JP7451729B2 - 金属表面をコーティングするためのペルフルオロアルコキシポリマーに基づく複合材料 - Google Patents

金属表面をコーティングするためのペルフルオロアルコキシポリマーに基づく複合材料 Download PDF

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Description

本発明は、ペルフルオロアルコキシポリマー粉体と、カーボンブラック粉体と、フィルム形成液とを含む複合材料に関する。さらに、本発明は、その複合材料を出発材料として使用して、金属表面をコーティングするための製造方法、及び複合材料のさらなる使用方法に関する。
構成要素の金属表面をコーティングして腐食保護をもたらすための複合材料は、従来技術から知られている。標準的なコーティング法は、静電粉体スプレープロセス(electrostatic powder spray)(EPS)をベースとしており、該方法では、粉末状の静電的に帯電したポリマー粉体又は複合材料を、少なくとも1つのスプレーガンによって、コーティングする構成要素の電気的に接地された表面上に噴霧する。EPSプロセスは、とりわけ、次の参照文献に記載されている:Judith Pietschmannによる「Industrielle Pulverbeschichtung」、第5版、2019年、Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH社及びHansgeorg Hofmann及びJuergen Spindlerによる「Verfahren in der Beschichtungs-und Oberflaechentechnik」、第4版、2020年、Carl Hanser Verlag。
静電力により、複合材料は接地された金属表面に引き付けられる。このようにしてコーティングされた構成要素を、使用される複合材料の融点よりも高い温度に暴露すると、フルオロポリマー粉体の個々の粒子が溶融し、そして構成要素上にポリマー性コーティングを形成する。構成要素がその後続いて、使用されるフルオロポリマーの融点よりも低い温度に冷却されると、コーティングはそれに応じて冷却相で固化する。
ほとんどの熱可塑性ポリマー粉体は電気的に非伝導性であり、そしてEPSプロセスで静電的に帯電させることができる。しかし、電気を逃がすことができるポリマー層がEPSプロセスで生成される場合、追加の技術的予防措置が取られなければならない。電気を逃がすことができるいくつかの熱可塑性層については、適切なプロセスが知られている。
工業的な慣例において既知の第1のプロセスでは、工業用ブラックとポリマー粉体との混合物が使用される。このような混合物は、例えば、Cabot Corporation社、Alpharetta GA30022、米国から入手可能である。次いで、得られた混合物をEPSプロセスにおいてコーティングされる金属構成要素に適用し、カーボンブラック粉体の粒子の存在により黒色層を形成できるようにする。ポリマー/カーボンブラック混合物に応じて、電気を逃がすことができる層を形成することもできる。このプロセスには、いくつかの制限及び技術的な限界がある。これらは特に、カーボンブラック粉体の導電性粒子が、EPSプロセスにおいて帯電できないという事実から生じる。その結果、ポリマー/カーボンブラック混合物は、もはや接地された金属構成要素によって十分には引き付けられないので、せいぜい非常に薄く且つ不経済な層厚しか形成することができない。従って十分な層厚を生成するためには、カーボンブラックの割合を非常に低くしなければならない。他方で、電気を逃がす十分な能力のためには、できるだけ高いカーボンブラックの割合が望ましい。このジレンマは、特に高耐食性で高融点のペルフルオロアルコキシポリマー(PFA)について、既知の方法では解決できていない。
文献WO2014/012161A1には、熱伝達に適した構成要素、特にシェルアンドチューブ式熱交換器を、フルオロポリマーと、熱伝導性及び導電性を向上させる添加剤との混合物でコーティングする方法が開示されている。グラファイトが好ましい添加剤として開示されており、そしてこのグラファイトの混合物中の質量割合は、10%~60%である。
第1のプロセスとは対照的に、第2の既知のプロセスでは、粉末状の粉体とカーボンブラック粒子との混合物は製造されないが、代わりにポリマーとカーボンブラックとの化合物が溶融/混合プロセスで最初に製造され、そしてこの化合物がその後粉砕されて粉体となる。しかしながら、この製造方法は複雑であり、それは対応してこの方法によって製造された商業材料の高価格に反映される。この方法のさらなる欠点は、この粉体を使用して製造された層から電気を逃がす十分な能力を達成するために、著しく高いパーセンテージのカーボンブラックが必要なことである。しかしながら、カーボンブラックの割合の増加は、EPSプロセスにおける溶融挙動にやはり悪影響を及ぼす。
