DE69207945T2

DE69207945T2 - Polyarylensulfidüberzuge mit verbesserten physikalischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE69207945T2
Application number: DE69207945T
Authority: DE
Inventors: Lyle Ray Kallenbach
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1991-05-07
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: DK0512490T3; KR920021681A; EP0512490A3; TW267184B; JPH05117588A; DE69207945D1; US5212214A; EP0512490B1; CA2058248A1; ATE133700T1; EP0512490A2; ES2084208T3; GR3019346T3

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Arylensulfidpolymerharz-Beschichtungszusammensetzungen. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung Beschichtungsverfahren, bei denen Arylensulfidpolymerharz-Zusammensetzungen verwendet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung Gegenstände, die mit Arylensulfidpolymerharz-Zusammensetzungen beschichtet sind.

2. Stand der Technik

Arylensulfidpolymer-Zusammensetzungen werden zur Beschichtung verschiedener Arten von Substraten verwendet. Arylensulfidbeschichtungen sind allgemein für ihre thermische Stabilität, chemische Beständigkeit und Einfachheit der Anwendung bekannt. Arylensulfidpolymer-Beschichtungen werden auf Substrate durch Aufschlämmungssprühbeschichtung, Pulversprühbeschichtung, Wirbelsintern ("fluidized bed coating") und andere Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, aufgebracht. Eine Arylensulfidpolymer-Beschichtung schützt das darunterliegende Substrat vor Abnutzung und vor korrosiven chemischen Angriffen.
Gegenwärtig besteht ein Bedarf an haftenden, inerten, korrosionsbeständigen Arylensulfidpolymer-Beschichtungen, die eine verbesserte Härte, Abriebbeständigkeit und Dauerhaftigkeit aufweisen. Beschichtete Gegenstände werden typischerweise Abriebkräften ausgesetzt, die so wirken, daß sie die Beschichtung entfernen oder abtragen. Durch Entfernung der Beschichtung bleibt das darunterliegende Substrat zurück, das dann korrosiven chemischen Angriffen und/oder einem Verschleiß durch Abtragen ausgesetzt ist. Eine rasche Korrosion und/oder Abnutzung eines beschichteten Gegenstands verringert dessen Haltbarkeit und kann zu einer Erhöhung der Betriebskosten und der Ausfallzeiten führen.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt bereit: Eine Zusammensetzung zum Beschichten eines Substrats; ein Verfahren zur Verbesserung der Abbaubeständigkeit eines Substrats; und einen Fertigungsgegenstand. Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung umfaßt ein Arylensulfidpolymerharz und einen keramischen Mikrokugelfüllstoff. Der keramische Mikrokugelfüllstoffliegt in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung in einer ausreichenden Menge vor, um die Abriebbeständigkeit der Zusammensetzung zu verbessern. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Stufe der Ablagerung einer Schicht aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats. Der erfindungsgemäße Gegenstand umfaßt ein Substrat mit einer Schicht der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung, die auf mindestens einer Oberfläche davon abgelagert ist.
Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beschichtete Gegenstände eignen sich überraschend gut für die Verwendung in Umgebungen mit hoher Temperatur, starkem Abrieb und/oder starker Korrosion. Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung besitzt eine hohe thermische Stabilität, widersteht chemischen Angriffen und läßt sich einfach auftragen. Außerdem wirken das Arylensulfidpolymerharz und der keramische Mikrokugelfüllstoff, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden, in einer synergistischen Weise zusammen, so daß eine überraschend harte, abriebbeständige und dauerhafte Beschichtung bereitgestellt wird.
Der Grund für die vorstehend genannte synergistische Wirkung ist zwar unklar, man nimmt jedoch an, daß sie das Ergebnis der Bildung chemischer Bindungen zwischen dem Arylensulfidpolymerharz und den keramischen Mikrokugeln ist. Die Arylensulfidpolymere, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden, nehmen Sauerstoffatome auf, wenn sie in einer sauerstoffhaltigen Umgebung gehärtet werden. Andererseits nimmt man an, daß die keramischen Mikrokugeln, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden, reaktive Hydroxylgruppen aufweisen, die sich auf deren Oberflächen befinden. Man nimmt daher an, daß Schwefel-Sauerstoff-Bindungen zwischen dem/den Arylensulfidpolymeren und den keramischen Mikrokugeln gebildet werden, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung gehärtet wird.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann ohne weiteres beim Lesen der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die erfindungsgerniße Beschichtungszusammensetzung

Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung enthält ein Arylensulfidpolymerharz und einen keramischen Mikrokugelfüllstoff. Das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete Arylensulfidpolymerharz wird ausgewählt unter: Poly-(arylensulfid) (PAS); Gemischen aus PAS mit Poly- (arylensulfid/keton) (PASK) und/oder Poly-(arylensulfid/sulfon) (PASS); statistischen Copolymeren, die im wesentlichen aus PAS-Struktureinheiten sowie PASK- und/oder PASS-Struktureinheiten bestehen; Blockcopolymeren, die im wesentlichen aus PAS-Struktureinheiten sowie PASK-Struktureinheiten und/oder PASS-Struktureinheiten bestehen; und Gemischen davon. Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann auch Metalloxid und/oder feinteiliges Siliciumdioxid enthalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendeten Arylensulfidpolymerharz um PAS. Das PAS weist vorzugsweise eine Extrusionsgeschwindigkeit vor dem Härten im Bereich von etwa 80 bis etwa 400 g pro 10 Minuten auf. Sofern nichts anderes angegeben ist, werden alle Extrusionsgeschwindigkeiten, die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen vorgelegt werden, gemäß ASTM D-1238, Verfahren B, automatisch geregelte Fließgeschwindigkeitsmessung, bei 600ºF unter Verwendung einer gesamten treibenden Masse von 345 g und einer Öffnung mit den Abmessungen 0,0825 ± 0,002 Zoll Durchmesser und 1,250 ± 0,002 Zoll Länge bestimmt. Aufgrund ihrer Fähigkeit, sowohl die keramischen Mikrokugeln, die darin einverleibt sind, als auch die Substratoberfläche, auf die die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufgetragen wird, gründlich zu benetzen (d. h. zu beschichten), eignen sich Poly-(arylensulfide) mit Extrusionsgeschwindigkeiten im Bereich von etwa 120 bis etwa 300 g pro 10 Minuten besonders gut für die erfindungsgemäße Zusammensetzung. Aufgrund ihrer Fähigkeit, gründlich zu beschichten, ohne zu tropfen und/oder zu laufen, werden Poly-(arylensulfide) mit Extrusionsgeschwindigkeiten im Bereich von etwa 150 bis etwa 250 g pro 10 Minuten für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung am stärksten bevorzugt.
In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen bezieht sich der Ausdruck "Poly-(arylensulfid)" (PAS) auf Arylensulfidhomopolymere, -copolymere, -terpolymere und dergl. oder Gemische davon, worin. mindestens etwa 99 % der Polymerstruktureinheiten Struktureinheiten der Formel:
sind; Ar eine zweiwertige Arylengruppe ist, die unter
und Kombinationen davon ausgewählt ist; jede Gruppe R unabhängig unter Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl und Kombinationen davon (z. B. Alkaryl) ausgewählt ist; und in jeder Struktureinheit die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Gruppen R im Bereich von 0 bis etwa 18 liegt. Ar ist vorzugsweise Phenyl.
Aufgrund seiner thermischen Stabilität, chemischen Beständigkeit, einfachen Anwendbarkeit, Verfügbarkeit und der geringen Kosten handelt es sich bei dem für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugten Poly-(arylensulfid) um Poly-(p-phenylensulfid). In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich der Ausdruck "Poly-(p-phenylensulfid)" auf Polymere und Polymergemische, in denen mindestens etwa 99 % der Polymerstruktureinheiten Struktureinheiten der Formel:
sind, worin: jede Gruppe R unabhängig unter Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl und Kombinationen davon (z. B. Alkaryl) ausgewählt ist und in jeder Struktureinheit die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Gruppen R im Bereich von 0 bis etwa 18 liegt. Das für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung am stirksten bevorzugte Poly-(p-phenylensulfid) ist ein Homopolymer, das aus Struktureinheiten der Formel:
besteht. RYTON MR11-Poly-(p-phenylensulfid)-Harz, das von Phillips Petroleum Company hergestellt wird, eignet sich besonders gut für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Arylensulfidpolymerharz, das in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, um ein Gemisch aus PAS mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit und PAS mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit. Das PAS mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit sollte eine Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 80 bis etwa 400 g/10 min aufweisen. Das PAS mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit sollte andererseits eine Extrusionsgeschwindigkeit von weniger als etwa 80 g/10 min aufweisen. Aus den vorstehend angegebenen Gründen weist das PAS mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit vorzugsweise eine Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 120 bis etwa 300 g/10 min und ganz besonders eine Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 150 bis etwa 250 g/10 min auf.
Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis von PAS mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit zu PAS mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit in dem PAS/PAS-Gemisch mindestens etwa 0,2:1. PAS/PAS-Gemische, die mindestens 0,2 Gewichtsteile PAS mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit pro 1 Gewichtsteil PAS mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit aufweisen, sorgen für haftende, harte, korrosionsbeständige Beschichtungen, die im wesentlichen frei von Fehlern in Form winziger Löcher sind.
Da Poly-(arylensulfide) mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit typischerweise weniger kosten als Poly-(arylensulfide) mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit, kann eine Beschichtungszusammensetzung, die unter Verwendung eines Gemisches aus PAS mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit/PAS mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit hergestellt wird, kostengünstiger sein als eine Beschichtungszusammensetzung, die nur unter Verwendung eines Polymeren mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit hergestellt wird. Aus den vorstehend angegebenen Gründen handelt es sich bei dem Gemisch aus PAS mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit/PAS mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit vorzugsweise um ein Gemisch aus Poly-(p-phenylensulfid) mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit und Poly-(p-phenylensulfid) mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit.
Verfahren zur Herstellung von Poly-(arylensulfiden) und Poly-(phenylensulfiden), die sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignen, werden z. B. in US-Patent 3 354 129 und US-Patent 4 656 231 bereitgestellt, deren gesamte Offenbarung durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Arylensulfidpolymerharz, das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird, um ein Gemisch aus (a) einem Poly-(arylensulfid) (PAS) mit einer Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 80 bis etwa 400 g/10 min und (b) entweder einem Poly-(arylensulfid/keton) (PASK), einem Poly-(arylensulfid/sulfon) (PASS) oder einem Gemisch aus PASK und PASS. Derartige Gemische sorgen für Beschichtungen, die verbesserte Dauerhaftigkeit, Haftung, Härte und Kratzbeständigkeit aufweisen. Aus den vorstehend angegebenen Gründen weist das in diesen Gemischen verwendete PAS vorzugsweise eine Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 120 bis etwa 300 g/10 min auf. Insbesondere weist das PAS eine Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 150 bis etwa 250 g/10 min auf.
