JP2003013745A - 耐炭素性表面コーティング - Google Patents

耐炭素性表面コーティング

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JP2003013745A JP2002082467A JP2002082467A JP2003013745A JP 2003013745 A JP2003013745 A JP 2003013745A JP 2002082467 A JP2002082467 A JP 2002082467A JP 2002082467 A JP2002082467 A JP 2002082467A JP 2003013745 A JP2003013745 A JP 2003013745A
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チエン−ペイ・マオ
Purushothaman Kesavan
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Mohan Sandajua
モハン・サンドゥジャ
Paul Thottahil
ポール・ソッタットヒル
Carl Horowitz
カール・ホロウィッツ
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】燃料噴射装置の如き燃焼に関わる表面および燃
料供給部品の如き高温に曝される表面に塗布することに
よって、ステンレス鋼および合金鋼組成物の如き表面に
炭素またはグラファイトが高温において堆積することを
防止すること。 【解決手段】ケミカルグラフティングによって表面上に
ポリマーコーティングの薄層を形成する。ケミカルグラ
フティングでは、グラフト開始剤を用いて、シリコーン
系プレポリマーが金属表面上で重合するための活性結合
サイトを金属表面上に形成する。結合および重合は、複
雑な装置を用いずに、一回の塗布工程において完了す
る。コーティング処理は、燃焼に関わる表面および高温
に曝される表面上に最高700°F(約371℃)の温
度で形成される炭素またはコークスを低減させることに
よってこれらの表面の耐久性および性能を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の背景 発明の技術分野 本発明は、燃焼に関わるまたは曝される表面および高温
に曝される表面を有する装置または部品にケミカルグラ
フティング法によって塗布することによって、このよう
な装置の性能に影響を及ぼす可能性のある炭素またはコ
ークスの高温での堆積を防止するためのコーティング配
合物に関連する。
【0002】発明の背景 近年、炭素の堆積は、タービンエンジンおよび他の燃料
供給部品の如き高温に曝される表面のみならず、燃料噴
射装置の如き燃焼に関わる表面にとっても重大な問題と
なっている。この問題は、例えばガスタービンにおける
燃料注入口の温度の上昇および圧縮機の空気の温度の上
昇が原因となり得る。例えば、高性能航空エンジンの場
合、燃料注入口の温度は350°F(約177℃)を越
えることがあり、圧縮機の吐出し温度は1,600°F
(約871℃)程に高くなることがある。特定の稼動条
件下においては、ぬれ壁の温度は急速に400〜800
°F(約204〜約427℃)に達する。高温と低速が
組み合わさった場合、燃料は化学的分解を起こすことが
あり、この化学的分解によって短時間の間に炭素堆積物
が形成されることがある。同じ様な堆積の問題は、自動
車用途、発電、工業用または住宅用焼却炉および他の同
様の用途においても起こり得る。
【0003】一旦炭素堆積物が形成し始めると、燃料の
流速が落ちたり、燃料圧が過剰に下がったり、バルブが
粘り着いたり、ストレーナやフィルターが目詰まりを起
こしたり、噴霧性が十分でなくなるなどの多くの問題を
もたらす。これらの問題はいずれも燃焼器全体の性能に
容易に影響を及ぼし、結果として維持費が高くなる。
【0004】今日の燃料噴射装置は、長時間に亘って炭
素が形成されない状態で高温環境下において稼動しなけ
ればならないことが多い。この要件を満たすことは、デ
ザインの顕著な改良なしには非常に困難である。現場に
おける経験および調査研究に基づくと、炭素の形成を促
進する流動または表面条件を回避するためのある特定の