WO2014/012161A1
Judith Pietschmannによる「Industrielle Pulverbeschichtung」、第5版、2019年、Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH社 Hansgeorg Hofmann及びJuergen Spindlerによる「Verfahren in der Beschichtungs-und Oberflaechentechnik」、第4版、2020年、Carl Hanser Verlag
本発明の目的は、複合材料としてのフルオロポリマー/カーボンブラック粉体混合物をさらに開発して、複合材料から製造されたコーティングの表面品質を改善し、コーティングの耐薬品性及び長期安定性を確保し、そして静電荷を逃がすという層の能力を、例えば爆発の危険がある場所で使用されるセンサーのコーティングに使用するのに十分高くすることであった。同時に、粉体混合物は、例えばEPSプロセスで処理することができ、安定したコーティングプロセスを可能とするために、静電的に帯電可能でなければならない。
この目的は、本発明によれば、請求項1に記載の複合材料により、及び請求項8に記載の複合材料の製造方法により、達成される。複合材料の有利な実施形態を、請求項2~7に示す。本発明のさらなる主題は、請求項9~11に記載の、複合材料を用いてコーティングされた構成要素及びコーティング方法、及び請求項12~14に記載の複合材料の有利な使用方法を包含する。
本発明の複合材料は、ペルフルオロアルコキシポリマー粉体と、カーボンブラック粉体と、フィルム形成液とを含み、フィルム形成液の質量割合が0.05質量%~1.0質量%であり、フィルム形成液がペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子の表面を少なくとも部分的に濡らし、そしてカーボンブラック粉体の粒子が、フィルム形成液及び/又はペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子に付着する。
従来技術から既知である、ポリマー粉体とカーボンブラック粉体のみを含む複合材料に関する上記のジレンマは、本発明によれば、少量のフィルム形成液の添加によって解決できることが見出された。ここでフィルム形成液は、ペルフルオロアルコキシポリマー粒子とカーボンブラック粒子との間の結合剤として機能する。
図1は、フィルム形成液のあるPFA粉体/カーボンブラック混合物と、フィルム形成液のないPFA粉体/カーボンブラック混合物を示す。
本発明の複合材料は、肉眼的には均質であるように見える。しかし、ここに含まれているペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子は、カーボンブラックで均一にコーティングされていないが、代わりにコーティングされていない箇所も有することが分かった。これにより、複合材料を電界で帯電させることが可能となり、例えばEPSプロセスにおける使用に必要であるように、帯電した粒子を接地された金属表面に引き寄せることができる。
他方で、フィルム形成液を添加することにより、十分な量のカーボンブラック粒子がペルフルオロアルコキシポリマー粒子に付着し、十分なカーボンブラック粒子が複合材料でコーティングされた表面に接触してパーコレーションネットワークを形成することが確実となる。これにより、本発明の複合材料に基づいて形成されたコーティングは、確実に静電荷を逃がすことができる。表面は、1ギガオーム(10オーム)未満の表面抵抗を有する場合、静電荷を逃がすことができると考えられる。この値は、工業規格DIN EN61340-5-1:2016に準拠した作業表面の限界値に対応する。表面抵抗の測定手順は、工業規格DIN EN61340-2-3:2016に示されている。
本発明の複合材料は、少なくとも1つのペルフルオロアルコキシポリマー粉体を含む。ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の平均粒径は、好ましくは30~50ミクロンである。本発明の目的のために、平均粒径は、規格ISO13320:2020に準拠して決定されたD50値である。
ペルフルオロアルコキシポリマー粉体は、約300℃~315℃の高い融点及び高い耐薬品性を有する。静電荷を逃がすことができ、且つ良好な表面品質を有するPFA粉体に基づく複合材料から構成される表面を生成するためには、従来技術よりも少量のカーボンブラックで十分であることが分かった。
