DE2546458B2 - Verfahren zur Pulverbeschichtung - Google Patents

Verfahren zur Pulverbeschichtung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverbeschichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Pulverbeschichtung, 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 Beschichtung mit einer großen mechanischen Festigkeit erzielt wird.
Bisher sind verschiedene Beschichtungsverfahren bekannt, z. B. die Beschichtung mit Hilfe von Folien, die Beschichtung mit Hilfe von Dispersionen, die Pulverbeschichtung usw. Die Pulverbeschichtungsmethode hat den Vorteil, daß organische Lösungsmittel nicht erforderlich sind und daß die Haftung der Beschichtung am Substrat sehr groß ist. Als Pulverbeschichtungsverfahren 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 Pulverbeschichtungsverfahren, bei dem ein Polymerpulver aufgeladen wird und elektrostatisch auf einem Substrat abgeschieden wird und wobei die Beschichtung gesintert wird. Bei dem herkömmlichen Pulverbeschichtungsverfahren 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 Beschichtung groß ist, so werden in der Beschichtung leicht Risse gebildet und zwar auf Grund von Spannungen, welche durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung des synthetischen Polymeren und des Substrats Zustandekommen. Bei den herkömmlichen Verfahren, insbesondere bei dem elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahren, ist es schwierig, die Beschichtungsstufen zu
ίο wiederholen. Ein Polymeres vom Typ des Athylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren eignet sich ausgezeichnet als korrosionsfestes Beschichtungsmaterial aufgrund seiner hohen Korrosionsfestigkeit und aufgrund seiner Hitzebeständigkeit Dabei beträgt jedoch die Dicke der
is in einer Stufe des Pulversprühverfahrens herstellbaren Schicht bis zu 200—300 um. Es ist daher erforderlich, die Beschichtung und die Sinterung mehrmals zu wiederholen, um Schichtdicken von mehr als 500 um zu erzielen. Solche Schichtdicken sind jedoch bei einer korrosions festen Beschichtung erforderlich. Bei dem Pulversprüh verfahren erfolgt der Sprühvorgang bei hoher Temperatur. Es ist daher nicht bevorzugt, diese Sprühvorgänge öfters zu wiederholen. Andererseits beträgt die Dicke einer nach dem elektrostatischen Pulverbeschichtungs verfahren herstellbaren Beschichtung etwa 100—150 μπι. Es ist relativ schwierig, die Beschichtung nach dem herkömmlichen elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahren zu wiederholen, da der ausgebildete Film eine elektrische Isolierwirkung entfaltet
Es ist bereits bekannt bei Pulverbeschichtungsverfahren ein Gemisch von Glasfasern und einem Polymerpulver zu verwenden (DE-OS 21 63 962). Dabei erzielt man jedoch nur eine geringe Schichtdicke. Die Beschichtung ist ungleichmäßig und das Pulvergemisch hat eine
.15 schlechte Fließfähigkeit.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Pulverbeschichtung zu schaffen, bei dem ein Pulvergemisch mit ausgezeichneter Fließfähigkeit eingesetzt wird und welches in einer einzigen Beschichtungsstufe eine dicke Beschichtung mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und insbesondere mit guter Spannungsrißfestigkeit liefert
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß man dem synthetischen Polymerpulver 2 bis 50 Gew.-% Kohlenstoff-Fasern mit einer Länge von weniger als 1000 μιτι, bezogen auf das Gesamtgemisch zumischt und diese Pulvermischung zur Pulverbeschichtung verwendet. Der Grund, weshalb bei Zugabe der spezifischen
so Kohlenstoff-Fasern die in einer Stufe anhaftende Menge des synthetischen Kunststoffpulvers erhöht wird, ist nicht geklärt. Es wird jedoch angenommen, daß die Zunahme der anhaftenden Kunststoffmenge durch die hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähig keit und durch die Verflechtung der Kohlenstoff-Fasern bewirkt wird. Dies ist an der Tatsache erkennbar, 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.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollten die Kohlenstoff-Fasern eine Länge von weniger als 1000 μιτι und vorzugsweise eine Länge von 20—500 μηι und insbesondere von 150—200 μπι haben. Verschie denste 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 Graphitierung eines organischen Ausgangsmaterials, z. B. von Fasern des Rayon-Typs, des Polyacrylnitril-Typs, des Lignin-Typs, von Furfural oder Pech o. dgl. in einer speziellen Atmosphäre. Wenn die Länge der Kohlenstoff-Fasern 1000 μπι übersteigt, so erzielt man keine gleichförmige Mischung mit dem synthetischen Kunststoff und die Pulverfließfähigkeit der Mischung ist beeinträchtigt Es ist wichtig, daß der Kohlenstoff in Faserform vorliegt Der gewünschte Effekt tritt nicht ein, wenn man Aktivkohlepulver oder Graphitpulver einsetzt. Die erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstoff-Fasern haben eine Länge von weniger als 1000 μπι und einen Durchmesser von vorzugsweise 5—30 μπι und insbesondere 8—15μτη und ein Verhältnis der Länge zum Durchmesser von vorzugsweise 2—100 and insbesondere 5—20. Kohlenstoff-Fasern mit einem größeren oder kleineren Durchmesser verursachen eine Minderung der Pulverfließfähigkeit 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 Länge 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