Die PAS/PASK-Polymergemische, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden, sollten PAS in einer Menge im Bereich von etwa 50 bis etwa 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymergemisches, aufweisen. PAS/PASK-Beschichtungen, die PAS in einer Menge im Bereich von etwa 67 bis etwa 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymergemisches, enthalten, entwickeln mit geringerer Wahrscheinlichkeit Fehler in Form von winzigen Löchern und sind daher für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugt. Insbesondere enthält das PAS/PASK-Gemisch etwa 75 Gew.-% PAS und etwa 25 Gew.-% PASK.
Das PAS/PASS-Polymergemisch, das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird, sollte PAS in einer Menge im Bereich von etwa 75 bis etwa 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des PAS/PASS-Gemisches, enthalten. PAS/PASS-Beschichtungen, die PAS in einer Menge im Bereich von etwa 85 bis etwa 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des PAS/PASS- Gemisches, enthalten, entwickeln mit geringerer Wahrscheinlichkeit Fehler in Form von winzigen Löchern und sind daher für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugt. Insbesondere enthält das PAS/PASS-Gemisch etwa 90 Gew.-% PAS und etwa 10 Gew.-% PASS.
Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendeten PAS/PASK/PASS-Polymergemische enthalten vorzugsweise etwa 70 bis etwa 90 Gewichtsteile PAS, etwa 15 bis etwa 5 Gewichtsteile PASK und etwa 15 bis etwa 5 Gewichtsteile PASS.
In der gesamten vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich der Ausdruck "Poly-(arylensulfid/keton)" (PASK) auf Homopolymere, Copolymere, Terpolymere und dergl. sowie Gemische davon, die im wesentlichen aus Polymerstruktureinheiten der Formel:
bestehen, worin: n = 1 oder 2 und Ar' und Ar" unabhängig unter Phenylen, Biphenylen, Naphthylen, Biphenylenether und niederalkylsubstituierten Derivaten dieser Arylengruppen ausgewählt sind. In der vorliegenden Anmeldung bedeutet der Ausdruck "Niederalkyl" Alkylgruppen mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise sind Ar' und Ar" unabhängig unter p-Phenylen und niederalkylsubstituiertem p-Phenylen ausgewählt. Das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete PASK weist vorzugsweise einen Schmelzindex im Bereich von etwa 100 bis etwa 1000 g/10 min auf, der gemäß ASTM D-1238 bei 700ºF unter Verwendung einer treibenden Masse von 5 kg gemessen wird.
Das für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung am stärksten bevorzugte PASK ist ein unsubstituiertes Poly-(p-phenylensulfid/keton), das im wesentlichen aus Struktureinheiten der Formel:
besteht, worin n = 1 oder 2 ist. Unsubstituiertes Poly-(p-phenylensulfid/keton) mit einem Schmelzindex im Bereich von etwa 100 bis etwa 1000 g/10 min eignet sich besonders gut für die Beschichtung sowohl der keramischen Mikrokugeln, die darin einverleibt sind, als auch der Substratoberflächen, auf die die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufgetragen wird.
Ein Verfahren zur Herstellung von Poly-(arylensulfid/ketonen) und Poly-(phenylensulfid/ketonen), die sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignen, wird z. B. im US-Patent 4 590 104 bereitgestellt, dessen gesamte Offenbarung durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
In der gesamten vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich der Ausdruck "Poly-(arylensulfid/sulfon)" (PASS) auf Homopolymere, Copolymere, Terpolymere und dergl. sowie Gemische davon, wobei mindestens etwa 99 % der Polymerstruktureinheiten Struktureinheiten der Formel:
sind, worin Z ein zweiwertiger Rest ist, der unter
ausgewählt ist; n den Wert 0 oder 1 hat; m den Wert 0 oder 1 hat; A die Bedeutung Sauerstoff, Schwefel, Sulfonyl oder C(R')&sub2; hat; jede Gruppe R' unabhängig die Bedeutung Wasserstoff oder Alkylrest mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome hat; und in jeder Struktureinheit die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Gruppen R' im Bereich von 0 bis etwa 12 liegt. Vorzugsweise gilt: m = 0 und n = 0.
Bei dem für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugten PASS handelt es sich um Poly-(p-phenylensulfid/sulfon). In der gesamten vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich der Ausdruck "Poly-(p-phenylensulfid/sulfon)" auf Polymere, die im wesentlichen aus Struktureinheiten der Formel:
bestehen, worin jeder Rest R' unabhängig Wasserstoff oder Alkyl bedeutet, wie es vorstehend angegeben wurde. Es ist am stärksten bevorzugt, wenn jeder Rest R' Wasserstoff bedeutet.
Das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete PASS weist vorzugsweise eine logarithmische Viskositätszahl in Lösung im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,7 dl/g auf. Sofern nichts anderes angegeben ist, werden die in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen angegebenen logarithmischen Viskositätszahlen in Lösung bei 30ºC in N-Methyl-2- pyrrolidon (NMP) bei einer Polymerkonzentration von 0,5 g pro Deciliter NMP bestimmt. Logarithmische Viskositätszahlen in Lösung können unter Verwendung eines Kapillarviskosimeters nach Ostwald bestimmt werden. Die logarithmische Viskositätszahl in Lösung ist definiert als (ln µr)/c, worin µr die relative Viskosität (d. h. Viskosität der Polymerlösung/Viskosität des Lösungsmittels) bedeutet und c die Polymerkonzentration in Gramm pro Deciliter (g/dl) bedeutet. Poly-(arylensulfid/sulfone) mit logarithmischen Viskositätszahlen in Lösung im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,5 dl/g eignen sich besonders gut für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Ein Verfahren zur Herstellung von Poly-(arylensulfid/sulfonen) und Poly-(phenylensulfid/sulfonen), die sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignen, wird z. B. im US-Patent 4 016 145 bereitgestellt, dessen gesamte Offenbarung durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Die vorstehend beschriebenen PAS/PAS-, PAS/PASK-, PAS/PASS- und PAS/PASK/PASS-Polymergemische können unter Anwendung herkömmlicher Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, hergestellt werden. Zum Beispiel können die einzelnen Polymerkomponenten mit den weiteren Komponenten der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung kombiniert werden, und die gesamte Beschichtungszusammensetzung kann in einer Kugelmühle oder einer anderen Einrichtung, die dem Fachmann bekannt ist, gemischt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Arylensulfidpolymerharz, das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird, ein statistisches Copolymer, das im wesentlichen aus PAS-Struktureinheiten und PASK-Struktureinheiten und/oder PASS-Struktureinheiten besteht. Die PAS-, PASK- und PASS-Struktureinheiten dieser statistischen Copolymere sind identisch mit den entsprechenden PAS-Polymerstruktureinheiten, PASK-Struktureinheiten und PASS-Polymerstruktureinheiten, die vorstehend beschrieben wurden. Die statistischen Copolymere enthalten vorzugsweise PAS- und PASK- und/oder PASS-Struktureinheiten in den gleichen relativen Mengen wie die vorstehend angegebenen Gemische von PAS und PASK und/oder PASS. Statistische Copolymere mit logarithmischen Viskositätszahlen in Lösung im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,7 dl/g eignen sich gut für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Statistische Copolymere mit logarithmischen Viskositätszahlen in Lösung im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,2 dl/g eignen sich besonders gut für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Die statistischen Copolymere, die für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung am stärksten bevorzugt sind, sind statistische Copolymere, die im wesentlichen aus (a) Poly-(p-phenylensulfid)- Struktureinheiten und (b) Poly-(p-phenylensulfid/keton)-Struktureinheiten und/oder Poly-(p-phenylensulfid/sulfon)-Struktureinheiten bestehen. Ein Verfahren zur Herstellung statistischer Copolymere, die sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignen, wird z. B. im US-Patent 3 354 129 bereitgestellt, dessen gesamte Offenbarung durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Arylensulfidpolymerharz, das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird, um ein Blockcopolymerharz, das im wesentlich aus folgenden Bestandteilen besteht: PAS-Polymersegmenten; statistischen PAS-Copolymersegmenten; PASK-Polymersegmenten; und/oder PASS-Polymersegmenten. Die Struktureinheiten dieser Polymersegmente sind identisch mit den Struktureinheiten der entsprechenden PAS-Polymere, statistischen PAS-Copolymere, PASK-Polymere und PASS-Polymere, die vorstehend beschrieben wurden. Die Blockcopolymere, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden, enthalten vorzugsweise PAS- und PASK- und/oder PASS- Struktureinheiten in den gleichen relativen Mengen, wie sie vorstehend für die Gemische aus PAS und PASK und/oder PASS beschrieben wurden. Blockcopolymere mit logarithmischen Viskositätszahlen in Lösung im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,7 dl/g eignen sich gut für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Blockcopolymere mit logarithmischen Viskositätszahlen in Lösung im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,2 dl/g eignen sich besonders gut für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Ein Verfahren zur Herstellung von Blockcopolymeren, die sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignen, wird z. B. im US-Patent 4 734 470 bereitgestellt, dessen gesamte Offenbarung durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendeten Polymerkomponenten weisen vorzugsweise Teilchengrößen im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 250 µm auf. Insbesondere weisen die Polymerkomponenten in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Teilchengrößen im Bereich von etwa 100 µm bis etwa 200 µm auf. Polymerkomponenten mit Teilchengrößen im Bereich von etwa 100 bis etwa 200 µm sorgen für eine erhöhte Glätte der Beschichtung, sind ohne weiteres verfügbar und sind leicht zu handhaben. Die Teilchengrößen der polymeren Komponenten können gegebenenfalls durch Mahlen, in einer Luftmühle, einer Kugelmühle oder durch andere geeignete Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, verringert werden. Gegebenenfalls kann die Teilchengröße der Polymerkomponenten verringert werden, während die Bestandteile der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung gemischt werden. Zum Beispiel können die Bestandteile der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung kombiniert und dann in einer Kugelmühle behandelt werden, um sowohl ein Mischen der Bestandteile als auch eine Verringerung der Polymerteilchengröße zu erzielen.
Der keramische Mikrokugelfüllstoff, der in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird, besteht vorzugsweise aus hohlen, kugelförmigen keramischen Teilchen. Die kugelförmigen keramischen Teilchen bestehen typischerweise aus etwa 45 bis etwa 60 Gewichtsteilen Siliciumdioxid (SiO&sub2;), etwa 25 bis etwa 38 Gewichtsteilen Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) und bis zu etwa 10 Gewichtsteilen Eisen(III)-oxid (Fe&sub2;O&sub3;). Der keramische Mikrokugelfüllstoff sollte eine Teilchengröße von weniger als etwa 325 mesh aufweisen. Um die Bruchfestigkeit und die Kratzbeständigkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung weiter zu verbessern, ist es bevorzugt, daß der keramische Mikrokugelfüllstoff eine Druckfestigkeit von mindestens etwa 4000 psi (280 bar) und eine Härte auf der Mohsschen Härteskala von mindestens etwa 5 aufweist. Ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen keramischen Mikrokugelfüllstoffs, der sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignet, wird z. B. im US- Patent 4 115 256 beschrieben, dessen gesamte Offenbarung durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Beispiele für im Handel erhältliche keramische Mikrokugelfüllstoffe, die sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignen, umfassen EXTENDOSPHERES ; hergestellt von P.A. Industries, Inc., und ZEEOSPHERES , hergestellt von Zeelan Industries, Inc. EXTENDOSPHERES werden in einer Broschüre mit dem Titel "EXTENDOSPHERES BUBBLEKUP : Surface Modified Hollow Microspheres", die von P.A. Industries, Inc., Postfach 2370, Chattanooga, Tennessee 37409, verteilt wird, beschrieben, wobei die gesamte Offenbarung der Broschüre durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. EXTENDOSPHERES weisen eine Druckfestigkeit von 4000 psi, eine Härte auf der Mohsschen Härteskala von 5, einen Schmelzpunkt von 1200ºC, eine Schüttdichte von 25 lb/ft³ und eine Schalendicke von etwa 10 % des Durchmessers auf. ZEEOSPHERES werden in der Broschüre mit dem Titel "What to Expect When You Indude ZEEOSPHERES in Your Paints and Coatings", die von Zeelan Industries, In., 320 Endicott Building, St. Paul, Minnesota 55101, verteilt wird, beschrieben, wobei die gesamte Offenbarung der Broschüre durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. ZEEOSPHERESR weisen eine Druckfestigkeit von über 60 000 psi, eine Härte auf der Mohsschen Härteskala von 7, einen Erweichungspunkt von 1200ºC und eine relative Dichte ("specific gravity") zwischen 2,0 und 2,3 g/cm³ auf.
Der keramische Mikrokugelfüllstoff ist in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung in einer ausreichenden Menge vorhanden, um die Abriebfestigkeit der Beschichtungszusammensetzung zu verbessern. Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung enthält vorzugsweise etwa 50 bis etwa 85 Gewichtsteile eines geeigneten Arylensulfidpolymerharzes, wie es vorstehend beschrieben wurde, und etwa 15 bis etwa 40 Gewichtsteile keramischen Mikrokugelfüllstoff. Optimale Abriebfestigkeit und Beschichtungshaftfähigkeit werden erzielt, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung etwa 55 bis etwa 80 Gewichtsteile Arylensulfidpolymerharz und etwa 20 bis etwa 30 Gewichtsteile keramischen Mikrokugelfüllstoff enthält.
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann auch ein oder mehrere Metalloxide enthalten. Metalloxide erhöhen die Haftfähigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung. Beispiele für geeignete Metalloxide umfassen Titandioxid (TiO&sub2;), Zirkoniumdioxid (ZrO&sub2;), Hafniumdioxid (HfO&sub2;) und Gemische dieser Metalloxide. Vorzugsweise weist das Metalloxid Pulverform auf und hat eine relative Dichte, bezogen auf die Dichte von Wasser, im Bereich von etwa 3,8 bis etwa 10,0. Wenn ein Metalloxid verwendet wird, dann liegt es in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise in einer Menge im Bereich von etwa 15 bis etwa 25 Gewichtsteilen vor, wenn man von etwa 50 bis etwa 85 Gewichtsteilen Arylensulfidpolymerharz und etwa 15 bis etwa 40 Gewichtsteilen keramischer Mikrokugelfüllstoff ausgeht.
Aufgrund ihrer inerten chemischen Beschaffenheit und ihrer Pigmenteigenschaften sind die Metalloxide, die für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugt werden, Titandioxid und Zirkoniumdioxid. Aufgrund seiner Verfügbarkeit und der geringen Kosten ist Titandioxid das gegenwärtig am stärksten bevorzugte Metalloxid für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.

