ES2952009T3 - Material compuesto a base de polímeros de perfluoroalcoxilo para recubrir superficies metálicas - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un material compuesto que comprende polvo de polímero de perfluoroalcoxi, polvo de negro de humo y un líquido formador de película, en donde la proporción en masa del líquido formador de película es de 0,05% en peso a 1,0% en peso, la proporción en masa del líquido formador de película es de 0,05% en peso a 1,0% en peso, la El líquido formador moja al menos parcialmente las superficies de las partículas del polvo de polímero de perfluoroalcoxi, y las partículas del polvo de negro de humo se adhieren al líquido formador de película y/o a las partículas del polvo de polímero de perfluoroalcoxi. Además, la invención se refiere a un proceso de producción para recubrir superficies metálicas, que utiliza el material compuesto como material de partida, así como a otros usos del material compuesto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Material compuesto a base de polímeros de perfluoroalcoxilo para recubrir superficies metálicas
La presente invención se relaciona con un material compuesto que comprende un polvo de un polímero de perfluoroalcoxilo, polvo negro de carbono, y un líquido formador de película. Asimismo, la invención se relaciona con un proceso de producción para recubrir superficies metálicas, que usa el material compuesto como material de partida, y también a otros usos adicionales del material compuesto.
Los materiales compuestos para el recubrimiento de superficies metálicas de componentes para proporcionar protección contra la corrosión son conocidos en las técnicas anteriores. Un método de recubrimiento estándar se basa en el proceso de rociado electrostática de polvo (EPS, por sus siglas en inglés) en el cual se rocía el polvo del polímero o del material compuesto pulverulento y cargado electrostáticamente por medio de al menos una pistola de rociado sobre la superficie conectada a tierra eléctricamente del componente que se va a recubrir. El proceso de EPS se describe, entre otras, en las siguientes referencias bibliográficas: “Industrielle Pulverbeschichtung” por Judith Pietschmann, 5° ed, 2019, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH y “Verfahren in der Beschichtungs- und Oberflachentechnik” por Hansgeorg Hofmann and Jürgen Spindler, 4° ed, 2020, Cari Hanser Verlag.
Debido a las fuerzas electrostáticas, el material compuesto es atraído por la superficie metálica conectada a tierra. Si se exponen los componentes, que se han recubierto de este modo, a temperaturas por encima del punto de fusión del material compuesto usado, las partículas individuales del polvo de fluoropolímero se funden y forman un recubrimiento polimérico sobre el componente. Si el componente subsecuentemente se enfría a una temperatura por debajo del punto de fusión del fluoropolímero usado, el recubrimiento se solidifica en la fase de enfriamiento.
La mayoría de los polvos de polímero termoplástico son eléctricamente no conductores y pueden ser cargados electrostáticamente en el proceso de EPS. Sin embargo, si en el proceso de EPS se producen capas de polímeros que pueden conducir la electricidad, se deben tomar precauciones técnicas adicionales. Para algunas capas termoplásticas que pueden conducir la electricidad, los procesos apropiados son conocidos.
En un primer proceso conocido en la práctica industrial, se usan mezclas de negros industriales con polvos poliméricos. Tales mezclas se pueden obtener, por ejemplo, de Cabot Corporation, Alpharetta, GA 30022, EE. UU. La mezcla obtenida se aplica posteriormente a un componente metálico para ser recubierto en el proceso de EPS, de modo tal que se puedan formar capas de color negro debido a la presencia de las partículas del polvo negro de carbono. Dependiendo de la mezcla de polímero/negro de carbono, también se pueden formar capas capaces de conducir la electricidad. Este proceso tiene una serie de restricciones y limitaciones técnicas. Éstas surgen, en particular, del hecho de que las partículas eléctricamente conductoras del polvo negro de carbono no se pueden cargar en el proceso de EPS. Como consecuencia, la mezcla de polímero y del negro de carbono ya no es lo suficientemente atraída por el componente de metal conectado a tierra, de modo tal que, en el mejor de los casos, solamente se pueden formar espesores de capa muy delgados y poco económicos. Con el fin de producir un espesor de capa satisfactorio, la proporción de negro de carbono debe ser muy baja. Por otro lado, una proporción de negro de carbono que sea lo más alta posible es deseable para una capacidad suficiente para conducir la electricidad. Este dilema hasta ahora no ha sido capaz de ser resuelto por el proceso conocido, especialmente para el polímero de perfluoroalcoxilo (PFA, por sus siglas en inglés) altamente resistente a la corrosión y de alta fusión.
