt wirdc
4-0 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge der Ohrometruktüroberfläohe 0,002 bis 0,15 mm höher als die Eintiefungen sind.
BAD ORIGINAL
0Ü9851/1S36

Claims (1)

  1. mit Aluminiumxyd (Körnung Wr0 60} unter Verwendung eines Kompressor8 angeblasen, um eine Strukturehromoberfläche mit gleichförmig verteilten Vorsprängen und Eintiefungen zu erzeugen. Die Walze wurde gesäubert und entfettet sowie durch Erwärmung auf 1000O über 6 Stunden entgaste
    Nach völliger Reinigung mit Triohloräthylen wurde die Walze geerdet und fein verteiltes Tetrachloräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (unter dem Warenzeichen »Teflon PEP" verkauft) bei einer Aufladung auf ein positives Potential von 90 KV gleichmässig Über die Oberfläche mit Hilfe einer elektrostatischen Spritzpistole (vom Fabrikat Saraes Stajet) aufgesprühte Die Gesamtmenge an aufgebrachtem Fluorkchlenstoff «-Polymer betrug etwa 60 g entsprechend einer Auftragung
    ρ
    von 0,15 g pro dm .
    Die beschichtete Walze wurde danach auf 3150O erwärmt und über 10 Minuten auf dieser !Temperatur gehalten, wobei das Fluorkohlenstoff-Polymer zu einem glatten stetigen Film zerflösse Das Fluorkohlenstoff-Polymer wurde von den Vorsprüngen des Ohroms durch leichtes Ab Schleifer, mi-t einem Riemen entfernt, welcher eingelagertes Aluminium (Körnung Wr0 320) enthielt, so dass sich eine neuartig zusammengesetzte Abweisoberfläche mit etwa 3 -}> offenliegendem Chrom und 97 # Fluorkohlenstoff-Polymer ergab: Die behandelte Walze wies sehr zufriedenstellende Abweiseigenschaften auf. Zusätzlich konnte eine stetige Reinigung mit einem Spachtelblatt während der Anwendung der Walze durchgeführt werden, ohne dass die Abwe.isoberfläche zerstört wurde*
    BAD
    009851/1688
    1146866
    5o Verfahren riach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass der dünne Niederschlag aus Pluorkohlenstoff-Polyiner durch Auf sprühen von feinverteiltant Pluorkohlenstoff "Polymer aufgetragen wird.
    δο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturoherfläche auf eine Temperatur von 25 bis 6O0C über der Schmelztemperatur des jTluorkohlenstoff^Polymers aufgeheizt wird„
    7c Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorkohlenstoff-Polyraer aus einer Gattung gewählt wird, welche aus Polymeren von Setrafluor=* äthylen, Hexafluorpropylen, Monochlorotrifluoräthylen und Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen besteht0
    Qo Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7f dadurch gekennzeichnet, dass der stetige ?ilm aus Fluorkohlenstoff— Polymer eine Dicke von 0,05 bis 0,15 mm aufweist,,
    9ο Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorkohlenstoff-Polymer in einer Menge von 0,15 bis 5 g/dra aufgesprüht wird, dass die Strukturoberfläche auf eine Temperatur von 175 40O0O erwärmt wird und dass der hierbei gebildete Film eine Dicke von 0,05 bis 0,15 mm aufweisto
    . H. FINCKC, D1H.-INO. H. MHt DIPL-IHG. S. STAMEI
    BAD ORlQiHAt
    009651/1586
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