カーボンブラック粉体は良好な導電性を有し、そして複合材料中では、それらがコーティングとして表面に適用された後、静電荷を逃がすコーティングの能力を達成するためにパーコレーションネットワークを形成するのに役立つ。
本発明の目的のために、「カーボンブラック粉体」は、純粋な炭素化合物の粉体である。好ましい実施形態では、カーボンブラック粉体は、顔料ブラック、伝導性カーボンブラック、工業用ブラック、炭素含有煤及びカーボンナノチューブからなる群から選択される。カーボンブラック粉体は、1つのカーボンブラックの粉体、又は複数の異なるカーボンブラックの混合物でもよい。さらに、DIN EN ISO787-18:1995に準拠した「45ミクロンふるい残留物」が50ppm未満であるカーボンブラック粉体が好ましい。
好ましい実施形態では、カーボンブラック粉体の質量割合は、全複合材料に基づいて1.0質量%~5.0質量%である。
フィルム形成液は、ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子を完全に又は少なくとも部分的に濡らす能力を有する。さらに、フィルム形成液は、カーボンブラック粉体の粒子をペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子の表面に付着させる付着力を提供する。フィルム形成液は、ペルフルオロアルコキシポリマー表面へのカーボンブラックの付着性を改善するだけでなく、カーボンブラックを凝集できるようにして、ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の各粒子の表面に、より大きな構造を形成させることが見出された。微視的なレベルでは、ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子の個々の領域は、本発明の複合材料中のカーボンブラックでコーティングされておらず、従って非常に容易に静電的に帯電されるので、EPSプロセスにおいて良好に処理される。
有利な実施形態では、フィルム形成液は、複合材料を溶融して表面にコーティングを形成する温度よりも低い沸点を有するので、溶融プロセスにおいてフィルム形成液が蒸発する。これにより、コーティング中のカーボンブラック粒子のパーコレーションネットワークの形成が促進される。
好ましい実施形態では、フィルム形成液は、室温で液体である有機化合物である。この有機化合物は、好ましくは、大気圧でセ氏90度~セ氏270度の範囲の沸点を有する。
フィルム形成液は、好ましくは、極性官能基を有する非分岐又は分岐状の脂肪族炭化水素化合物である。
フィルム形成液は、特に好ましくは、脂肪族C3~C10-アルコールであり、好ましくは、大気圧でセ氏90度~セ氏270度の範囲の沸点を有する。
フィルム形成液は、非常に特に好ましくは、オクタノール又はヘプタノール、特に1-オクタノール又は1-ヘプタノールである。
本発明の複合材料の好ましい実施形態では、フィルム形成液は1-オクタノールである。この実施形態では、1-オクタノールのカーボンブラック粉体に対する質量比は、特に好ましくは1:15~1:10である。この値の範囲は、EPSプロセスにおける複合材料の静電的帯電性とEPSプロセスのためのスプレー用具における複合材料の取り扱いとの間の良好な妥協点であることが見出された。
さらに好ましい実施形態では、複合材料は、ペルフルオロアルコキシポリマーの熱伝導性よりも高い熱伝導性を有する少なくとも1つの添加剤を含む。これにより、複合材料から製造されたコーティングの熱伝導性を高めることもでき、例えば熱交換器のコーティングに使用するのに有利となり、熱交換器をより効率的に動作させることができる。
さらに、複合材料は、好ましくは粉末状で自由流動性がある。これにより、例えば静電粉体スプレープロセス(EPSプロセス)による処理が容易になる。
本発明はさらに、本発明の複合材料の製造方法を提供する。該方法では、第1の工程でペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子をフィルム形成液と混合し、そして得られた混合物を、第2の工程でカーボンブラック粉体の粒子と混合する。
この混合順序は利点を有し、それは、フィルム形成液が、ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子をまず濡らし、その後でカーボンブラック粒子と接触することである。これにより、ペルフルオロアルコキシポリマー粒子とカーボンブラック粒子との間で、フィルム形成液の吸収に関する競合が防止される。
プロセスの好ましい変形例では、混合は、混合装置、例えばタンブルミキサー、一連のローラー上、撹拌槽、又はプラウシェアミキサー内で行われる。
さらに、混合は、大気圧下0℃~100℃の温度範囲で行うことが好ましい。ここで、混合温度はフィルム形成液の沸点未満とする。