デザインのガイドラインが導かれる。例えば、ぬれ壁温
度は通常400°F(約204℃)よりも低い温度に維
持され、燃料注入口温度は225°F(約107℃)よ
りも低くなければならない。炭素の形成が決定される際
に燃料速度も重要な役割を果たすので、流速の範囲は慎
重に考察されなければならない。炭素の形成は、流速が
2〜4m/sの範囲であって、燃料液が浸透(soak
back)し、かつ安定した状態(steady s
tate)の条件下において稼動する燃焼器の場合が最
も酷いことが分かっている。しかしながら、燃料速度が
6m/sを超えると、効果的な熱移動および短い滞留時
間のために炭素堆積物が形成され難くなる。
【0005】これらのガイドラインにもかかわらず、技
術者達は、噴射装置の耐久性および耐用寿命についての
厳しい必要条件を満たすために、デザインについての他
の検討材料に未だ頼らなければならない。これらの検討
材料としては、燃料の加圧前処理(プレストレス)、燃
料添加剤の使用、耐炭素性コーティングの塗布、より良
い表面仕上げの付与、より効果的な絶縁体の添加、セラ
ミック材料の使用、および受動または能動冷却の導入が
挙げられる。文献調査および鋭意の検討によれば、金属
表面に対する耐炭素性コーティングの使用は、過酷な温
度環境下において燃料噴射装置の流路内に形成される炭
素を低減する最も効果的かつ経済的な手段の1つに見え
る。
【0006】いくつかの特許が、ノズルの表面に炭素が
堆積することを防止するための手法について述べてい
る。例えば、Loprenzoらに対する米国特許第
6,123,273号は、ガスタービン内の可燃性表面
に炭素が堆積することを防止するためのデュアル燃料ノ
ズルを開示しており、前記デュアル燃料ノズルは、勢い
のついた空気の渦流を発生させることによって、前記ノ
ズルの金属表面へのオイル噴霧粒の衝突を防ぎ、結果と
して前記金属表面上への炭素の堆積を防止する。Edw
ardsに対する米国特許第5,315,822号は、
ガスタービン用の接燃料部品をコーティングすることを
教示しており、これらの高温合金は表面に炭化チタン、
亜硝酸チタン、ホウ化チタンまたはこれらの混合物の層
を有することによって炭素またはコークスの形成を防止
している。Spenceらに対する米国特許第5,33
6,560号には、許容できるコーティング組成物を調
製する目的で配合されたゾルゲルからのアルミナおよび
シリカのコーティングを塗布することによって炭素の堆
積物から保護されているガスタービン部品が教示されて
いる。Flemingらに対する米国特許第6,14
5,763号には、自動車の燃料噴射装置をフッ素含有
非晶質水素化炭素フィルムコーティングでコーティング
することによって炭素質堆積物を形成させないようにす
ることが教示されている。このようにコーキングおよび
堆積物を低減させることによって燃料の効率的な使用お
よびエンジンの性能が向上する。
【0007】耐炭素性のためにステンレス鋼および合金
材料の物理的性質を改善するためのコーティング手法が
いくつか存在する。これらの手法には、熱溶射法(th
ermal spraying)、爆ごう付加耐火法
(detonation−applied refra
ctory)、化学蒸着法およびイオン注入法が含まれ
る。これらの手法は一般に複雑で、高価で、特定の用途
に限定されている。
【0008】発明の開示 本発明は、燃料噴射装置の如き燃焼に関わる表面および
燃料供給部品の如き高温に曝される表面に塗布すること
によってステンレス鋼および合金鋼組成物の如き金属表
面上に高温で炭素またはグラファイトが堆積することを
防止するためのコーティング配合物の発見に関する。前
記コーティング配合物は、ケミカルグラフティングによ
って前記表面上にポリマーコーティングの薄層を形成す
る。前記ケミカルグラフティングでは、グラフト開始剤
を用いて、シリコーン系プレポリマーが前記金属表面上
で重合するための活性結合サイトを前記金属表面上に形
成する。前記ポリマーコーティングの薄層は、ステンレ
ス鋼またはステンレス鋼合金の如き表面上に、高温、す
なわち最高700°F(約371℃)の温度、で炭素ま
たはグラファイトが堆積することを防止する。前記結合
および重合は、複雑な装置を用いずに、一回の塗布工程
において完了する。前記コーティング処理は、燃焼に関
