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Verfahren zur Pulverauskleidung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverauskleidung.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Pulverauskleidung,
wobei eine gleichförmige Mischung eines Pulvers eines synthetischen Polymeren und
einer spezifischen Kohlenstoff-Faser zum Anhaften an einer Fläche eines Substrats
gebracht wird, so daß selbst bei einem einstufigen Verfahren eine dicke Auskleidungsschicht
mit einer großen mechanischen Festigkeit erzielt wird.
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Bisher sind verschiedene Auskleidungsverfahren bekannt, z. B.
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die Auskleidung mit Hilfe von Folien, die Auskleidung mit Hilfe von
Dispersionen, die Pulverauskleidung usw. Die Pulverauskleidungsmethode hat den Vorteil,
daß organische Lösungsmittel nicht erforderlich sind und daß die Haftung der Auskleidungsschicht
am Substrat sehr groß ist. Als Pulverauskleidungsverfahren kennt man das Pulversprühverfahren,
wobei ein Polymerpulver auf ein Substrat gesprüht wird, welches auf eine Temperatur
oberhalb des Schmelzpunktes des synthetischen Polymeren erhitzt ist und wobei die
Beschichtung gesintert wird; ferner das elektrostatische Pulverauskleidungsverfahren,
bei dem ein Polymerpulver aufgeladen wird und elektrostatisch auf einem Substrat
abgeschieden wird und wobei die Beschichtung gesintert wird. Bei dem herkömmlichen
Pulverauskleidungsverfahren ist die Dicke einer in einer einzigen Stufe herstellbaren
Beschichtung gering. Daher ist es erforderlich, die Beschichtungs-Einbrennstufen
mehrmals zu wiederholen. Wenn die Dicke der Auskleidungsschicht groß ist, so werden
in der Auskleidungsschicht leicht Risse gebildet,
und zwar auf Grand
von Spannungen, welche durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung des synthetischen
Polymeren und des Substrats zustandckommen. ei den herkömmlichen Verfahren, insbesondere
bei dem elektrostatischen Pulverauskleidungsverfahren, ist es schwierig, die Auskleidungsstufen
zu wiederholen. Ein Polymeres vom Typ des Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren
eignet sich ausgezeichnet als korrosionsfestes Auskleidungsmaterial aufgrund seiner
hohen Korrosionsfestigkeit und aufgrund seiner Hitzebeständigkeit. Dabei beträgt
jedoch die Dicke der in einer Stufe des Pulversprühverfahrens herstellbaren Schicht
bis zu 200 - 300 Mikron. Es ist daher erforderlich, die Beschichtung und die Sinterung
mehrmals zu wiederholen, um Schichtdicken von mehr als 500 Mikron zu erzielen. Solche
Schichtdicken sind jedoch bei einer korrosionsfesten Auskleidungsschicht erforderlich.
Bei dem Pulversprahverfahren erfolgt der Sprühvorgang bei hoher Temperatur..
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Es ist daher nicht bevorzugt, diese Sprühborgänge öfters zu wiederholen.
Andererseits beträgt die Dicke einer nachdem elektrostatischen Pulverauskleidungsverfahren
herstellbaren Auskleidungsschicht etwa 100 - 150 Mikron. Vs ist relativ schwierig,
die Beschichtung nach dem herkömmlichen elektrostatischen PulveraushXeidun£sverfahren
zu wiederholen, da der ausgebildete FiSm eine elektrische Isolierwirkung entfaltet.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Pulverauskleidung zu schaffen, welches bei ausgezeichneter Fließfähigkeit in einer
Stufe eine dicke Beschichtung mit ausgezeichneten mechanischen Eigensachaften und
ohne Spannungsrissbildung liefert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Pulverauskleidungsverfahren
gelöst, bei dem ein Polymerpulver auf eine Oberflache eines Substrats aufgebracht
und gesintert wird, wobei 2 - 50 Gew.-% Kohlenstoff-Fasern mit einer Länge von weniger
als 1000 Mikron gleichförmig mit dem synthetischen -olymerpulver vermischt werden
und wobei diese Mischung zum Anhaften an dem Substrat gebracht wird.