El documento WO 2014/012161 A1 divulga un proceso de recubrimiento de componentes adecuados para la transferencia de calor, en particular intercambiadores de calor de carcasa y tubo, con una mezcla de fluoropolímeros y aditivos que aumentan la conductividad térmica y la conductividad eléctrica. El grafito se divulga como un aditivo preferido, y la proporción en peso del mismo en la mezcla es de 10 % a 60 %.
A diferencia del primer proceso, no se produce una mezcla de polvo pulverulento y partículas de negro de carbono en un segundo proceso conocido, sino que se produce en primer lugar un compuesto de polímero y negro de carbono en un proceso de fusión/mezcla, y este compuesto subsecuentemente se muele a un polvo. Sin embargo, este proceso de producción es complicado, lo que se refleja en los precios correspondientemente altos para los materiales comerciales producidos por este proceso. Una desventaja adicional de este proceso es que un porcentaje significativamente mayor de negro de carbono es necesario para lograr una capacidad suficiente para conducir la electricidad de las capas producidas con estos polvos. Sin embargo, el aumento de las proporciones de negro de carbono una vez más tiene un efecto adverso en el comportamiento de fusión en el proceso de EPS.
El documento JP 2020024880 A divulga una batería de iones de litio que comprende un electrodo positivo, un electrodo negativo y una capa de electrolitos entre ellos. El material del electrodo activo puede incluir un aglutinante entre otros componentes. Como ejemplo de un aglutinante, se menciona un copolímero de tetrafluoroetileno-perfluoroalcoxi-viniléter.
El documento WO 2009/020499 A1 divulga un elemento de sellado con un cuerpo termoplástico para una celda electroquímica que contiene un electrolito en un disolvente orgánico no acuoso. Un electrodo negativo para una celda de iones de litio contiene uno o más materiales intercambiables con litio, tales como carbonos, óxidos de metales de transición, sulfuros de metales de transición, y óxidos de metales amorfos. Se pueden adicionar materiales conductores,
tales como polvos de metal, grafito y negro de carbono para mejorar la conductividad eléctrica. Se pueden usar aglutinantes para mantener juntos los materiales de partículas.
El documento KR 101 950096 B1 divulga una batería secundaria de litio con un electrodo negativo, el electrodo negativo que comprende un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de material activo negativo formada en el colector de corriente de electrodo negativo. La capa de material activo negativo comprende un material activo negativo, un aglutinante y, opcionalmente, un material conductor.
El documento CN 109439081 A divulga un recubrimiento en polvo de fluorocarbono termoendurecible que se coloca en capas durante la formación de la película. Se investigan varios recubrimientos de polvo de fluorocarbono para optimizar las propiedades de adhesión, resistencia al impacto, flexibilidad, resistencia al agua, resistencia a los ácidos, y resistencia al envejecimiento.
Fue objeto de la invención desarrollar mezclas de polvos de fluoropolímero/negro de carbono como material compuesto de modo tal que se mejore la calidad de la superficie de un recubrimiento producido a partir del material compuesto, la resistencia química y la estabilidad a largo plazo del recubrimiento están garantizadas, y la capacidad de la capa para conducir cargas electrostáticas es suficientemente alta para usos en, por ejemplo, el recubrimiento de sensores que se usan en lugares en donde hay riesgo de explosión. Al mismo tiempo, la mezcla de polvo debe ser electrostáticamente cargable para poder, por ejemplo, ser procesada en el proceso de EPS y hacer posible un proceso de recubrimiento estable.