わる表面および高温に曝される表面上に形成される炭素
またはコークスを低減させることによってそれらの表面
の耐久性および性能を向上させる。
【0009】前記コーティングは容易に塗布でき、表面
の大きさを著しく変えることはなく、容易には取り除く
ことができない。コーティング処理は、高価な装置を必
要とせず、環境や安全を脅かす原因になったりもしな
い。前記コーティング処理は、複雑な形状の部品または
要素に用いることができる。さらに、前記コーティング
は、航空機用燃料噴射装置、自動車用燃料噴射装置、ガ
スタービン発電装置用燃料噴射装置などの如きコーキン
グまたは炭素堆積物の問題に遭遇するあらゆる表面に対
して用いることができる。
【0010】好ましい実施態様の詳細な説明 燃焼に関わる表面および高温に曝される表面に塗布する
ことによってそのような表面の上に高温で炭素またはグ
ラファイトが堆積することを防止するための本発明のコ
ーティング配合物は、ステンレス鋼または他の鋼合金の
如き金属表面上で重合するシリコーン系プレポリマーで
ある。前記コーティング配合物は、ケミカルグラフティ
ングによって前記表面上にポリマーコーティングの薄層
を形成する。前記ケミカルグラフティングでは、グラフ
ト開始剤を用いて、前記シリコーン系プレポリマーが前
記金属表面上で重合するための活性結合サイトを前記金
属表面上に形成する。あるいは、前記シリコーン系プレ
ポリマーは、シランモノマーおよび/または(メタ)ア
クリレートモノマーの如きビニルモノマーを少量含有し
ていてもよい。前記結合および重合は、複雑な装置を用
いずに、一回の塗布工程において完了する。前記コーテ
ィング処理は、燃焼に関わる表面および高温に曝される
表面上に最高700°F(約371℃)の温度で形成さ
れる炭素またはコークスを低減させることによってそれ
らの表面の耐久性および性能を向上させる。
【0011】重合法はケミカルグラフティングであり、
支持体の活性化を必要とする。一旦支持体が活性化され
ると、炭素−炭素結合で結合されたモノマー鎖が前記支
持体上でウィスカーとして成長する。これらのウィスカ
ーは、基材の既存の特性を全く変えずに支持体に新しい
性質を永久的に付与する。多くの天然および合成材料
は、「バルク水素」よりも反応性の高いある形態の水素
を含有している。下記式1に示されるように、ポリプロ
ピレン中の第3級水素(I)、タンパク質中のアミド水
素(II)および多糖類中のヒドロキシル水素(II
I)は、これらの例の一部である。
【0012】
【化1】
【0013】特定のグラフト開始剤(G.I.)は、こ
れらの活性水素を取り除くと同時に、活性水素が取り除
かれたサイトにおけるポリマー鎖の成長を開始させる能
力を有する。ポリプロピレンの場合、この工程は式2の
ように表すことができる。“*”は、遊離基、アニオン
またはカチオンを表し、これらはそれぞれG.I.が水
素と共に取り除く電子の数、すなわち1ヶ、0ヶまたは
2ヶに対応する。フリーラジカル型重合が不可能なモノ
マーは各種存在するので、本発明の適用範囲を広げるた
めには前述の3種類すべての水素の機序(メカニズム)
を適用するとよい。
【0014】
【化2】
【0015】式2において、ビニル
【化3】 モノマーは、直ちに活性化サイトに結合する。
【0016】「X」は付与される新しい性質を表す。特
定の状況において、モノマーの混合物を用いることによ
って一回の処理工程で複数の性質を支持体に付与するこ
とができる。長さを調節することができるこれらのポリ
マー鎖は、硬化処理後は支持体と永久的に結合すること
になる。グラフトポリマーと支持体の間の結合は共有結
合である。従って、グラフトされたビニルモノマーまた
はプレポリマーは支持体から簡単に引き離すことはでき
ない。
【0017】金属表面とモノマーまたはプレポリマーの
間のグラフト反応には鋼製支持体上の反応種が関与して
いると考えられているが、その仕組みの詳細は十分に確
立されてはいない。水分が存在する場合、前記鋼製支持
体としっかりと結合した酸化物および水酸基の層が存在
する。前記水酸基の水素は、グラフト開始剤によって取
り除かれて、グラフト重合を開始するモノマーと反応す
るラジカルを形成することがある。前記酸化物および水
酸基は、プレポリマーまたはモノマーのエポキシ基と反
応して、合金とその表面に形成された有機ポリマーとを
しっかりと結合させる化学反応を開始する。