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Der Grund, weshalb bei Zugabe der spezifischen Kohlenstoff-Fasern
die in einer Stufe anhaftende Menge des synthetischen F.unststoffpulvers erhöht
wird, ist nicht geklärt. Es wird jedoch angenommen, daß die Zunahme der anhaftenden
Kunststoffwenge durch die hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische i.eitfähigkeit
und durch die Verflechtung der Kohlenstoff-Fasern bewirkt wird. Dies ist an der
Tatsache e-rkenniar, daß durch Zusatz von Graphitpulver oder von Glasfasern der
gewünschte Effekt nicht erzielbar ist. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann jedoch durch diese Überlegungen nicht alleine erklärt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollten die Kohlenstoff-Fasern
eine Länge von weniger als 1000 Mikron und vorzugsweise eine Länge von 20 - 500
mikron und insbesondere von 150 - 200 Mikron haben. Verschiedenste bekannte Kohlenstoff-Fasern
kommen in Frage. Als Kohlenstoff-Fasern kommen faserige Materialien oder pulverige
Fasermaterialien, hergestellt durch Zerkleinern, in Frage, welche einen Kohlenstoffgehalt
von mehr als 90 Gew.-% aufweisen. Solche Kohlenstoff-Fasern können hergestellt werden
durch Verkohlung oder Graphitisierung eines organischen Ausgangsmaterials, z. B.
von Fasern des Jayon-Typs, des Polyacrylnitril-Typs, des Lignin-Typs, von Furfural
oder Pech oder dgl. in einer speziellen Atmosphare. Wenn die Länge der Kohlenstoff-Fasern
1000 Mikron iibersteigt, so erzielt man keine gleichförmige Mischung mit dem synthetischen
Kunststoff und die Pulverfließfähigkeit der Mischung ist beeinträchtigt.
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bs ist wichtig, daß der Kohlenstoff in Faserform vorliegt.
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Der gewünschte Effekt tritt nicht ein, wenn man Aktivkohlepulver oder
Graphitpulver einsetzt. Die erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstoff-Fasern haben
eine Länge von weniger als 1000 Mikron und einen Durchmesser von vorzugsweise 5
- 30 Mikron und insbesondere 8 - 15 Mikron und ein Verhältnis der Länge zum Durchmesser
von vorzugsweise 2 - 100 und insbesondere 5 - 2G. Kohlenstoff-Fasern mit einem größeren
oder kleineren Durchmesser verursachen eine Minderung der Pulverfließfahigkeit und
der gleichförmigen Mischbarkeit. Wenn das Verhältnis
der Länge
zum Durchmesser geringer ist,so ist das Produkt pulverförmig und der gewünschte
Effekt stellt sich nicht ein. Wenn das Verhältnis der Länge zum Durchmesser größer
ist, so wird hierdurch die Gleichförmigkeit der Durchmischung und die Pulverfließfähigkeit
beeinträchtigt. Man kann zwei oder mehrere verschiedene Typen von Kohlenstoff-Fasern
unterschiedlicher Länge, unterschiedlichen Durchmessers oder mit unterschiedlichem
Verhältnis von I,änge zu Durchmesser einsetzen. Wenn der Gehalt an Kohlenstoff-Fasern
höher ist, so ist die Haftfestigkeit oder die Bindungsfestigkeit der Auskleidungsschicht
herabgesetzt und darüber hinaus ist in diesem Falle die Oberfläche der Auskleidungsschicht
rauh. Wenn der Gehalt an Kohlenstoff-Fasern geringer ist, so tritt die gewünschte
Wirkung nicht genügend hervor. Demgemäß ist ein Gehalt an Kohlenstoff-Fasern bezogen
auf die Gesamtmischung im Bereich von 2 - 50 Gew.-% und insbesondere im Bereich