Das erfindungsgemäße Verfahren

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Schicht aus der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats abgelagert, um die Abbaubeständigkeit des Substrats zu verbessern. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auf der Substratoberfläche unter Anwendung herkömmlicher Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, abgelagert werden. Beispiele für derartige Verfahren umfassen das elektrostatische Sprühbeschichten, das Pulversprühbeschichten, das Wirbelsintern, das Aufschlämmungssprühbeschichten und dergl.
Vor der Ablagerung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung sollte die Substratoberfläche gereinigt werden. Beispiele für geeignete Reinigungsverfahren, die dem Fachmann bekannt sind, umfassen das Waschen mit Lösungsmittel, die Dampfentfettung, die Ultraschallentfettung, den thermischen Abbau und dergl. Wenn ein Aufrauhverfahren (z. B. Putzstrahlen, chemisches Atzen und dergl.) angewandt wird, dann sollte die Substratoberfläche gereinigt werden, nachdem das Aufrauhverfahren abgeschlossen ist. Das Aufrauhen der Oberfläche sorgt für eine verbesserte Haftung der Beschichtung.
Substrate, die sich für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen, können aus Metall, Glas, Keramik oder anderen Materialien gefertigt werden, an denen die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung haftet und die den Temperaturbedingungen, die für die Härtung der Polymerkomponente(n) der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung erforderlich ist, widerstehen. Wie nachstehend erläutert wird, werden die erfindungsgemäßen Polymerkomponenten typischerweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 315ºC bis etwa 470ºC gehärtet. Beispiele für geeignete Substratmaterialien umfassen Eisen, eisenhaltige Legierungen (z. B. Stahl), magnesiumhaltige Legierungen, Aluminium, Titan, Kupfer, Glas, Keramik, Porzellan und Legierungen, wie Nickel, Bronze und dergl. Beispiele für geeignete eisenhaltige Legierungen umfassen Stähle, wie Stähle mit geringem, mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt, sowie verschiedene rostfreie Stähle, wie martensitischen, ferritischen und austenitischen rostfreien Stahl.
Um eine pulverisierte Beschichtungszusammensetzung herzustellen, die für die Verwendung bei einem Beschichtungsverfahren mit einer pulvensierten Zusammensetzung, z. B. beim elektrostatischen Sprühbeschichten, beim Pulversprühbeschichten und dergl., geeignet ist, können die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung unter Verwendung herkömmlicher Einrichtungen für das Mischen von Feststoffen trocken gemischt werden (z. B. ein Kegelschneckenmischer, ein Flügelmischer, ein Kegelmischer, ein Rotations- oder Doppeltrommel-V-Mischer und dergl.). Eine Behandlung in einer Pulverisierungsvorrichtung oder einer Kugelmühle kann gegebenenfalls während oder nach dem Mischen der Komponenten der Beschichtungszusammensetzung durchgeführt werden, um eine geeignete Polymerteilchengröße zu erzielen.
Wenn ein elektrostatisches Sprühverfahren angewandt wird, dann kann die pulverisierte Beschichtungszusammensetzung auf eine kalte Substratoberfläche (d. h. bei ungefähr Umgebungstemperatur) oder eine heiße Substratoberfläche (d. h. eine Substratoberfläche, die auf eine Temperatur bis zu etwa 470ºC erwärmt wurde) aufgebracht werden. Eine verbesserte Haftung der Beschichtung kann erzielt werden, indem die Substratoberfläche auf eine Temperatur im Bereich von etwa 350ºC bis etwa 470ºC vor dem Aufbringen der pulverisierten Beschichtungszusammensetzung vorgewärmt wird.
Wenn eine elektrostatisches Sprühverfahren angewandt wird, dann kann fein verteiltes Siliciumdioxid (SiO&sub2;), z. B. Quarzstaub, wahlweise der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung in einer Menge im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1,5 Gewichtsteilen einverleibt werden, wobei man von etwa 50 bis etwa 85 Gewichtsteilen Arylensulfidpolymerharz und etwa 15 bis etwa 40 Gewichtsteilen keramischer Mikrokugelfüllstoff ausgeht. Das Vorhandensein von Siliciumdioxid in der pulverisierten Beschichtungszusamensetzung verbessert die Verteilung des trockenen Pulvers beim elektrostatischen Sprühen.
Wenn die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung unter Anwendung eines Aufschlämmungssprühverfahrens aufgebracht wird, dann kann eine geeignete Aufschlämmung durch Zugabe eines flüssigen Trägers zu der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung hergestellt werden. Bei dem flüssigen Träger kann es sich im allgemeinen um ein beliebiges inertes Verdünnungsmittel handeln, das bei Raumtemperatur normal flüssig ist und das vor oder während des Erwärmens und/oder Härtens der aufgetragenen Beschichtung verdampft. Beispiele für geeignete flüssige Träger umfassen 1,2-Propandiol (Propylenglykol), 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,4-Butandiol und dergl. Verbindungen sowie Gemische davon.
Wenn ein Aufschlämmungssprühverfahren angewandt wird, dann kann die Aufschlämmungsbeschichtungszusammensetzung auf eine kalte Substratoberfläche (d. h. bei ungefähr Umgebungstemperatur) oder auf eine heiße Substratoberfläche (d. h. eine Substratoberfläche, die auf eine Temperatur bis zu etwa 470ºC vorgewärmt wurde) aufgetragen werden. Um eine verbesserte Haftung der Beschichtung zu erzielen, wird die Substratoberfläche vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von etwa 350ºC bis etwa 470ºC vor dem Auftragen der Aufschlämmungsbeschichtungszusammensetzung vorgewärmt.
Nachdem eine Schicht der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung auf der Substratoberfläche abgelagert worden ist, wird die Beschichtungszusammensetzung erwärmt, um die Polymerkomponenten der Beschichtungszusammensetzung zu härten. Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendeten Arylensulfidpolymerharze werden typischerweise durch Erwärmen der Schicht der Beschichtung auf eine Temperatur im Bereich von etwa 315ºC bis etwa 470ºC gehärtet. Abhängig von der angewandten Temperatur härten die Polymerkomponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung typischerweise in einer Zeitspanne im Bereich von etwa 0,25 Stunden bis etwa 24 Stunden.
Eine Schicht der Beschichtungszusammensetzung, die durch elektrostatische Sprühbeschichtung oder durch Aufschlämmungs-Sprühbeschichtung abgelagert worden ist, weist typischerweise nach dem Härten eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 1,0 mil auf. Die Beschichtungs- und Härtungsstufen, die vorstehend beschrieben wurden, können so viele Male wiederholt werden, wie erforderlich ist, um eine gewünschte Beschichtungsdicke zu erzielen.
Wenn das Substrat aus einer eisenhaltigen Legierung besteht, dann kann eine verbesserte Haftung der Beschichtung durch Altern des Substrats bei einer erhöhten Temperatur vor der Ablagerung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung erzielt werden. Eine ausreichende Alterung kann durch Vorwärmen des Substrats in einer Atmosphäre, die Sauerstoff und Wasserdampf umfaßt (z. B. Luft), auf eine Temperatur im Bereich von etwa 350ºC bis etwa 470ºC und Aufrechterhalten der Vorwärmtemperatur für eine Zeitspanne von mindestens etwa 0,5 Stunden erzielt werden.