【0018】金属表面におけるグラフト重合の仕組み
は、式3に示される工程として説明することができる。
停止プロセスは、配合物が反応性プレポリマーを含有し
ているか、またはポリマーを含有しているかによって異
なることがある。さらに、プレポリマーは、支持体上に
グラフトコーティングを形成する鋼表面上のラジカルと
反応する反応性ラジカルP*を生成するグラフト開始剤
によって活性化されてもよい。この過程を式4に示す。
【0019】
【化4】
【0020】
【化5】
【0021】グラフト開始剤Gは、以下の金属イオン、
すなわちFe+++、Fe++、Ag+、Co++、Ni++、C
+++およびCu++で構成されていてもよい。過酸化物
は、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパ
ーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイドおよび
過酸化水素の如き触媒から選択することができる。モノ
マーおよびプレポリマーは側鎖に官能基Xを有するが、
前記官能基Xはそれら同士で反応することもできるし、
架橋有機コーティングを形成する配合物に含有される別
のプレポリマーまたはポリマーと反応することもでき
る。前記モノマーおよびプレポリマーの官能基は、水酸
基、カルボニル基、第2級および/または第3級アミノ
基並びにエポキシ基で構成されるべきである。前記反応
性成分の官能基のモル比は、反応が完結された後に遊離
の基が残らないように選択される。
【0022】予め算出しておいた量のシリコーンプレポ
リマーSilikophen80/20を容器内で調製
した。そして、他の材料をサンプルの配合に示される適
切な割合と順序で添加した。内容物を均一な溶液になる
まで攪拌した。これらの材料の濃度を重量で測定した。
配合の例を表Iに示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】コーティング配合物はいくつかの異なる方
法で金属表面に塗布することができる。コーティングが
塗布される表面をできるだけきれいにしておくことが重
要である。ケミカルグラフティングを妨げる可能性のあ
るグリースや油が表面に付着していてはならない。すべ
ての材料を混ぜ合わせてから塗布することが好ましい。
例えば、ポリシロキサンポリマーは、ポリシロキサンま
たはシリコーンプレポリマーと、シランモノマーと、
(メタ)アクリレートモノマーの如きビニルモノマー
と、グラフト開始剤と、触媒と、溶媒と、添加剤との混
合物を含有する液体配合物として表面に塗布することが
できる。さらに、GE SR 940シリコーンまたは
Dow Corning 804シリコーンの如き他の
ポリシロキサンプレポリマーを用いることもできる。前
記添加剤には、増粘剤、充填剤、レベリング剤、湿潤
剤、消泡剤などの如き一般にコーティング組成物に添加
されることによってその性能を調節したりレオロジーを
制御する組成物が包含される。用いられる溶媒の選択、
または溶媒を組み合わせて用いる場合の溶媒の組み合わ
せもしくは溶媒の割合についての制限は無い。一般に、
溶媒を組み合わせて用いることが最も効果的であること
が分かっているが、用いられる溶媒が1種類でもコーテ
ィングは機能すべきである。コーティング組成物を塗布
するのに適当な方法は、浸漬、吹付けおよびポンピング
である。燃料噴射装置の内壁の場合、コーティング溶液
はマスターフレックス(MasterFlex)液体ポ
ンプによって流路を通過させられる。過剰な配合物を排
出させるためには、噴射装置の流路を圧縮空気でパージ
する必要がある。
【0026】次に、コーティングされた噴射装置を10
0℃のオーブンで30分間硬化させた後、225℃で1
時間最終硬化させた。オーブン内での1時間半の後、前
記噴射装置を取り出し、周囲温度まで放冷した。2段階
硬化が好ましいが、硬化条件は決定的ではない。厳密な
条件は、用いられるプレポリマーおよび/またはモノマ
ーに依存するが、約85〜約300℃、好ましくは約1
00〜約225℃の温度範囲で約1〜約3時間硬化を行
うことが予想される。
【0027】
【実施例】本発明によるコーティングの実用性を示すた
めに、図1に示される実験室用試験装置を用意し、表I
に示されるコーティング組成物の実施例1および2の評