von 5 - 30 Gew. bevorzugt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit verschiedenen synthetischen
Kunststoffen von thermoplastischen Polymeren oder wärmehärtbaren Polymeren durchgeführt
werden. Typische synthetische Kunststoffe umfassen, thermoplastische Kunststoffe,
wie Tetrafluoräthylen-kthylen-Copolymere, Trifluoräthylen-Äthyl en-Copolymere, Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymere,
Vinylidenfluorid-Polymere, Trifluorchloräthylen-Polymere, Äthylen-Polymere und Mischungen
derselben, sowie wärmehärthare Kunststoffe, wie Epoxyharze, Acrylharze, ungesättigte
Polyesterharze oder dgl. Wenn eine große Wärmefestigkeit und Korrosionsfestigkeit
der Auskleidungsschicht erforderlich ist, so ist es bevorzugt, ein in der Schmelze
verarbeitbares fluorhaltiges Polymeres einzusetzen, z. 3. ein '<thylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeres,
ein sthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeres, ein Vinylidenfluorid-Polymeres, ein
Tetrafluoräthylen-Perfluorvinyläther-Gopolymeres, ein Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymeres,
ein Trifluorchloräthylen-Polymeres oder dgl.
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Verschiedene synthetische Kunststoffe können je nach dem speziellen
Verwendungszweck gewählt werden. Wenn man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einen
synthetischen Kunststoff mit einer hohen Dielektrizitätskonstante einsetzt, z. B.
ein thylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeres, ein Äthylen-Trifluorchlorathylen-Copolymeres,
ein Tetrafluoräthylen-ITexafluorpropylen-Copolymeres oder dgl., so ist die Wirkung
der Zugabe der Kohlenstoff-Fasern auf die huskleidung mit dem Pulver des synthetischen
Kunststoffs besonders ausgeprägt. Es ist bevorzugt, einen in der Schmelze verarbeitbaren
synthetischen Kunststoff vom Fluortyp mit einer volumetrischen SchmelzflieS-geschwindigkeit
von 10 - 100 mm3/sec und insbesondere von 20 - 160 mm3/sec einzusetzen. Die erfindungsgemäß
gewählte volumetrische Schmelzfließgesehwindigkeit ist folgendermaßen definiert:
1 g der Probe des Copolymeren oder des Polymeren wird unter einem vorbestimmten
Druck von 30 kg/cm² bei einer vorbestimmten Temperatur mit einem Fließfähigkeits-Testgerät
mit einer Düse mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Rundung von 2 mm extrudiert.
Das Volumen der pro Zeiteinheit extrudierten geschmolzenen Probe wird als volumetrische
Schmelzfließgeschwindigkeit bezeichnet (mm3/sec). Die vorbestimmte Temperatur kann
in dem Temperaturbereich liegen, innerhalb dessen der synthetische Kunststoff formbar
ist. Das heißt in einem Temperaturbereich zwischen der Temperatur, bei der der Schmelzfluß
beginnt und der Temperatur, bei der die thermische Zersetzung einsetzt. vorzugsweise
sollte die Temperatur nahe des Temperaturwertes, bei dem der Schmelzfluß beginnt,
d. h. in der Nähe der Temperatur des beginnenden Fließens liegen. Die Temperatur
bei der die volumetrische Schmelzflußgeschwindigkeit gemessen wird, ist niedriger,
als die Temperatur, bei der die thermische Zersetzung des synthetischen Kunststoffs
beginnt. Zum Beispiel wird bei einem Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren die vorbestimmte
Temperatur im Bereich von 260 oC - 360 oO ausgewählt. Bei einem Äthylen-Trifluorchloräthylen-Oopolymeren
wird die vorbestimmte Temperatur im Bereich von 223 - 330 oG ausgewählt.