Este objeto se logra de acuerdo con la presente invención por un material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, y por un proceso para producir el material compuesto de acuerdo con la reivindicación 8. Las realizaciones ventajosas del material compuesto se indican en las reivindicaciones 2 a 7. Un objeto adicional de la invención abarca los componentes recubiertos con el material compuesto y un proceso de recubrimiento de acuerdo con las reivindicaciones 9 a 11, y también los usos ventajosos del material compuesto de acuerdo con las reivindicaciones 12 a 14.
El material compuesto de la invención comprende polvo del polímero de perfluoroalcoxilo, polvo negro de carbono y un líquido formador de película, en donde la proporción en masa del líquido formador de película es de 0,05 % en peso a 1,0 % en peso, el líquido formador de película moja al menos parcialmente las superficies de las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo, y las partículas del polvo negro de carbono se adhieren al líquido formador de película y/o las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo.
Se ha encontrado que el dilema descrito anteriormente asociado con los materiales compuestos que se conocen por las técnicas anteriores, y que comprenden meramente polvo del polímero y polvo negro de carbono, es capaz de resolverse por la adición de acuerdo con la invención de una pequeña cantidad de un líquido formador de película. Aquí, el líquido formador de película funciona como agente de unión entre las partículas de polímero de perfluoroalcoxilo y las partículas de negro de carbono.
El material compuesto de la invención parece macroscópicamente homogéneo. Sin embargo, se ha encontrado que las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo compuesto en el mismo, no están uniformemente recubiertas con negro de carbono, sino que también tienen lugares sin recubrimiento. Esto hace posible que el material compuesto se cargue en un campo eléctrico para que las partículas cargadas puedan ser atraídas a una superficie metálica conectada a tierra, como se requiere, por ejemplo, para su uso en el proceso de EPS.
Por otro lado, la adición del líquido formador de película asegura que una cantidad suficiente de partículas de negro de carbono se adhiera a las partículas de polímero de perfluoroalcoxilo para que suficientes partículas de negro de carbono estén en contacto en una superficie recubierta con el material compuesto para formar una red de percolación. Esto asegura que el recubrimiento formado sobre la base del material compuesto de la invención es capaz de conducir cargas electrostáticas. Se considera que una superficie es capaz de conducir cargas electrostáticas si tiene una resistencia superficial menor a 1 gigaohmio (109 ohmios). Este valor corresponde al valor límite para superficies de trabajo de acuerdo con el estándar industrial DIN EN 61340-5-1:2016. El procedimiento para medir la resistencia superficial se indica en el estándar industrial DIN EN 61340-2-3:2016.
El material compuesto de la invención comprende al menos un polvo del polímero de perfluoroalcoxilo. El tamaño promedio de partícula del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo es preferiblemente de 30 a 50 micrómetros. A los efectos de la presente invención, el tamaño promedio de partícula es el valor D50 determinado de acuerdo con el estándar ISO 13320:2020.
El polvo del polímero de perfluoroalcoxilo tiene un alto punto de fusión de aproximadamente 300 °C a 315 °C y una alta resistencia química. Se ha encontrado que, en comparación con las técnicas anteriores, cantidades más pequeñas de negro de carbono son suficientes para producir una superficie compuesta de un material compuesto a base de un polvo de PFA que es capaz de conducir cargas electrostáticas y tiene una buena calidad de superficie.
Los polvos negros de carbono tienen una buena conductividad eléctrica, y en el material compuesto sirven, después de que se han aplicado como recubrimiento a una superficie para formar una red de percolación con el fin de lograr la
capacidad del recubrimiento para conducir cargas electrostáticas.