価を行った。複数の真っ直ぐなチューブを用いて燃料噴
射装置内の一般的な燃料流動条件をシミュレートした。
この試験用チューブの断面を図2に示す。
【0028】試験用チューブ1は、真っ直ぐな中央部分
2と、加熱された銅シリンダー10内に設置しやすいよ
うに、かつ、前記試験用チューブに燃料を出し入れする
配管と接続しやすいように拡大された末端部3および4
とを有する。前記拡大された末端部3および4は、流入
用配管および流出用配管と接続するための開口部5およ
び6並びに試験用チューブ9の中央の加熱された部分2
と通じている移行部7および8からなる。試験のための
銅シリンダー10は、厚さが0.25インチ(6.35
mm)の中央部分9と、厚さが1.0インチ(25.4
mm)の末端部とからなる。シリンダー9の中央部分
は、直径が0.0625インチ(1.5875mm)で
ある孔を有する。
【0029】図1から分かるように、チューブ1は銅シ
リンダー10に挿入される。銅シリンダー10にはバン
ドヒーター11が巻き付けられており、このバンドヒー
ターには絶縁材12が巻き付けられている。燃料は、燃
料供給タンク13から試験装置へと供給される。燃料は
ポンプ14によって汲み上げられる。粒状物が前記試験
用シリンダーに到達しないようにするために、燃料フィ
ルター15および16が燃料ポンプ14の前後に設置さ
れる。燃料を均一に流れやすくするために、アキュミュ
レータ17が燃料配管内に設置される。燃料の温度を調
節するために、燃料は、配管19を通じて試験用チュー
ブに入る前に燃料予熱器18を通過する。温度制御装置
20が用いられて燃料の温度と配管壁の温度が設定され
る。試験用チューブ1を通過した後の燃料は、配管21
を通じて流出し、熱交換器22を通過することによって
温度が下がり、そして廃棄物タンク23へと向かう。圧
力計24および圧力調整器25が用いられることによっ
て配管の圧力が調節され、2相流の発生が防止される。
【0030】図2に示されるように、試験用チューブ1
の中央の0.300インチ(7.62mm)の部分だけ
が加熱シリンダー10と直接接触している。壁温度を監
視および制御するために、シリンダー10とチューブ表
面1の外側の間に3対の熱電対(図示されていない)が
埋設された。壁温度は600°F(約316℃)に設定
され、燃料の体積流量は20cc/minに維持され
た。燃料の流入温度は320〜350°F(約160〜
177℃)であった。ジェット−A燃料がすべての試験
において用いられたが、この燃料は装置内で再循環され
なかった。
【0031】各試験後に、試験用チューブを軸に沿って
半分に切断して内壁面を露出することによって堆積物を
詳しく分析できるようにした。元素分析機(Eleme
ntal Analyzer)を用いて定量的な堆積物
の分析を行うことによって堆積物の量を測定した。さら
に、目視および写真による方法を用いることによってコ
ーティングの性能および堆積の結果を定性的に比較し
た。実施例1および2のコーティングを4種類の異なる
ステンレス鋼材料、すなわち316ss、410ss、
440Cssおよび17−4PHに塗布した。
【0032】すべての試験は、壁温度600°F(約3
16℃)、燃料流量20cc/min、燃料流入温度3
20°F(約160℃)および試験期間40時間で行わ
れた。チューブの表面仕上げは32マイクロインチ(約
0.8128ミクロン)であると推定された。表III
にまとめられた試験結果は、実施例2のコーティングの
方が堆積物も無く、性能も良いことを示している。
【0033】
【表3】
【0034】実施例2の組成物を、410ss、IN6
25、IN718、HAST−X、347ss、17−
4PH、440Css、440FssおよびGreek
Ascoloyを初めとする様々な追加の材料に対し
て用いることによってさらに試験を行った。その結果を
表IVに示す。チューブの表面仕上げは200マイクロ
インチ(約5.08ミクロン)であると推定された。こ
れらの試験は、燃料流量20cc/min、壁温度60
0°F(約316℃)、燃料流入温度350°F(約1
77℃)および試験期間40時間で行われた。表IVに
まとめられた結果は、ニッケル系合金の方が本配合物と
の親和性が高いように見受けられるだけでなく、炭素の
形成を最も低減させたことを示したと示唆している。さ
らに、表IVの結果は、燃料流入温度が高ければ高いほ