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Es ist insbesondere bevorzugt, ein Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeres
mit einem Nolverhältnis von Tetrafluoräthylen zu Äthylen von 40:60 - 70:30 und insbesondere
von 45:55 - 60:40 auszuwählen oder ein Äthylen-Trifluorchloräthylen-Gopolymeres
mit einem Molverhältnis von Trifluorchloräthylen zu I\thylen von 40:60 - 70:30 und
insbesondere von 45:55 - 60:40. Wenn der Teilchendurchmesser des synthetischen Kunststoffpulvers
zu gering ist, so ist die Fließfähigkeit des Pulvers zu gering und es ist schwierig,
eine gleichförmige Beschichtung durchzuführen. Wenn der Teilchendurchmesser des
synthetischen Kunststoffs zu groß ist, so erhält man eine ungleichmäßige Beschichtung.
Somit sollte des Pulver des synthetischen Eunststoffs einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von etwa 2 - 400 Mikron und vorzugsweise etwa 5 - 250 Mikron und insbesondere von
etwa 10 - 200 Mikron aufweisen. Das Schüttgewicht des synthetischen Kunststoffpulvers
unterliegt keinen Beschränkungen. Ls liegt jedoh gewöhnlich im Bereich von 0,1 -
1,2 g/cm3 und insbesondere im Bereich von 0,3 - 0,8 g/cm3, so daß man eine gleichförmige
glatte Auskleidung erhält. Es ist bevorzugt, ein synthetisches Kunststoffpulver
zu verwenden, welches einen Schüttwinkel von weniger als 50 ° und insbesondere von
weniger als 45 ° aufweist, so daß man eine gute Pulverfließfähigkeit erhält. Der
Schüttwinkel wird folgendermaßen gemessen: Man läßt das Pulver gleichförmig durch
einen Trichter mit einer Öffnung von 9 mm auf eine Scheibe mit einem Durchmesser
von 50 mm, welche in einem Abstand von 5 cm unterhalb des Trichterendes angeordnet
ist, fließen. Wenn eine genügende Menge des Pulvers (etwa 100 ml) herabgeflossen
ist, befindet sich auf der Scheibe eine konische Pulverschicht.
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Die Höhe H (mm) der konischen Pulverschicht wird gemessen und der
Schüttwinkel 6 wird aus der Formel = tan 1 (H/25) berechnet (Durchschnittswert aus
drei Versuchen). Der durch schnittliche Teilchendurchmesser wird folgendermaßen
gemessen: Unter Verwendung eines Mikromerographen der Franklin Electronics Co.,
Std. wird eine Teilchengrößen-Verteilungskurve aufgenommen.
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Dies wird für Proben, welche durch ein Tyler-Standardsieb mit 150
Maschen/2,5 cm hindurchlaufen, vorgesehen. Der Teilchendurchmesser bei 50 % der
integrierten Gewichtsprozentkurve wird als durchschnittlicher Teilchendurchmesser
angenommen. Die Teilchengrößenverteilungskurve für Proben mit großen Teilchen, welche
nicht durch ein Tyler-Standardsieb mit 150 Maschen/2,5 cm hindurchpassen, wird durch
Sieben aufgenommen. Der Teilchendurchmesser bei 50 fo der integrierten Gewichtsprozentkurve
wird als durchschnittlicher Teilchendurchmesser angenommen. Es ist bevorzugt, ein
synthetisches YLunststoffpulver mit einer schmalen Teilchengrößenverteilung und
mit einer nahezu kugelförmigen Teilchengestalt zu verwenden.
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Das Kunststoffpulver wird gewöhnlich durch einen Mahlvorgang hergestellt.
Es ist bevorzugt, dabei den Teilchendurchmesser, das Schüttgewicht, die Teilchengrößenverteilung
und die Teilchengestalt durch die Mahlbedingungen und durch die Arbeitsweise einzustellen.