Das erfindungegemäße Verfahren kann mit verschiedenen synthetischen Kunststoffen von thermoplastischen Polymeren oder wärmehärtbaren Polymeren durchgeführt werden. Typische synthetische Kunststoffe umfassen, thermoplastische Kunststoffe, wie Tetrafluoräthylen-Äthylen-Copolymere, Trifluoräthylen-Äthylen-Copolymere, Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymere, Vinylidenfluorid-Polymere, Trifluorchloräthylen-Polymere, Äthylen-Polymere und Mischungen derselben, sowie wärmehärtbare Kunststoffe, wie Epoxyharze, Acrylharze, ungesättigte Polyesterharze o. dgl. Wenn eine große Wärmefestigkeit und Korrosionsfestigkeit der Auskleidungsschicht erforderlich ist, so ist es bevorzugt ein in der Schmelze verarbeitbares fluorhaltiges Polymeres einzusetzen, z. B. ein Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeres, ein Äthylen-Trifluorchloräthylen-CopoIymeres, ein Vinylidenfluorid-Polymeres, ein Tetrafluoräthylen-Perfluorvinyläther-Copolymeres, ein Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymeres, ein Trifluorchloräthyien-Polymeres o. dgl.
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 Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeres, ein Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeres, ein Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymeres o. dgl., so ist die Wirkung der Zugabe der Kohlenstoff-Fasern auf die Auskleidung mit dem Pulver des synthetischen Kunststoffs besonders ausgeprägt Es ist bevorzugt, einen in der Schmelze verarbeitbaren synthetischen Kunststoff vom Fluortyp mit einer volumetrischen Schmelzfließgeschwindigkeit von 10— lOOmmVsec und insbesondere von 20— 160mm3/sec einzusetzen. Die erfindungsgemäß gewählte volumetrische Schmehfließgeschwindigkeit ist folgendermaßen definiert: 1 g der Probe des
ίο 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 (mmVsec). 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
jo bei einem Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren die vorbestimmte Temperatur im Bereich von 26O0C-36O0C ausgewählt Bei einem Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeren wird die vorbestimmte Temperatur im Bereich von 220—3300C ausgewählt
j5 Es ist insbesondere bevorzugt ein Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeres mit einem Molverhältnis von Tetrafluoräthylen zu Äthylen von 40:60—70:30 und insbesondere von 45 :55—60 :40 auszuwählen oder ein Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeres mit einem
^o Molverhältnis von Trifluorchloräthylen zu Äthylen 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
<5 gleichförmige Beschichtung durchzuführen. Wenn der Teilchendurchmesser des synthetischen Kunststoffs zu groß ist, so erhält man eine ungleichmäßige Beschichtung. Somit sollte das Pulver des synthetischen Kunststoffs einen durchschnittlichen Teilchendurchmes ser von etwa 2—400 μπι und vorzugsweise etwa 5—250 μπι und insbesondere von etwa 10—200 μπι aufweisen. Das Schüttgewicht des synthetischen Kunststoffpulvers unterliegt keinen Beschränkungen. Es liegt jedoch gewöhnlich im Bereich von 0,1 —1,2 g/cm3 und insbesondere im Bereich von 03—03 g/cm3, so daß man eine gleichförmige glatte Auskleidung erhält Es ist bevorzugt, ein synthetisches Kunststoffpulver zu verwenden, welches einen Schuttwinkel 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
es 5cm 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. Die Höhe H (mm) der
konischen Pulverschicht wird gemessen und der Schüttwinkel θ wird aus der Formel 6=tan-' (HI25) berechnet (Durchschnittswert aus drei Versuchen). Der durchschnittliche Teilchendurchmesser wird folgendermaßen gemessen: Unter Verwendung eines Mikrome- rographen wird eine Teilchengrößön-Verteilungskurve aufgenommen. Dies wird für Proben, welche durch ein Tyler-Standardsieb mit 150 Maschen/2,5 cm hindurchlaufen, vorgesehen. Der Teüchendurchmesser bei 50% der integrierten Gewichtsprozentkurve wird als durchschnittlicner Teilchendurchmesser angenommen. Die Teilchengrößenverteilungskurve für Proben mit grißen Teilchen, welche nicht durch ein Tyler-Standardsieb mit 150 Maschen/2,5 cm bindurchpassen, wird durch Sieben aufgenommen. Der Teilchendurchmesser bei 50% der integrierten Gewichtsprozentkurve wird als durchschnittlicher Teilchendurchmesser angenommen. Es ist bevorzugt, ein synthetisches Kunststoffpulver mit einer schmalen Teilchengrößenverteilung und mit einer nahezu kugelförmigen Teilchengestalt zu verwenden.