ど、かつ、表面仕上げが粗ければ粗いほど、本発明のコ
ーティングによって得られるコーキングに対する保護
は、コーティングされていない表面と比べて大きくなる
ことを示している。さらに、前記結果は、一種類の配合
物がすべてのステンレス鋼合金と親和性があることはな
く、かつ、前記合金の化学組成物がコーティングの効果
に強い影響力があるのに対し、本発明の組成物は炭素の
蓄積を著しく低減させることを示している。示されるよ
うに、支持体の表面仕上げまたはきめは、コーティング
配合物の結果を決定する際に重要な役割を果たすように
見える。一般に、表面仕上げのきめが細かければ細かい
ほど、コーティングの性能が良くなる。従って、表面仕
上げが300マイクロインチ(約7.62ミクロン)以
下、好ましくは300マイクロインチ(約7.62ミク
ロン)未満に維持されることが望ましいが、32マイク
ロインチ(約0.8128ミクロン)以下が好ましいと
される。
【0035】
【表4】
【0036】図3の写真は、コーティングされていない
410ssサンプルチューブと実施例2の組成物でコー
ティングされたチューブの炭素形成の比較を示してい
る。これは、コーティングされていない410ステンレ
ス鋼チューブ(試験2)と実施例2の組成物でコーティ
ングされた410ステンレス鋼チューブ(試験11)を
比較した試験の結果の写真である。図3の写真から分か
るように、コーティングされていないサンプルチューブ
にはかなりの炭素が堆積しているが、コーティングされ
たチューブには炭素の堆積物は見られない。コーティン
グされたチューブの内壁には加熱による僅かな色の変化
が見られるだけである。
【0037】また、実施例3および4のコーティング組
成物を、実施例1および2に関する試験において説明さ
れたチューブと同様のチューブの内面に塗布することに
よって評価した。次に、前記チューブの内部に燃料を流
した後、前記チューブを400°F(204℃)のテス
ト用オーブン内に30分間設置することによって、前記
コーティングされたチューブをコーティングされていな
いチューブに対して評価した。これ、すなわち燃料を流
してからオーブンで加熱するサイクルを、約80時間繰
り返した。その後、チューブを半分に切断し、目視で検
査した。コーティングされていないチューブには炭素の
蓄積が見られたのに対し、コーティングされたチューブ
には、コーティングに加熱による僅かな色の変化が見ら
れたものの、炭素は全く見られなかった。
【0038】本発明の前述の実施態様は例示と説明を目
的として呈示されたものである。これらの説明および実
施態様は、本発明を網羅するものでも開示された具体的
な形態に限定するものでもなく、前記開示内容に鑑みて
数多くの修正および変更が可能であることは明らかであ
る。前記実施態様が選択かつ説明されたことによって本
発明の原理およびその実用的な用途が最も良く説明さ
れ、これにより他の当業者らが本発明をその各種実施態
様において、考えられる特定の用途に合うように各種修
正を加えて最適な形で用いることができるようになる。
本発明は前述の請求の範囲によって規定されることが意
図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】コーキングの調査のための試験装置の概略図で
ある。
【図2】試験チューブの断面図である。
【図3】600°F(約316℃)の壁温度において共
に試験された、コーティングされていないサンプルチュ
ーブ(図3A)とコーティングされたサンプルチューブ
(図3B)との比較写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B05D 7/24 302 B05D 7/24 302Y C23C 26/00 C23C 26/00 A F01D 5/28 F01D 5/28 F02C 7/22 F02C 7/22 Z (72)発明者 プルショサマン・ケサバン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11219 ブルックリン、フォーティーエイス・ス トリート 947 (72)発明者 モハン・サンドゥジャ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11355 フラッシング、フォーティファースト・ アベニュー 144−90 (72)発明者 ポール・ソッタットヒル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11040 ニュー・ハイド・パーク、ブライアン ト・アベニュー 17 (72)発明者 カール・ホロウィッツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11234 ブルックリン、ホイットマン・ドライブ 2719 Fターム(参考) 3G002 EA05 EA06 EA07 4D075 BB24Z BB26Z CA18 CA47 DB04 DC08 DC13 DC16 EA07 EA19 EB15 EB22 EB43 EB56 EC37 4K044 AA03 AB10 BA19 BA21 BB01 BC02 BC11 CA53

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐堆積物性燃料供給または噴射部品であ
    って、前記部品はその少なくとも片面上に高温での炭素
    またはコークスの形成を防止するためのコーティングを
    有し、前記コーティングはポリシロキサンポリマーから
    なり、そして前記ポリシロキサンポリマーは前記部品の
    表面にグラフト重合されることによって炭素またはコー
    クスの堆積に抵抗することを特徴とする前記部品。
  2. 【請求項2】 前記ポリシロキサンポリマーがメチルフ
    ェニルポリシロキサンポリマーである、請求項1に記載
    の部品。
  3. 【請求項3】 前記ポリシロキサンポリマーは溶液とし
    て前記表面に塗布される、請求項1に記載の部品。
  4. 【請求項4】 前記ポリシロキサンポリマーは、ポリシ
    ロキサンプレポリマーと、シランモノマーと、ビニルモ
    ノマーとの溶液として前記表面に塗布される、請求項1
    に記載の部品。
  5. 【請求項5】 前記ポリシロキサンポリマーは、シロキ
    サンプレポリマーと、グラフト開始剤と、触媒との混合
    物を含有する液体配合物として前記表面に塗布される、
    請求項1に記載の部品。
  6. 【請求項6】 前記表面がステンレス鋼またはステンレ
    ス鋼合金である、請求項1に記載の部品。
  7. 【請求項7】 前記コーティングは約300〜約700
    °F(約149〜約371℃)の温度において有効であ
    る、請求項1に記載の部品。
  8. 【請求項8】 前記ポリマーコーティングの厚さは約
    0.0005〜約0.003インチ(約0.0127〜
    約0.0762mm)である、請求項1に記載の部品。
  9. 【請求項9】 前記グラフト重合は、Fe+++、F
    ++、Ag+、Co++、Ni++、Ce+++およびCu++
    らなる群から選択される金属イオンによって開始され
    る、請求項1に記載の部品。
  10. 【請求項10】 前記ポリシロキサンポリマーは、シロ
    キサンプレポリマーと、シランと、ビニルモノマーと、
    グラフト開始剤と、触媒と、溶媒と、添加剤との混合物
    を含有する液体配合物として前記表面に塗布される、請
    求項1に記載の部品。
  11. 【請求項11】 前記ポリシロキサンポリマーは、ポリ
    シロキサンプレポリマーを、少量のシランモノマーとビ
    ニルモノマーと重合させることによって得られる、請求
    項1に記載の部品。
  12. 【請求項12】 前記ビニルモノマーは、ヘキサフルオ
    ロブチルメタクリレートモノマーとトリフルオロエチル
    メタクリレートモノマーからなる群から選択される、請
    求項4に記載の部品。
  13. 【請求項13】 高温での炭素またはコークスの形成を
    防止するため金属表面上にポリマーコーティングの薄層
    を形成する方法であって、 a)前記金属表面のヒドロキシル金属基中の活性水素を
    取り除く性能を持つグラフト開始剤を前記表面に塗布
    し、 b)結合サイトを形成し、 c)ポリシロキサンプレポリマーを前記表面に塗布して
    前記結合サイトと前記プレポリマーの反応性基とを反応
    させ、 d)前記プレポリマーを重合して前記金属表面上に表面