Es ist insbesondere bevorzugt, ein Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymerpulver mit
einem Teilchendurchmesser von 2 - 400 Mikron und einem Schüttgewicht von 0,2 - 1,0
g/cm3 zu verwenden oder ein Athylen-Trifluorchloräthylen-Copolymerpulver mit einem
Teilchendurchmesser von 3 2 - 400 Mikron und einem Schüttgewicht von 0,2 - 1,0 g/cm
Man kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere geeignete Zusatzstoffe
verwenden, z. B. verstärkende Materialien, Füllstoffe, Gleitmittel, Stabilisatorej
Pigmente oder dgl., falls nicht die mechanischen Eigenschaften des synthetischen
Polymeren oder die Wirkung des Zusatzes der Kohlenstoff-Fasern hierdurch merklich
beeinträchtigt wird. Man kann ferner die thermische Stabilität, die Oberflächenhärte
oder die Abnutzungsfestigkeit oder die Nichtklebrigkeit und andere Eigenschaften
der Auskleidungsschicht durch Zugabe von Zusatzstoffen verbessern.
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Wenn man eine Auskleidungsschicht mit einer Dicke von mehr als 500
P durch wiederholte Beschichtung herstellt, so wird der Kunststoff wiederholt während
einer relativ langen Zeitdauer auf hoher Temperatur gehalten. Demgemäß ist es erforderlich,
eine thermische Zersetzung zu vermeiden. Die thermische Stabilität des Kunststoffs
wird z. B. durch Zugabe einer kleinen Menge von a-Aluminiumoxid oder einer Kupferverbindung,
z. B. Cu, CuCl2 und Gu(NO verbessert. Durch diese Maßnahme kann eine thermische
Zersetzung des Kunstharzes selbst bei wiederholten Beschichtungn--Sinterungs-Stufen
verhindert werden.
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Bei der herkömmlichen Pulversprühmethode erzielt man mit einer einzigen
Beschichtungs-Sinterungs-Stufe eine Schichtdicke von 200 - 300 y und die Beschichtungs-Sinterungs-Stufe
muß bis zur Erzielung der gewünschten Dicke wiederholt werden.
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Der Sprühvorgang wird bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes
des Kunststoffs durchgeführt und daher ergeben sich bei einer Wiederholung der Beschichtungs-Sinterungs-Stufen
verschiedene Schwierigkeiten. Bei dem erfindungsgemäßen Pulversprahverfahren kann
man eine Dicke von mehr als 500 M mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe
erzielen.
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Andererseits kann man den Sprühvorgang bei einer herkömmlichen elektrostatischen
Auskleidungsmethode bei Zimmertemperatur durchführen. Die Dicke der mit einer einzigen
Beschichtungs-Sinterungs-Stufe erzielbaren Beschichtung beträgt jedoch nur 100 -
150 . Darüber hinaus ist es schwierig, hierbei die Beschichtung zu wiederholen.
Bei der erfindungsgemäßen elektrostatischen Auskleidungsmethode erzielt man eine
Dicke von mehr als 200 F mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe und darüber
hinaus ist es möglich, die Beschichtung zu wiederholen.
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Wenn man bei der elektrostatischen Auskleidungsmethode gemäß vorliegender
Erfindung das Substrat vorheizt, so kann man die Dicke der Auskleidungsschicht,
welche mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe erzielbar ist, erhöhen.