本発明はさらに、本発明による複合材料で少なくとも部分的にコーティングされた少なくとも1つの金属表面を有する構成要素を提供する。コーティングの層厚は、好ましくは50μm~1000μm、特に好ましくは50μm~500μmである。さらに、構成要素上のコーティングの表面抵抗は、コーティングが電気を逃がすことができるように、好ましくは1ギガオーム未満である。このことから、これらの構成要素のためのポリマーの融点に近い温度以下の高温における高い熱安定性と、耐薬品性という技術的利点がもたらされる。
本発明はさらに、以下の工程、
(a) ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~100℃高い温度まで、構成要素表面を加熱する工程、
(b) 粉末状複合材料を静電的に帯電させる工程、
(c) 構成要素の接地面に噴霧する工程
を含む、本発明による粉末状複合材料で構成要素の表面をコーティングする方法を提供する。
コーティング方法の好ましい実施形態では、隣接する高粘度層を構成要素の表面上に形成した後、構成要素の表面の温度を0.01℃/秒~1℃/秒、好ましくは0.05℃/秒~0.1℃/秒の速度で冷却する。この手段は、コーティングにおける応力の蓄積及びそれに関連する層への潜在的な損傷を防止する。
本発明はさらに、以下の工程、
(a) 本発明による複合材料を表面へ適用する工程、
(b) ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~100℃高い温度まで表面を加熱する工程、
(c) フィルム層を冷却及び硬化する工程、
(d) 表面からフィルムを剥離する工程
を含む、フィルムの製造方法を提供する。
表面は、好ましくは壁又はプレートである。表面は、特に好ましくは平滑であり、例えば研磨されている。表面は、例えば、剥離剤を表面に適用することによって、前処理されていてよい。
フィルムを製造するための別の方法では、加熱及びプレスすることによって電気を逃がすことができるフィルムを製造するために、本発明による複合材料をホットプレス又は加熱ベルトプレスに導入する。
本発明はさらに、以下の工程、
(a) 本発明による粉末状複合材料を、加熱可能なキャビティへ導入する工程、
(b) ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~100℃高い温度までキャビティの表面を加熱する工程、
(c) 充填物を冷却及び硬化する工程、
(d) 構成要素を表す充填物を取り除く工程
を含む、回転成形プロセスによって構成要素を製造するための方法に関する。
本発明はさらに、以下の工程、
(a) 本発明による粉末状複合材料を、少なくとも2つの加熱可能な用具部品の間に導入する工程、
(b) 前記用具部品を、ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~50℃高い温度まで加熱し、前記複合材料をプレスして成形品を得る工程、
(c) 成形品を冷却及び硬化する工程、
(d) 型から成形品を取り出す工程
を含む、成形品を製造する方法を提供する。
用具部品の加熱は、複合材料の導入前、導入中及び/又は導入後に行うことができる。
本発明の主題を、実施例を用いて以下に説明する。
実施例1:
本発明による複合材料を製造するために、平均粒径が約43μm及び融点が305℃である粉体形態のペルフルオロアルコキシポリマー(Chemours532G-5010PFA Powder Clear)100グラムを、第1の工程において、フィルム形成液としての液体1-オクタノール0.2グラムと、室温で20分間、一連のローラー上で混合した。ここで、ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子の表面は、フィルム形成液によって主として濡らされた。その後第2の工程において、「DIN ISO787-18に準拠して45ミクロン」のふるい残留値12ppmを有する粉体形態の伝導性カーボンブラック(Orion Printex L)3グラムを、得られた混合物に加え、室温でさらに10分間、一連のローラー上で混合した。カーボンブラック粉体の粒子は、フィルム形成液及び/又はペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子に、凝集体の形態で付着した。
このようにして得られた自由流動性の複合材料を使用して、金属表面をEPSプロセスによりコーティングした。この目的のために、金属部分をオーブン中で330℃に加熱した。加熱した金属部分をオーブンから取り出した後、電気的に接地した。その後複合材料を、Gema Switzerland GmbH社(St.Gallen、スイス、www.gemapowdercoating.com)からのスプレーガン「Opti Flex」を用いて高温表面上に噴霧し、そこで、複合材料を静電的に帯電させ、次いで金属部分をオーブン内でさらに加熱し、複合材料が溶融して隣接する層を形成した。オーブン外の噴霧とオーブン内の溶融のこのサイクルを、さらに2回繰り返した。