[)er erfindungsgemäße Fertigungsgegenstand

Die vorliegende Erfindung stellt einen Fertigungsgegenstand bereit, der (a) ein geeignetes Substrat, wie es vorstehend beschrieben wurde, mit mindestens einer Oberfläche und (b) eine Schicht aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung, die auf der Oberfläche abgelagert ist, umfaßt. Der erfindungsgemäße Fertigungsgegenstand kann durch das erfindungsgemäße Verfahren, wie es vorstehend beschrieben wurde, hergestellt werden. Beschichtete Förderbänder, beschichtete Bodenabdeckungen zur Verwendung in chemischen Anlagen, beschichtete Saugstäbe ("sucker rods") und andere beschichtete Gegenstände, die für das Bohren von Bohrlöchern und die Förderung von Fluiden verwendet werden, sind Beispiele für nützliche Gegenstände, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden.
Das nachstehende Beispiel wird vorgelegt, um die Erfindung weiter zu erläutern.

Beispiel

Vier Testzusammensetzungen, die Poly-(arylensulfid) und einen keramischen Mikrokugelfüllstoff umfaßten, wurden im Vergleich mit fünf Poly(arylensulfid)-Beschichtungszusammensetzungen, die keinen keramischen Mikrokugelfüllstoff enthielten, untersucht. Jede der neun Testzusammensetzungen wurde auf ein getrenntes Probestück aufgetragen und untersucht, um die Beschichtungsdicke, die Beschichtungshärte, das Auftreten von Fehlern in Form winziger Löcher und die Beschichtungshaftfähigkeit zu bestimen. Wie nachstehend errtert wird, zeigten die Testzusamensetzungen, die Poly-(arylensulfid) und einen keramischen Mikrokugelfüllstoff umfaßten, eine verbesserte Härte und eine hervorragende Haftfähigkeit. Außerdem wiesen die Testzusammensetzungen, die Poly-(arylensulfid) und keramischen Mikrokugelfüllstoff enthielten, keine Fehler in Form winziger Löcher auf.
Wie in Tabelle I gezeigt ist, wurden neun Poly-(p-phenylensulfid)- Aufschlämmungsbeschichtungszusammensetzungen (PPS-Aufschlämmungsbeschichtungszusammensetzungen) für Tests hergestellt. Bei dem in diesen Zusammensetzungen verwendeten PPS-Harz handelte es sich um RYTON MR11, das von Phillips Petroleum Company hergestellt wird. Das PPS-Harz wies eine Extrusionsgeschwindigkeit vor dem Härten von etwa 229 9 pro 10 min auf. Das PPS-Harz wurde in einer Raymond-Mühle gemahlen und gesiebt, so daß das Harz ein Sieb mit 60 mesh passierte.
Wie ebenfalls aus Tabelle I ersichtlich ist, enthielten die neun Testzusammensetzungen variierende Mengen an Quarzstaub, Titandioxid, Zirkoniumdioxid und flüssigem Träger. Bei dem für die Herstellung dieser Aufschlämmungen verwendeten flüssigen Träger handelte es sich um Propylenglykol. Jede Aufschlämmungszusammensetzung wurde hergestellt, indem alle ihre Komponenten in einem Waring-Mischer für ungefähr 15 Minuten gemischt wurden.
Die Aufschlämmungszusammensetzungen 4 und 5 enthielten jeweils ZEEOSPHERES in einer Konzentration von 19,3 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Trockengewicht der Zusammensetzung. Die Aufschlämmungszusammensetzungen 8 und 9 enthielten jeweils EXTENDOSPHERES in einer Konzentration von 24,7 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Trockengewicht der Zusammensetzung. Die in den Aufschlämmungszusammensetzungen 4, 5, 8 und 9 verwendeten ZEEOSPHERES und EXTENDOSPHERES wiesen Teilchengrößen von weniger als 325 mesh auf.
Jede Testzusammensetzung wurde auf ein getrenntes Stahlprobestück von 20 Gauge aufgetragen. Die Stahlprobestücke waren etwa 40 mil (1 mm) dick und wiesen Abmessungen von 6 Zoll (15 cm) Länge und 3 Zoll (7,5 cm) Breite auf. Jedes Probestück erhielt drei Überzüge aus einer der neun Testzusammensetzungen. Die Testzusammensetzungen wurden unter Verwendung eines Beschichtungsstabs aufgetragen. Jedesmal nachdem ein Überzug aus einer Testzusammensetzung aufgetragen worden war, wurde der Überzug bei 371ºC für etwa 30 Minuten gehärtet. Jedes Probestück wurde, nachdem es drei Überzüge aus der Testzusammensetzung erhalten hatte, für 2 Stunden bei 232ºC getempert.
Die Beschichtungsdicke wurde gemäß ASTM D-1186 unter Anwendung der Magnetflußtechnik bestimt. Bei diesem Verfahren wird ein geeichtes Dickenmeßgerät eingesetzt, das Änderungen im magnetischen Fluß mißt, wenn der Fluß durch Beschichtungen varuerender Dicke tritt. Filme bekannter Dicke wurden verwendet, um die Vorrichtung zu eichen. 10 Messungen wurden statistisch entlang der Länge und dem Umfang jedes Probestücks durchgeführt, und die mittlere Dicke wurde berechnet.
Die Beschichtungshärte wurde gemäß ASTM D-3336, Bleistifthärtetest, bestimmt. Bei der Durchführung dieses Tests versucht ein Techniker, die Beschichtung mit Bleistiften varuerender Bleihärte zu unterbrechen oder zu kratzen. Die Bleistifthärte der Beschichtung wird durch den härtesten Bleistift, der die Beschichtung weder unterbricht noch kratzt, bestimmt. Wie in Tabelle II gezeigt ist, gibt es zehn mögliche Buchstabenbezeichnungen der Bleistifthärte. Numerische Härtebewertungen, die diesen Buchstabenbezeichnungen entsprechen, werden in Tabelle II ebenfalls vorgelegt.