Para fines de la invención, los “polvos negros de carbono” son polvos de compuestos de carbono puro. En una realización preferida, el polvo negro de carbono se selecciona del grupo que consiste en pigmentos negros, negros de carbono conductores, negros industriales, hollín que comprende de carbono, y nanotubos de carbono. El polvo negro de carbono puede ser el polvo de un negro de carbono o una mezcla de una pluralidad de diferentes negros de carbono. Asimismo, se da preferencia al polvo negro de carbono con un “residuo de tamiz de 45 micrómetros” de acuerdo con DIN EN ISO 787-18:1995 de menos de 50 ppm.
En una realización preferida, la proporción en masa del polvo negro de carbono es de 1,0 % en peso a 5,0 % en peso, basado en el material compuesto total.
El líquido formador de película tiene la capacidad de humedecer las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo completamente o al menos parcialmente. Además, el líquido formador de película proporciona una fuerza adhesiva que permite que las partículas del polvo negro de carbono se adhieran a la superficie de las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo. Se ha encontrado que el líquido formador de película no solamente mejora la adhesión del negro de carbono a la superficie del polímero de perfluoroalcoxilo, sino que también lleva al negro de carbono a ser capaz de aglomerarse para formar estructuras más grandes en la superficie de cada partícula del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo. A un nivel microscópico, las regiones individuales de las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo no están recubiertas con negro de carbono en el material compuesto de la invención y, por lo tanto, se pueden cargar electrostáticamente muy fácilmente y, por lo tanto, procesar bien en el proceso de EPS.
En una realización ventajosa, el líquido de formación de película tiene un punto de ebullición que es más bajo que la temperatura a la cual el material compuesto se fusiona para formar un recubrimiento en una superficie, de modo tal que el líquido de formación de película se evapora en el proceso de fusión. Esto promueve la formación de una red de percolación de partículas negras de carbono en el recubrimiento.
En una realización preferida, el líquido formador de película es un compuesto orgánico que es líquido a temperatura ambiente. Este compuesto orgánico tiene preferiblemente un punto de ebullición a presión atmosférica en el rango de 90 °C a 270 °C.
El líquido formador de película es preferiblemente un compuesto de hidrocarburos alifático, no ramificado o ramificado, con un grupo funcional polar.
El líquido formador de película es preferiblemente un alcohol de C3-C10 alifático, preferiblemente con un punto de ebullición a presión atmosférica en el rango de 90 °C a 270 °C.
El líquido formador de película es preferiblemente octanol o heptanol, en particular 1-octanol o 1-heptanol.
En una realización preferida del material compuesto de la invención, el líquido formador de película es 1-octanol. En esta realización, la relación de peso de 1-octanol con el polvo negro de carbono es particularmente preferiblemente de 1:15 a 1:10. Se ha encontrado que este rango de valores es un buen compromiso entre la capacidad de carga electrostática del material compuesto en el proceso de EPS y la manipulación del material compuesto en la herramienta de rociado para el proceso de EPS.
En una realización adicional preferida, el material compuesto comprende al menos un aditivo con una conductividad térmica que es más alta que la conductividad térmica del polímero de perfluoroalcoxilo. La conductividad térmica de un recubrimiento producido a partir del material compuesto también se puede aumentar de este modo, lo que puede ser ventajoso para su uso en, por ejemplo, el recubrimiento de intercambiadores de calor, de modo tal que el intercambiador de calor se puede operar más eficientemente.
Asimismo, el material compuesto es preferiblemente pulverulento y de flujo libre. Esto permite un procesamiento fácil, por ejemplo, por procesos electrostáticos de rociado en polvo (procesos de EPS).
La invención proporciona además un proceso para producir el material compuesto de la invención, en donde las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo se mezclan con el líquido formador de película en un primer paso, y la mezcla resultante se mezcla con las partículas del polvo negro de carbono en un segundo paso.