Wenn man z. B. das Substrat auf etwa 200 OC vorerhitzt (auf eine Temperatur unterhalb
des Schmelzpunktes im Falle eines
Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren),
so kann man eine Beschichtungsdicke von mehr als 300 P mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe
erzielen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Vorrichtungsbedingungen
und die Verfahrensbedingungen zur Aufbringung des synthetischen Kunstharzpulvers
auf das Substrat und zur Sinterung nicht beschränkt Man kann in herkömmlicher Weise
verfahren. Es ist bevorzugt, optimale Bedingungen hinsichtlich der Temperatur der
Vorheizung des Substrats, hinsichtlich der Sprühgeschwindigkeit des Pulvers, hinsichtlich
der Zufuhrrate und der Aufladung des Pulvers bei der elektrostatischen Pulverauskleidungsmethode
oder dgl. auszuwählen, und zwar jeweils je nach der Art des Substrats und je nach
der Art des synthetischen Kunsthárzes. Die Sinterungstemperatur wird je nach der
Art des synthetischen Kunstharzes ausgewählt. Zum Beispiel liegt die Sinterungstemperatur
oberhalb der Temperatur bei der der Fließvorgang einsetzt. Der Fließvorgang setzt
bei Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren bei einer Temperatur von etwa 265 - 270
0C ein und die thermische Zersetzungstemperatur eines derartigen Copolymeren liegt
bei etwa 340 - 360 °C.
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Bei einem Athylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeren setzt der Fließvorgang
bei einer Temperatur' von etwa 220 - 260 0C und insbesondere von etwa 230 - 250
OC: ein und die thermische Zersetzungstemperatur liegt bei etwa 310 °C - 350 °C
und insbesondere bei 320 - 340 °C. Demgemäß wird die Sinterungstemperatur bei einem
Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren im Bereich von gewöhnlich etwa 265 - 360 °C
und vorzugsweise im Bereich von etwa 270 - 340 0C ausgewählt. Bei einem Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeren
liegt die Sinterungstemperatur vorzugsweise im Bereich von etwa 220 - 330 °C und
speziell im Bereich von etwa 240 - 300 OC, Bei einem Vinylidenfluoridkunststoff
liegt die Sinterungstemperatur bei etwa 220 - 280 Og Bei einem Polyäthylen liegt
die Sinterungstemperatur bei etwa 180 - 250 °C und bei einem rifluorchloräthylen-Polymeren
liegt die Sinterungstemperatur wobei etwa 250 - 310 OC.
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Das erfindungsgemäße Auskleidungsverfahren führt zu einer zusammengesetzten
Auskleidungsschicht, bestehend aus dem synthetischen Kunstharz und den Kohlenstoff-Fasern.
Diese Auskleidungsschicht wird auf der Oberfläche des Substrats gebildet. Erfindungsgemäß
kann man eine zusammengesetzte Auskleidungsschicht mit einer hohen Spannungsrissfestigkeit
herstellen, welche eine Dicke von mehr als 500 Mikron aufweist.
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Dies gelingt bei dem Pulversprühverfahren in einer einzigen Stufe.
Bei Durchführung des erfindirngsgemäßen elekstrostatischen Pulverauskleidungsverfahrens
ist es möglich, in einer einzigen Stufe eine Auskleidungsschicht mit einer Dicke
von mehr als 200 Mikron herzustellen. Durch Wiederholung dieser Auskleidungsstufen
kann man leicht dickere zusammengesetzte Auskleidungsschichten erzielen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich des Substrates nicht
beschränkt. Man kann Substrate verschiedener Gestalt einsetzen, z. 3. einfache Platten,
Rohre, hohle Behälter, Erzeugnisse spezieller Gestalt, Stäbe oder dgl. Das Substrat
kann aus verschiedensten Naterialien bestehen, z. B. aus Metallen, wie Eisen, Stahl,
Aluminium, Edelstahl; aus nichtmetallischen Materialien, wie Glas und aus spezieller
Keramik.
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Man kann als Substrat elektrische Bauteile, mechanische Bauteile,
Konstruktionselemente, Kochgeräte, chemische Geräte und Instrumente oder dgl. verwenden.
Es ist bevorzugt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberfläche des Substrat
es einer Vorbehandlung zu unterziehen, insbesondere einer herkömmlichen Reinigung
zur Entfernung von Staub und Verunreinigungen von der Oberfläche des Substrats.