Das Kunststoffpulver wird gewöhnlich durch einen Mahlvorgang hergestellt Es ist bevorzugt, dabei den Teüchendurchmesser, 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 Teüchendurchmesser von 2—400 μπι und einem Schüttgewicht von 0,2—1,0 g/cm3 zu verwenden oder ein Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymerpulver mit einem Teil- chendurchmesser von 2—400 μιη und einem Schuttgewicht von 0,2 —1,0 g/cm3.
Man kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere geeignete Zusatzstoffe verwenden, z. B. verstärkende Materialien, Füllstoffe, Gleitmittel, Stabilisatoren, Pigmente o. 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.
Wenn man eine Auskleidungsschicht mit einer Dicke von mehr als 500 μπι 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 «-Aluminiumoxid oder einer Kupververbindung, z. B. Cu, CuCl2 und Cu(NO3J2 verbessert. Durch diese Maßnahme kann eine thermische Zersetzung des Kunstharzes selbst bei wiederholten Beschichtungs-Sinterungs-Stufen verhindert werden. Bei der herkömmli- chen Pulversprühmethode erzielt man mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe eine Schichtdicke von 200—300 μπι und die Beschichtungs-Sinterungs-Stufe muß bis zur Erzielung der gewünschten Dicke wiederholt werden. Der Sprühvorgang wird bei to Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Kunststoffs durchgeführt und daher ergeben sich bei einer Wiederholung der Beschichtungs-Sinterungs-Stufen verschiedene Schwierigkeiten. Bei dem erfindungsgemäßen Pulversprühverfahren kann man eine Dicke von mehr als 500 μπι mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe erzielen. 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 um. Darüber hinaus isl es schwierig, hierbei die Beschichtung zu wiederholen. Bei der erfindungsgemäßen elektrostatischen Auskleidungsmethode erzielt man eine Dicke von mehr als 200 μιη mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe und darüber hinaus ist es möglich, die Beschichtung zu wiederholen.
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 2000C vorerhitzt (auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes im Falle eines Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren), so kann man eine Beschichtungsdicke von mehr als 300 μπι mit einer einzigen Beschichtungs-Sinterungs-Stufe erzielen.
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 o. dgl. auszuwählen, und zwar jeweils je nach der Art des Substrats und je nach der Art des synthetischen Kunstharzes. 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—2700C ein und die thermische Zersetzungstemperatur eines derartigen Copolymeren liegt bei etwa 340—360° C. Bei einem Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeren setzt der Fließvorgang bei einer Temperatur von etwa 220—260° C und insbesondere von etwa 230—250°C ein und die thermische Zersetzungstemperatur liegt bei etwa 310°C—3500C und insbesondere bei 320—3400C. Demgemäß wird die Sinterungstemperatur bei einem Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren im Bereich von gewöhnlich etwa 265—3600C und vorzugsweise im Bereich von etwa 270—3400C 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° C. Bei einem Vinylidenfluoriakunststoff liegt die Sinterungstemperatur bei etwa 220—280°C. Bei einem Polyäthylen liegt die Sinterungstemperatur bei etwa 180-2500C und bei einem Trifluorchloräthylen-Polymeren liegt die Sinterungstemperatur bei etwa 250-310° C.