Este orden de mezclado tiene la ventaja de que el líquido formador de película moja en primer lugar las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo antes de que entre en contacto con las partículas negras de carbono. Esto evita la competencia entre las partículas de polímero de perfluoroalcoxilo y las partículas de negro de carbono con respecto a la absorción del líquido formador de película.
En una variante preferida del proceso, la mezcla se lleva a cabo en un aparato de mezcla, por ejemplo, en una batidora, en un conjunto de rodillos, en un recipiente agitado o en un mezclador de reja.
Asimismo, se da preferencia a la mezcla con lugar bajo condiciones de presión atmosférica en un rango de temperatura de 0 °C a 100 °C. Aquí, la temperatura de mezclado debe estar por debajo del punto de ebullición del líquido formador de película.
La invención proporciona además un componente con al menos una superficie metálica que está al menos parcialmente recubierta con un material compuesto de acuerdo con la invención. El espesor de la capa del recubrimiento es preferiblemente de 50 |jm a 1000 |jm, particularmente preferiblemente de 50 |jm a 500 |jm. Asimismo, la resistencia superficial del recubrimiento en el componente es preferiblemente menor a 1 gigaohmio, de modo tal que el recubrimiento es capaz de conducir la electricidad. Esto se traduce en las ventajas técnicas de la resistencia química, una alta estabilidad térmica a altas temperaturas hasta cerca del punto de fusión de los polímeros para estos componentes.
La invención proporciona además un proceso para recubrir la superficie de un componente con un material compuesto pulverulento de acuerdo con la invención, que comprende los pasos de:
(a) calentamiento de la superficie del componente a una temperatura que es de 1 °C más alta a 100 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo,
(b) carga electrostática el material compuesto pulverulento,
(c) rociado de la superficie conectada a tierra del componente.
En una realización preferida del proceso de recubrimiento, la temperatura de la superficie del componente se enfría a una velocidad de 0,01 °C/s a 1 °C/s, preferiblemente de 0,05 °C/s a 0,1 °C/s, después de la formación de una capa de alta viscosidad contigua en la superficie del componente. Esta medida evita la acumulación de tensiones en el recubrimiento y el daño potencial a la capa asociada con el mismo.
La invención proporciona además un proceso para producir una película, que comprende los pasos de:
(a) aplicación del material compuesto de acuerdo con la invención a una superficie,
(b) calentamiento de la superficie a una temperatura que es de 1 °C más alta a 100 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo,
(c) enfriamiento y curado de la capa de la película,
(d) extracción de la película de la superficie.
La superficie es preferiblemente una pared o una placa. La superficie es particularmente preferiblemente lisa, por ejemplo, pulida. La superficie puede haber sido pretratada, por ejemplo, por la aplicación de un agente de liberación en la superficie.
En un proceso alternativo para producir una película, el material compuesto de acuerdo con la invención se introduce en una prensa caliente o prensa de banda caliente para producir películas capaces de conducir la electricidad en la misma por calentamiento y prensado.
La invención proporciona además un proceso para producir un componente por el proceso de moldeo rotacional, que comprende los pasos de:
(a) introducción del material compuesto pulverulento de acuerdo con la invención en una cavidad calentable, (b) calentamiento de las superficies de la cavidad a una temperatura que es de 1 °C más alta a 100 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo,
(c) enfriamiento y curado del relleno,
(d) eliminación del relleno, que representa el componente.
La invención proporciona además un proceso para producir un moldeado, que comprende los pasos de:
(a) introducción del material compuesto pulverulento de acuerdo con la invención entre al menos dos piezas de herramienta calentables,
(b) calentamiento de las piezas de la herramienta a una temperatura que es de 1 °C más alta a 50 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo y la presión del material compuesto para dar un moldeado,
(c) enfriamiento y curado del moldeado,
(d) eliminación del moldeado del molde.
El calentamiento de las piezas de la herramienta se puede llevar a cabo antes, durante y/o después de la introducción del material compuesto.
El objeto de la invención se ilustrará a continuación con la ayuda de ejemplos de trabajo.