Ferner kann man auch eine mechanische Oberflächenbehandlung durchführen. Nan kann
z. B. die Oberfläche mit dem Sandstrahl bearbeiten oder man kann eine chemische
Oberflächenbehandlung, z. B. eine Atzung oder dgl. durchführen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len
näher erläutert.
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Beispiele 1 - 4 und Vergleichsbeispiele 1 - 7 Ein Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymerpulver
mit einem Nolverhältnis von Tetrafluoräthylen zu Äthylen von 53:47 und mit einer
volumetrischen Schmelzfließgeschwindigkeit von 70 mm3/sec bei 300 OC und mit einer
FlieSstarttemperatur von 270 oC und einer Temperatur beginnender thermischer Zersetzung
von 350 0C und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 50 Mikron und einem
Schüttgewicht von 0,58 g/cm3 und einem Schüttwinkel von 42 ° wird verwendet. Das
Oopolymerpulver und Kohlenstoff-Fasern mit einem Durchmesser von 10Mikron und einer
Länge von 50 - 100 Mikron werden in einem V-förmigen Mischer vermischt und die Mischung
wird in einen 12 1 Trichter mit einer aus Metall bestehenden perforierten Platte
am Boden gefüllt. Vom Boden des Trichters her wird Druckluft mit einem Überdruck
von 2 kg/cm3 eingeführt. Die Mischung wird mit Hilfe von Luft durch ein mit dem
oberen Rand des Trichters verbundenes Rohr auf die Oberfläche des auf 300 0 vorgeheizten
Substrats gesprüht. Als Substrat dient eine weiche Stahlplatte mit einer Dicke von
6 mm und einer Länge von 20 cm und einer Breite von 20 cm. Nach der Beschichtung
wird die Platte bei 300 0 während 15 min gesintert. Die Bedingungen des Verfahrens
und die Dicke der erhaltenen Beschichtung sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Zum
Vergleich wird dieses Auskleidungsverfahren ohne Verwendung von Kohlenstoff-Fasern
oder unter Verwendung anderer Zusatzstoffe gemäß Tabelle 1 durchgeführt.
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Tabelle 1 Nr. Füllstoff Anzahl Dicke Bemerkungen d.Be- d.Be-Art Menge
schich- schich-(Gew.-ffi) tungen tungsschicht (F1) Vgl. 1 - - 1 200 -Vgl. 2 - -
2 400 Risse Bsp. 1 Kohlenstoff-Fasern 10 1 360 -Bsp. 2 " 10 2 650 -Bsp. 3 " 20 1
800 -Bsp. 4 " 20 2 1500 -Vgl. 3 Glasfasern 20 1 350 schlechte Pul-Vgl. 4 " (1) 20
2 600 verfließfähigkeit;ungleichm.
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Vgl. 5 Aluminiumoxid (2) 20 2 500 -Vgl. 6 Siliciumoxid (3) 20 2 800
Risse Vgl. 7 Graphit(4) 20 2 140 -Bemerkungen: (1) 9 Mikron Durchmesser; 50 Mikron
Länge (2) 16 Mikron Durchmesser (3) 50 Mikron Durchmesser (4) 9 Mikron Durchmesser
Beispiele 5 - 9 und Vergleichsbeispiele 8 - 15 Man verwendet das Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymerpulver
und die Kohlenstoff-Fasern gemäß Beispiel 1. Die Mischung gemäß Beispiel 1 wird
elektrostatisch auf einer Oberfläche von Weichstahl abgeschieden, und zwar bei einer
Aufladungsspannung von 75 KV, einer Pulverzufuhrgeschwindigkeit von 200 g/min, einem
Fließbettdruck von 20 kg/cm² und einem Pulver-Trägerluftdruck von 1,8 kg/cm². Hierzu
wird eine elektrostatische Spraheinrichtung der Bezeichnung "Stajet", hergestellt
durch
Sames, verwendet. Das Substrat wird nicht vorerhitzt. Das
beschichtete Produkt wird erst 15 min bei 300 °C gesintert, wobei eine Beschichtung
gebildet wird. Die Bedingungen und die Dicke der erhaltenen Beschichtung sind in
Tabelle 2 zusammengestellt. Zum Vergleich wird dieses Verfahren ohne Verwendung
von Kohlenstoff-Fasern oder unter Verwendung anderer Zusatzstoffe gemäß Tabelle
2 wiederholt. Es werden die gleichen Glasfasern, das gleiche Aluminiumoxid, das
gleiche Siliciumoxid und der gleiche Graphit wie bei den Vergleichsbeispielen 3
- 7 eingesetzt.