Die Anzahl der Fehler in Form winziger Löcher oder Fehlstellen, die in jeder Beschichtung vorhanden war, wurde unter Verwendung eines Isoliertesters Simpson Model 400-2 bestimmt. Der Isoliertester wurde im Bereich 2 bis 200 Megaohm mit einem nassen Schwamm als Sonde betrieben. Jedes Probestück wurde in linearen Abschnitten von 1 Zoll markiert, und die Sonde wurde über das Probestück gezogen. Die Anzahl der Ausschläge des Meßgeräts, die pro Abschnitt von 1 Zoll des Probestücks beobachtet wurde, wurde gezählt. Ausschläge des Meßgeräts sind die Folge eines Stromflusses; jeder Ausschlag des Meßgeräts zeigt also einen Fehler in Form eines winzigen Loches oder einer Fehlstelle in der Beschichtung an.
Um die Beschichtungshaftfähigkeit zu untersuchen, wurde eine X-förmige Rille durch jede Beschichtung unter Verwendung eines Messers Nr. 22 X-acto geschnitten. Das Messer wurde dann in die Rille eingeführt, und die Beschichtung wurde von der Oberfläche abgehoben. Bewertungen von 1 bis 5 wurden vergeben, wobei 5 die beste Bewertung der Haftfähigkeit ist. Eine Bewertung von 5 wurde vergeben, wenn die Beschichtung selbst brach, jedoch nicht vollständig von der Oberfläche abgehoben werden konnte. Eine Bewertung von 4 wurde vergeben, wenn kleine Bereiche des Metalls sichtbar waren, jedoch über 50 % der Beschichtung zurückblieben. Eine Bewertung von 3 wurde vergeben, wenn eine kleine Menge der Beschichtung verblieb, jedoch über 50 % der Beschichtung entfernt wurden. Eine Bewertung von 2 wurde vergeben, wenn die gesamte Beschichtung entfernt wurde. Eine Bewertung von 1 wurde vergeben, wenn die Beschichtung sich ablöste, ohne daß ein Messer verwendet wurde.
Wie durch Vergleich der für die Testzusammensetzungen 1, 2, 3, 4 und 5 erhaltenen Ergebnisse ersichtlich ist, führte das Einverleiben von ZEEOSPHERES und Titandioxid zu einer Verbesserung der Bleistlfthärte der Testzusamensetzungen 4 und 5 von einer Buchstabenbezeichnung F zu einer Buchstabenbezeichnung 2H und 3H. Wie aus Tabelle II ersichtlich ist, sind diese Verbesserungen der Buchstabenbezeichnung äquivalent zu Verbesserungen der numerischen Härtebewertung von 2 Punkten und 3 Punkten.
Wie durch Vergleich der Ergebnisse, die für die Testzusammensetzungen 1, 2, 3, 8 und 9 erhalten wurden, ersichtlich ist, führte das Einverleiben von EXTENDOSPHERES zu einer Verbesserung der Bleistifthärte der Testzusammensetzungen 8 und 9 von einer Buchstabenbezeichnung F zu einer Buchstabenbezeichnung 9H. Wie aus Tabelle II ersichtlich ist, entspricht diese Verbesserung der Buchstabenbezeichnung einer Verbesserung der numerischen Härte um 9 Punkte.
Wie ebenfalls aus Tabelle 1 ersichtlich ist, verhielten sich die Testzusammensetzungen, die keramischen Mikrokugelfüllstoff enthielten, gut in allen getesteten Bereichen. Zusätzlich zu einer verbesserten Härte zeigten die Beschichtungszusammensetzungen, die keramischen Mikrokugelfüllstoff enthielten, hervorragende Haftfähigkeitseigenschaften und waren frei von Fehlern in Form winziger Löcher. Die überlegene Härte und Haftfähigkeit, die Testzusammensetzungen zeigten, die keramischen Mikrokugelfüllstoff enthielten, stellen hervorragende Anzeichen einer verbesserten Abriebbeständigkeit, die mit diesen Zusammensetzungen erzielt wird, dar. Tabelle I Beschichtungsformulierungen und Ergebnisse Testzusammensetzung Komponenten, g (%, trocken) Quarzstaub(2) Propylenglykol ZEEOSPHERES (3) EXTENDOSPHERES (4) Testergebnisse Beschichtungsdicke (mil)(5) Bleistifthärte(6) Fehlstellen(7) Haftung(8)
(1) Ryton MR11, hergestellt von Phillips Petroleum Co.
(2) Degussa AEROSIL 200.
(3) Keramischer Mikrokugelfüllstoff, hergestellt von Zeelan Industries, Inc.
(4) Keramischer Mikrokugelfüllstoff, hergestellt von P.A. Industries, Inc.
(5) ASTM D-1186 unter Anwendung der Magnetflußtechnik; 1 mii = 25,4 µm.
(6) ASTM D-3363, Bleistifthärtetest.
(7) Bestimmt unter Verwendung eines Isoliertesters Simpson Model 400-2, der im Bereich von 2 bis 200 Megaohm betrieben wurde und einen nassen Schwamm als Sonde verwendete. Die Anzahl der Fehistellen pro Probestück wurde durch die Anzahl der beobachteten Ausschläge des Meßgeräts abgeschätzt.
(8) Möglicher Bewertungsbereich von 1 bis 5, wobei 5 die beste Bewertung darstellt. Das zur Bestimmung der Haftfähigkeit herangezogene Verfahren ist vorstehend beschrieben. Tabelle II Bleistifthärte Buchstabe Numrische Bewertung
Die vorliegende Erfindung ist also gut geeignet, um die Aufgaben zu lösen und die Ziele und Vorteile, die vorstehend genannt wurden, sowie die, die inhärent sind, zu erreichen. Zum Zwecke der vorliegenden Offenbarung sind zwar gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden, zahlreiche Veränderungen sind für den Fachmann jedoch ersichtlich. Derartige Veränderungen gehören zum Geist der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verwendung einer Zusammensetzung zum Beschichten eines Substrats, wobei die Zusammensetzung ein Arylensulfidpolymerharz und einen keramischen Mikrokugelfüllstoff umfaßt.

2. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Arylensulfidpolymerharz ausgewählt ist unter: Poly-(arylensulfid); einem Gemisch aus Poly-(arylensulfid) und Poly-(arylensulfid/keton), Poly-(arylensulfid/sulfon) oder Poly-(arylensulfid/keton) und Poly-(arylensulfid/sulfon); statistischen Copolymeren, die im wesentlichen aus Poly-(arylensulfid)-Struktureinheiten und Poly-(arylensulfid/keton)-Struktureinheiten, Poly-(arylensulfid/sulfon)-Struktureinheiten oder Poly-(arylensulfid/keton)- und Poly-(arylensulfid/sulfon)-Struktureinheiten bestehen; Blockcopolymeren, die im wesentlichen aus Poly-(arylensulfid)-Struktureinheiten und Poly-(arylensulfid/keton)-Struktureinheiten, Poly-(arylensulfid/sulfon)-Struktureinheiten oder Poly-(arylensulfid/keton)- und Poly-(arylensulfid/sulfon)-Struktureinheiten bestehen; oder Gemischen davon.

3. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Arylensulfidpolymerharz in der Zusammensetzung in einer Menge im Bereich von etwa 50 bis etwa 85 Gewichtsteilen vorhanden ist und der keramische Mikrokugelfüllstoff in der Zusammensetzung in einer Menge im Bereich von etwa 15 bis etwa 40 Gewichtsteilen vorhanden ist.

4. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der keramische Mikrokugelfüllstoff eine Druckfestigkeit von mindestens etwa 4000 psi (27,8 MPA) aufweist.

5. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Arylensulfidpolymerharz um Poly-(arylensulfid) handelt, wobei das Poly-(arylensulfid) vorzugsweise ein Poly-(arylensulfid) mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit vor dem Härten im Bereich von etwa 80 bis etwa 400 g/10 min umfaßt, wobei es sich bei dem Poly-(arylensulfid) mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit insbesondere um Poly-(p-phenylensulfid) handelt.

6. Verwendung einere Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Poly-(arylensulfid) ferner ein Poly-(arylensulfid) mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit vor dem Härten von weniger als etwa 80 g/10 min umfaßt, wobei es sich bei dem Poly-(arylensulfid) mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit vorzugsweise um Poly-(p-phenylensulfid) handelt.

7. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Gewichtsverhältnis des Poly-(arylensulfids) mit hoher Extrusionsgeschwindigkeit zum Poly-(arylensulfid) mit niedriger Extrusionsgeschwindigkeit mindestens etwa 0,2:1 beträgt.

8. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Arylensulfidpolymeren um ein Gemisch aus Poly-(arylensulfid) und Poly-(arylensulfid/keton), Poly-(arylensulfid/sulfon) oder Poly-(arylensulfid/keton) und Poly- (arylensulfid/sulfon) handelt.

9. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Poly-(arylensulfid) vor dem Härten eine Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 80 bis etwa 400 g/10 min aufweist, wobei das Poly-(arylensulfid/keton) einen Schmelzindex im Bereich von etwa 100 bis etwa 1000 g/10 min aufweist und wobei das Poly-(arylensulfid/sulfon) eine logarithmische Viskositätszahl in Lösung im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,7 dl/g aufweist.

10. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Poly-(arylensulfid) um Poly-(p-phenylensulfid) handelt, es sich bei dem Poly-(arylensulfid/keton) um Poly-(p-phenylensulfid/keton) handelt und es sich bei dem Poly-(arylensulfid/sulfon) um Poly-(p-phenylensulfid/sulfon) handelt.

11. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner ein Metalloxid umfaßt, das unter Titandioxid, Zirkoniumdioxid, Hafniumdioxid oder Gemischen davon ausgewählt ist.

12. Verfahren zur Verbesserung der Abbaubeständigkeit eines Substrats, das die Stufe der Ablagerung einer Schicht aus einer Beschichtungszusammensetzung auf mindestens einer Oberfläche des Substrats umfaßt, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein Arylensulfidpolymerharz und einen keramischen Mikrokugelfüllstoff umfaßt, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 11 definiert ist.

13. Beschichtetes Substrat, das gemäß dem Verfahren von Anspruch 12 erhältlich ist.

14. Fertigungsgegenstand, umfassend:

ein Substrat mit mindestens einer Oberfläche; und eine Schicht aus einer Beschichtungszusammensetzung, die auf der Oberfläche abgelagert ist, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein Arylensulfidpolymerharz und einen keramischen Mikrokugelfüllstoff umfaßt, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 11 definiert ist.