Figura 1: Mezcla de polvo PFNnegro de carbono con y sin líquido formador de película.
Ejemplo 1:
Para producir un material compuesto de acuerdo con la invención, en un primer paso, se mezclaron 100 gramos de un polímero de perfluoroalcoxilo (Chemours 532 G-5010 PFA Powder Clear) en forma de polvo con un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 43 |jm, y con un punto de fusión de 305 °C con 0,2 gramos de 1-octanol líquido como líquido formador de película a temperatura ambiente por 20 minutos en un conjunto de rodillos. Aquí, las superficies de las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo se mojaron predominantemente por el líquido formador de película. En un segundo paso, posteriormente se adicionaron 3 gramos de negro de carbono conductor (Orion Printex L) en forma de polvo con un valor de residuo de tamiz de “45 micrómetros de acuerdo con DIN ISO 787-18” de 12 ppm a la mezcla obtenida, y se mezclaron por otros 10 minutos a temperatura ambiente en el conjunto de rodillos. Las partículas del polvo negro de carbono adheridas en forma de aglomerado al líquido formador de película y/o las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo.
El material compuesto de flujo libre obtenido de esta modo se usó para recubrir una superficie metálica por el proceso de EPS. Con este fin, la parte de metal se calentó a 330 °C en un horno. Después de tomar la parte de metal calentada del horno, se conectó a tierra eléctricamente. El material compuesto posteriormente se roció por medio de una pistola “Opti Flex” de Gema Switzerland GmbH (St. Gallen, Suiza, www.gemapowdercoating.com), la cual se cargó electrostáticamente, sobre la superficie caliente, y la parte de metal se calentó adicionalmente en el horno, donde se fundió para dar una capa contigua. Este ciclo de rociado fuera del horno y fusión en el horno se repitió dos veces más.
Después de enfriar la superficie metálica recubierta, se determinó el espesor de la capa y la resistencia eléctrica de la superficie a temperatura ambiente. El espesor de la capa fue en promedio de 150 micrómetros, medido con un instrumento de medición de espesor de capa Dualscope MP4C de Helmut Fischer GmbH, 71069 Sindelfingen. Aquí y en adelante, “en promedio” significa que el espesor de la capa se midió en al menos tres lugares elegidos al azar en el recubrimiento y la media aritmética se formó a partir de los valores medidos obtenidos. La resistencia de la superficie eléctrica estaba en el rango de 1 a 100 megaohmios, medido con el ohmímetro Tera TOM TF600, electrodo de dos puntos modelo 840 de Keinath Electronic GmbH, 72810 Gomaringen.
Ejemplo comparativo 1a:
Un material compuesto de acuerdo con las técnicas anteriores sin líquido de formación de película se produjo por un método análogo al del material compuesto inventivo del Ejemplo 1. Con este fin, se mezclaron 97 gramos del polímero de perfluoroalcoxilo (Chemours 532 G-5010 PFA Powder Clear) en forma de polvo con 3 gramos de negro de carbono conductor (Orion Printex L) en forma de polvo con un valor de residuo de tamiz de “45 micrómetros de acuerdo con DIN ISO 787-18” de 12 ppm. Esta mezcla se podría cargar electrostáticamente solamente en una pequeña medida, si es que en absoluto, en la pistola de rociado de EPS. El experimento de recubrimiento correspondiente usando 97 % en peso de PFA polvo y 3 % en peso de Printex L negro de carbono conductor falló; no se pudo producir ninguna capa en la superficie del metal.