    コーティングを形成しそれによって炭素および/または
    コークスの形成を防止する、ことからなる前記方法。
  14. 【請求項14】 前記表面がステンレス鋼合金である、
    請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記結合および重合が一回の塗布工程
    において完了する、請求項13に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記コーティングは、前記混合物をコ
    ーティングされるものの外面および/または内面に注
    入、刷け塗りまたは噴霧することによって塗布される、
    請求項13に記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記グラフト開始剤は、Fe+++、F
    ++、Ag+、Co++、Ni++、Ce+++およびCu++
    属イオンからなる群から選択される、請求項13に記載
    の塗布方法。
  18. 【請求項18】 前記プレポリマーは、ベンジルパーオ
    キサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、t−ブ
    チルヒドロパーオキサイドおよび過酸化水素からなる群
    から選択される過酸化物をさらに含む、請求項13に記
    載の塗布方法。
  19. 【請求項19】 前記プレポリマーはポリシロキサン樹
    脂である、請求項13に記載の塗布方法。
  20. 【請求項20】 前記プレポリマーは、ヒドロキシル
    基、カルボニル基、第2級および/または第3級アミノ
    基並びにエポキシ基からなる群から選択される官能基を
    含有する、請求項13に記載の塗布方法。
  21. 【請求項21】 官能基の比率は、反応が完結された後
    に遊離基が残らないように選択される、請求項13に記
    載の塗布方法。
  22. 【請求項22】 前記ポリシロキサンプレポリマーは前
    記表面に溶液として塗布される、請求項13に記載の塗
    布方法。
  23. 【請求項23】 前記ポリシロキサンプレポリマーは、
    ポリシロキサンプレポリマーと、シランモノマーと、ビ
    ニルモノマーとの溶液として前記表面に塗布される、請
    求項13に記載の塗布方法。
  24. 【請求項24】 前記ポリシロキサンプレポリマーは、
    シロキサンプレポリマーと、シランモノマーと、ビニル
    モノマーと、グラフト開始剤と、触媒との混合物を含有
    する液体配合物として前記表面に塗布される、請求項1
    3に記載の塗布方法。
  25. 【請求項25】 前記コーティングは約300〜約70
    0°F(約149〜約371℃)の温度において有効で
    ある、請求項13に記載の塗布方法。
  26. 【請求項26】 前記ポリマーコーティングの厚さは約
    0.0001〜約0.010インチ(約0.00254
    〜約0.254mm)である、請求項13に記載の塗布
    方法。
  27. 【請求項27】 前記ポリマーコーティングの厚さは約
    0.0005〜約0.003インチ(約0.0127〜
    約0.0762mm)である、請求項13に記載の塗布
    方法。
  28. 【請求項28】 前記コーティングは引き続き空気乾燥
    されそして約85〜約300℃まで約1〜約3時間加熱
    される、請求項13に記載の塗布方法。
  29. 【請求項29】 前記コーティングは引き続き空気乾燥
    されそして約100℃まで約30分間加熱された後、約
    225℃で約1時間さらに加熱される、請求項13に記
    載の塗布方法。
  30. 【請求項30】 前記コーティングは引き続き空気乾燥
    されそして約100〜約225℃の温度まで約1〜約3
    時間加熱される、請求項13に記載の塗布方法。
  31. 【請求項31】 前記ビニルモノマーは、ヘキサフルオ
    ロブチルメタクリレートモノマーおよびトリフルオロエ
    チルメタクリレートモノマーからなる群から選択され
    る、請求項13に記載の塗布方法。
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