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Tabelle 2 Nr. Füllstoff Anzahl Dicke Bemerkungen d.Be- d.Be-Art Menge
schich- schich-(Gew.-%) tungen tungsschicht (µ) Vgl.8 - - 1 100 -Vgl.9 - - 2 150
-Bsp.5 Kohlenstoff-Fasern 10 1 210 -Bsp.6 " 10 3 450 -Bsp.7 " 20 1 220 -Bsp.8 "
20 2 400 -Bsp.9 s. 20 3 600 -Vgl.10 Glasfasern 20 1 80 schlechte Pulverfließfähig-Vgl.11
" 20 2 120 keit; ungleichmäßig Vgl.12 Aluminiumoxid 20 1 7C Vgl.13 " 20 2 100 -Vgl.14
Siliciumoxid 20 2 130 Vgl.15 Graphit 20 2 70 Beispiele 10 - 45 und Vergleichsbeispiele
16 - 21 Das Verfahren gemäß Beispiel 5 wird wiederholt, wobei man ein Vinylidenfluorid-Polymerpulver
mit eincm durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 150 Mikron (PFV) oder ein Äthylen
Trifluorchloräthylen-Copolymerpulver
mit einem durschnittlichen Teilchendurchjriesser von 50 Mikron verwendet. Das Schüttgewicht
beträgt 0,7 g/cm3. Der Schüttwinkel beträgt 40 ° (PE-TFCE).
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Nit diesem Polymerpulver wird jeweils die Auskleidung vorgenormen.
Zum Vergleich werden keine Kohlenstoff-Fasern verwendet.
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Die Bedingungen und die Dicke der erhaltenen Beschichtung sind in
Tabelle 3 zusammengestellt.
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Tabelle 3 Nr. Art des syntheti- Menge Sinterungs- Anzahl Dicke schen
Kunststoffs d.Koh- bedingungen d.Aus- d.Belen klei- schich-(°C) (min) Stoff- dun-
tung Fasern (Gew.-%) Vgl.16 PFV - 260 x 15 1 100 Vgl.17 " - " 2 210 Vgl.18. " -
" 4 440 Vgl.19 PE-TFCE - 270 x 15 1 110 Vgl.20 " - " 2 200 Vgl.21 " - " 4 420 Bsp.10
PFV 20 260 x 15 1 220 Bsp. 11 " 20 " 2 440 Bsp.12 " 20 " 4 800 Bsp.13 PE-TFCE 20
270 x 15 1 200 Bsp.14 " 20 " 2 420 Bsp.15 " 20 " 4 630 Bemerkungen: PFV: Vinylidenfluorid-Polymeres
PE-TFGE: Athylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeres mit einem Molverhältnis von Trifluorchloräthylen
zu Athylen von 50:50 und mit einer volumetrischen Schmelzfließgeschwindigkeit von
100 mm3/sec bei 270 0.
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Mit vorstehenden Beispielen wurde das erfindungsgemäße Pulver auskleidungsverfahren
anhand von in der Schmelze verarbeitbaren Polymeren vom Bluortyp erläutert. Ähnliche
Wirkungen werden auch bei Verwendung anderer Polymerpulver erzielt.