La figura 1 muestra, en la mitad izquierda de la figura, que está anotada con “PFA 5010 sin aditivo”, un micrográfico de la mezcla en polvo del Ejemplo comparativo. La mitad derecha de la figura, que está anotada con “PFA 5010 con aditivo”, representa un micrográfico del material compuesto pulverulento de acuerdo con la invención, como en el Ejemplo 1. La barra de escala es de 10 micrómetros y, en cada caso, se muestra en la esquina inferior derecha. La comparación de las dos mitades de la figura muestra una coloración significativamente más oscura de las partículas como en las técnicas anteriores. Las partículas de PFA están recubiertas prácticamente uniforme y completamente con una capa de negro de carbono, lo que hace que la carga electrostática en una pistola de rociado de EPS sea muy difícil o imposible. En contraste, tanto los aglomerados de negro de carbono como los puntos negros, y también las regiones en gran parte libres de negro de carbono, se pueden ver en las partículas del material compuesto de acuerdo con la invención. Estas partículas de acuerdo con la invención se podrían cargar electrostáticamente muy bien en la pistola de rociado de EPS y llevar a una buena acumulación de capa en la superficie del metal y, al mismo tiempo, a una capa capaz de conducir cargas electrostáticas en el componente metálico.
Ejemplo comparativo 1b:
En otro experimento de recubrimiento, se aplicó 100 % de polvo de PFA a la superficie metálica en los tres ciclos de recubrimiento. El espesor de la capa fue en promedio de 200 jm . La resistencia superficial fue mayor a 2 teraohmios. Por lo tanto, esta capa no es capaz de conducir cargas electrostáticas.
Ejemplo 2:
Usando condiciones experimentales y relaciones de cantidades análogas a las del Ejemplo 1, se usó 1,4-butanediol en lugar de 1-octanol como líquido formador de película. El espesor de la capa del recubrimiento en la superficie metálica fue en promedio de 100 micrómetros. La resistencia eléctrica de la superficie estuvo en la región de 1 gigaohmio.
Ejemplo 3:
Usando condiciones experimentales y relaciones de cantidades análogas a las del Ejemplo 1, se usó 1-heptanol en lugar de 1-octanol como líquido formador de película. El espesor de la capa del recubrimiento en la superficie metálica fue en
promedio de 120 micrómetros. La resistencia eléctrica de la superficie estuvo en el rango de 100 a 500 megaohmios.
Ejemplo 4:
Usando las condiciones experimentales del Ejemplo 1, se usó el color negro “Orion Printex 90” de Orion Engineered Carbons GmbH, Colonia, en lugar del negro de carbono conductor “Printex L”. Las relaciones de cantidades fueron: 100 gramos del polímero de perfluoroalcoxilo Chemours 532 G-5010 PFA Powder Clear, 0,6 gramos de 1-octanol, 3 gramos de color negro “Orion Printex 90”. El espesor de la capa del recubrimiento en la superficie metálica fue en promedio de 150 micrómetros. La resistencia eléctrica de la superficie estuvo en la región de 100 megaohmios.
Ejemplo 5:
En un cubo de metal con tapa, se llenó una bolsa de polietileno (PE, por sus siglas en inglés) con 10 kg de Chemours 532 G-5010 PFA Powder Clear y 20 g de 1-octanol, y se cerró. La tapa del cubo subsecuentemente se cerró y el contenido se mezcló en un mezclador estándar por 20 minutos a 20 °C. Subsecuentemente, la tapa del cubo y posteriormente la bolsa de PE se abrieron y se adicionaron 300 g de negro de carbono conductor “Orion Printex L”. Subsecuentemente, primero la bolsa de PE y posteriormente el cubo se cerraron y el contenido se mezcló por otros 20 minutos a 20 °C en el mezclador. Un espesor de capa de la capa capaz de conducir la electricidad de un promedio de 150 micrómetros a una resistencia superficial de 1 a 10 megaohmios se podría lograr para esta formulación en tres ciclos de rociado, como en el Ejemplo 1 cuando se usa este proceso de mezcla de acuerdo con la invención.