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 μπι aufweist. Dies gelingt bei dem Pulversprühverfahren in einer einzigen Stufe. Bei Durchführung des erfindungsgemäßen elek-
trostatisehen Pulverauskleidungsverfahrens ist es möglich, in einer einzigen Stufe eine Auskleidungsschicht mit einer Dicke von mehr als 200 μηι herzustellen. Durch Wiederholung dieser Auskleidungsslufen kann man leicht dickere zusammengesetzte Auskleidungsschichten erzielen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich des Substrates nicht beschränkt. Man kann Substrate verschiedemer Gestalt einsetzen, z. B. einfache Platten, Rohre, hohle Behälter, Erzeugnisse spezieller Gestalt, Stäbe o. dgl. Das Substrat kann aus verschiedensten Materialien bestehen, z. B. aus Metallen, wie Eisen, Stahl, Aluminium, Edelstahl; aus nichtmetallischen Materialien, wie Glas und aus spezieller Keramik. Man kann als Substrat elektrische Bauteile, mechanische
Bauteile, Konstruktionselemente, Kochgeräte, chemische Geräte und Instrumente o. dgl. verwenden. Es ist bevorzugt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberfläche des Substrates 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. Man kann z. B. die Oberfläche mit dem Sandstrahl bearbeiten oder man kann eine chemische Oberflächenbehandlung, z. B. eine Ätzung o. dgl. durchführen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiele 1 —4 und Vergleichsbeispiele 1 —7
Ein Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymerpulyer mit einem Molverhältnis von Tetrafluoräthylen zu Äthylen von 53 :47 und mit einer volumetrischen Schmelzfließgeschwindigkeit von 70mmVsec bei 300°C und mit einer Fließstarttemperatur von 2700C und einer Temperatur beginnender thermischer Zersetzung von 3500C und einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 50 Mikron und einem Schüttgewicht von 0,58 g/cm3 und einem Schüttwinkel von 42° wird verwendet Das Copolymerpulver und Kohlenstoff-Fasern mit einem Durchmesser von ΙΟμίη und einer Länge vo:n 50—100 μίτι werden in einem V-förmigen Mischer vermischt und die Mischung wird in einem 12-1-Trichter mit einer aus Metall bestehenden perforierten Platte am Boden gefüllt. Vom Boden des
Tabelle 1
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 3000C 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 3000C 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.
Nr. Füllstoff Menge Anzahl d. Be Dicke d. Be- Bemerkungen
(Gew.-%) schichtungen schichtungs-
Art - schicht
- (μηι)
Vgl. 1 - 10 1 200 -
Vgl. 2 - 10 2 400 Risse
Bsp. 1 Kohl enstofT-Fasern 20 1 360 -
Bsp. 2 KohlenstoiT-Fasern 20 2 650 -
Bsp. 3 KohlenstofT-Fasern 20 1 800 -
Bsp. 4 Kohlenstoff-Fasern 20 2 1500 -
Vgl. 3 Glasfasern 20 1 350 schlechte Pulverfließ
Vgl. 4 Glasfasern1) 20 2 600 fähigkeit, ungleichm.
Vgl. 5 Aluminiumoxid2) 20 2 300 -
Vgl. 6 Siliziumoxid3) μπι Länge. 2 800 Risse
Vgl. 7 Graphit4) 2 140 -
Bemerkungen: ') 9 μΐη Durchmesser; 50 3J 50 μπι Durchmesser.
2) 16 μηι Durchmesser. 4) 9 μπι 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 Sprüheinrichtung verwendet Das Substrat wird nicht vorerhitzt Das beschichtete Produkt wird erst 15 min bei 3000C gesintert, wobei eine Beschichtung gebildet wird. Die Bedingungen und die Dicke der erhaltenen Beschichtung sind in Tabelle 2 zusammengestellt Zum Vergleich wird dieses Verfah-
ίο
ren ohne Verwendung von Kohlenstoff-Fasern oder unter Verwendung anderer Zusatzstoffe gemäß Tabelle 2 wiederholt. Es werden die gleichen Glasfasern, das
Tabelle 2
gleiche Aluminiumoxid, das gleiche Siliciumoxid und der gleiche Graphit wie bei den Vergleichsbeispielen 3—7 eingesetzt.