Ejemplo 6:
Una carcasa de sensor con una brida y un tubo cilindrico se recubrió en cuatro ciclos de rociado como en el Ejemplo 1 con la mezcla de acuerdo con la invención como en el Ejemplo 5. Después del último ciclo de rociado, la carcasa del sensor se enfrió de 335 °C a 220 °C por un período de 30 minutos en el horno. Después de enfriar a una temperatura de 220 °C, que está significativamente por debajo del punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo, se realizó un enfriamiento adicional tomando la carcasa del sensor recubierta del horno y enfriando a temperatura ambiente. Después de enfriar a temperatura ambiente, se midió un espesor de capa de un promedio de 200 micrómetros y una resistencia eléctrica de la superficie de 1 a 10 megaohmios. La medición de la resistencia superficial en la carcasa del sensor recubierta se realizó por medio de un teraohmímetro de Keinath Electronic GmbH, de acuerdo con el estándar DIN EN 61340-2-3:2016.
Claims (14)
1. Un material compuesto que comprende polvo del polímero de perfluoroalcoxilo, polvo negro de carbono y un líquido formador de película, en donde la proporción en masa del líquido formador de película es de 0,05 % en peso a 1,0 % en peso, el líquido formador de película al menos parcialmente moja las superficies de las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo, y las partículas del polvo negro de carbono se adhieren al líquido formador de película y/o las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo.
2. El material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el líquido formador de película es un compuesto de hidrocarburos alifático, no ramificado o ramificado, con un grupo funcional polar, preferiblemente un alcohol alifático de C3-C10, particularmente preferiblemente octanol o heptanol.
3. El material compuesto de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el líquido formador de película es 1-octanol.
4. El material compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el polvo negro de carbono se selecciona del grupo que consiste en pigmentos negros, negros de carbono conductores, negros industriales, hollín que comprende de carbono, y nanotubos de carbono.
5. El material compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la proporción en masa del polvo negro de carbono es de 1,0 % en peso a 5,0 % en peso.
6. El material compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el material compuesto comprende además al menos un aditivo con una conductividad térmica más alta a la conductividad térmica del polímero de perfluoroalcoxilo.
7. El material compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el material compuesto es pulverulento y de flujo libre.
8. Un proceso para producir un material compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde las partículas del polvo del polímero de perfluoroalcoxilo se mezclan en un primer paso con el líquido formador de película, y la mezcla resultante se mezcla con las partículas del polvo negro de carbono en un segundo paso.
9. Un componente con al menos una superficie metálica que está al menos parcialmente recubierta con un material compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
10. El componente de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la resistencia superficial del recubrimiento del componente es menor a 1 gigaohmio.
11. Un proceso para recubrir la superficie de un componente con un material compuesto pulverulento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende los pasos de:
(a) calentamiento de la superficie del componente a una temperatura que es de 1 °C más alta a 100 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo,
(b) carga electrostática el material compuesto pulverulento,
(c) rociado de la superficie conectada a tierra del componente.
12. Un proceso para producir una película, que comprende los pasos de:
(a) aplicación del material compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 a una superficie, (b) calentamiento de la superficie a una temperatura que es de 1 °C más alta a 100 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo,
(c) enfriamiento y curado de la capa de la película,
(d) extracción de la película de la superficie.
13. Un proceso para producir un componente por el proceso de moldeo rotacional, que comprende los pasos de:
(a) introducción del material compuesto pulverulento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en una cavidad calentable,
(b) calentamiento de las superficies de la cavidad a una temperatura que es de 1 °C más alta a 100 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo,
(c) enfriamiento y curado del relleno,
(d) eliminación del relleno, que representa el componente.
14. Un proceso para producir un moldeado, que comprende los pasos de:
(a) introducción del material compuesto pulverulento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 entre al
menos dos piezas de herramienta calentables,
(b) calentamiento de las piezas de la herramienta a una temperatura que es de 1 °C más alta a 50 °C más alta que el punto de fusión del polímero de perfluoroalcoxilo y la presión del material compuesto para dar un moldeado,
(c) enfriamiento y curado del moldeado,
(d) eliminación del moldeado del molde.
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