Nr. Füllstoff
Art		 Menge Anzahl d. Be
schichtungen		 Dicke d. Be-
schichtungs-
schicht		 Bemerkungen
(Gew.-%) (μηι)
Vgl. 8 _ _ 1 100 _
Vgl. 9 - - 2 150 -
Bsp. 5 Kohlenstoff-Fasern 10 1 210 -
Bsp. 6 Kohlenstoff-Fasern 10 3 450 -
Bsp. 7 Kohlenstoff-Fasern 20 1 220 -
Bsp. 8 Kohlenstoff-Fasern 20 2 400 -
Bsp. 9 Kohl enstoff-Fasern 20 3 600 -
Vgl. 10
Vgl. 11		 Glasfasern
Glasfasern		 20
20		 1
2		 80
120		 schlechte Pulverfließ
fähigkeit; ungleichm.
Vgl. 12 Aluminiumoxid 20 1 70 -
Vgl. 13 Aluminiumoxid 20 2 100 -
Vgl. 14 Siliziumoxid 20 2 130
Vgl. 15 Graphit 20 2 70
Beispiele 10—15
und Vergleichsbeispiele 16—21
Das Verfahren gemäß Beispiel 5 wird wiederholt, wobei man ein Vinylidenfluorid-Polymerpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 150μιη (PFV) oder ein Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymerpulver mit einem durchschnittlichen Teil-Tabelle 3
jo chendurchmesser von 50 μπι verwendet. Das Schüttgewicht beträgt 0,7 g/cm3. Der Schüttwinkel beträgt 40° (PE-TFCE). Mit diesem Polymerpulver wird jeweils die Auskleidung vorgenommen. Zum Vergleich werden keine Kohlenstoff-Fasern verwendet Die Bedingungen und die Dicke der erhaltenen Beschichtung sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Art des synthetischen Kunststoffs
Menge d. Kohlenstoff-Fasern
(Gew.-%)
Sinterungsbedingungen
( C) (min)
Anzahl d. Auskleidungen
Dicke d. Beschichtung
Vgl. 16 PFV — 260X 15 1 100
Vgl. 17 PFV - 260X15 2 210
Vgl. 18 PFV - 260X15 4 440
Vgl. 19 PE-TFCE - 270 X 15 1 110
Vgl. 20 PE-TFCE - 270 X 15 2 200
Vgl. 21 PE-TFCE - 270 X 15 4 420
Bsp. 10 PFV 20 260X 15 1 220
Bsp. 11 PFV 20 260X15 2 440
Bsp. 12 PFV 20 260X15 4 800
Bsp. 13 PE-TFCE 20 270 X 15 1 200
Bsp. 14 PE-TFCE 20 270 X 15 2 420
Bsp. 15 PE-TFCE 20 270 X 15 4 630
Bemerkungen:
PFV: Vinylidenfluorid-Polymeres.
PE-TFCE: Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeres mit einem Molverhältnis von Trifluorchloräthylen zu Äthylen von 50:50
und mit einer volumetrischen Schmelzfließgeschwindigkeit von 100 mtn3/sec bei 270°C.
Mit vorstehenden Beispielen wurde das erfindungsgemäße Pulverauskleidungsverfahren anhand von in der Schmelze verarbeitbaren Polymeren vom Fluprtyp
erläutert Ähnliche Wirkungen werden auch bei Verwendung anderer Polymerpulver erzielt

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Pulverbeschichtung durch Vermischen eines Fasermaurials und eines synthetischen Polymerpulvers, Aufbringen des Geraisches auf die Oberfläche eines Substrats und nachfolgendes Brennen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von 2 bis 50 Gew.-% Kohlenstoff-Fasern mit einer Länge von weniger als 1000 um und dem synthetischen Polymerpulver verwendet
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlenstoff-Fasern mit einem Durchmesser von 5—30 μπι und einem Verhältnis der Länge zum Durchmesser von 2— 100 verwendet
3. Verfahren nach einem der Anspräche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Pulver eines in der Schmelze verarbeitbaren Kunststoffs vom Fluortyp mit einem Schüttgewicht von 0,1 —1,2 g/cm3 und mit einem Teilchendurchmesser von 2—400 μπι verwendet
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß man ein Pulver eines Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymeren, eines Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymeren, eines Vinylidenfluorid-Polymeren, eines Tetrafluoräthylen-Perfluorvinyläther-Copolymeren, eines Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymeren oder eines Trifluorchlorethylen-Polymeren verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß man ein Äthylen-Trifluorchloräthylen-Copolymerpulver mit einem Molverhältnis von Trifluorchloräthylen zu Äthylen von 40 :60—70 :30, mit einem Teüchendurchmesser von 2—400 μιτι und mit einem Schüttgewicht von 0,2—1,0 g/cm3 verwendet.
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