コーティングした金属表面の冷却後、室温での層厚及び電気的表面抵抗を決定した。層厚は、Helmut Fischer GmbH社、71069 Sindelfingenからの層厚測定器Dualscope MP4Cを用いて測定して、平均で150ミクロンであった。ここで、及び以下において、「平均で」とは、コーティング上のランダムに選ばれた少なくとも3箇所で層厚を測定し、得られた測定値から算術平均を算出したことを意味する。電気的表面抵抗は、Keinath Electronic GmbH社、72810 GomaringenからのTera Ohmmeter TOM TF600、二点電極モデル840を用いて測定して、1~100メガオームの範囲であった。
比較例1a:
フィルム形成液を含まない従来技術の複合材料を、実施例1の本発明の複合材料と同様の方法により製造した。この目的のため、粉体形態のペルフルオロアルコキシポリマー(Chemours532G-5010PFA Powder Clear)97グラムを、「DIN ISO787-18に準拠して45ミクロン」のふるい残留値12ppmを有する粉体形態の伝導性カーボンブラック(Orion Printex L)3グラムと混合した。この混合物は、EPSスプレーガンにおいて、あったとしてもほんのわずかな程度にしか静電的に帯電しない。97質量%のPFA粉体及び3質量%の伝導性カーボンブラックPrintex Lを用いた対応するコーティング実験は失敗した。金属表面に層を生成することができなかった。
図1では、図の左半分に、「PFA5010、添加剤なし」と注釈された、比較例1aの粉体混合物の顕微鏡写真を示す。図の右半分に、「PFA5010、添加剤あり」と注釈された、実施例1による本発明の粉末状複合材料の顕微鏡写真を示す。スケールバーは10ミクロンであり、各場合とも右下隅に示す。図の2つの半分の比較から、従来技術による粒子の方が有意に暗い着色を示している。PFA粒子は、実質的に完全に且つ均一にカーボンブラックの層でコーティングされ、これは、EPSスプレーガンにおける静電的帯電を非常に困難又は不可能にする。対照的に、本発明による複合材料の粒子では、黒点としてのカーボンブラック凝集体と、大部分がカーボンブラックを含まない領域との両方が見られる。本発明によるこれらの粒子は、EPSスプレーガンにおいて非常に良好に静電的に帯電され、金属表面上に良好な層蓄積をもたらすと同時に、金属構成要素上の静電荷を逃がすことができる層を形成した。
比較例1b:
さらなるコーティング実験では、100%のPFA粉体を3回のコーティングサイクルで金属表面に適用した。層厚は平均で200μmであった。表面抵抗は2テラオームより大きかった。よってこの層は、静電荷を逃がすことができない。
実施例2:
実施例1と同様の実験条件及び量比を使用し、フィルム形成液としての1-オクタノールの代わりに1,4-ブタンジオールを使用した。金属表面上のコーティングの層厚は、平均で100ミクロンであった。電気的表面抵抗は1ギガオームの領域であった。
実施例3:
実施例1と同様の実験条件及び量比を使用し、フィルム形成液としての1-オクタノールの代わりに1-ヘプタノールを使用した。金属表面上のコーティングの層厚は、平均で120ミクロンであった。電気表面抵抗は100~500メガオームの範囲にあった。
実施例4:
実施例1の実験条件を使用して、伝導性カーボンブラック「Printex L」の代わりに、Orion Engineered Carbons GmbH社、ケルンからのカラーブラック「Orion Printex90」を使用した。量比は、ペルフルオロアルコキシポリマーChemours532G-5010PFA Powder Clearが100グラム、1-オクタノールが0.6グラム、カラーブラック「Orion Printex90」が3グラムであった。金属表面上のコーティングの層厚は、平均で150ミクロンであった。電気表面抵抗は100メガオームの領域であった。
実施例5:
蓋付きの金属製バケツ内で、10kgのChemours532G-5010PFA Powder Clear及び20gの1-オクタノールをポリエチレンバッグに入れ、閉じた。その後、バケツの蓋を閉じ、そして内容物を標準的なタンブルミキサー中で20分間、セ氏20度で混合した。その後、バケツの蓋、次いでPEバッグを開け、300gの伝導性カーボンブラック「Orion Printex L」を加えた。その後、まずPEバッグ、次いでバケツを閉じ、そして内容物をタンブルミキサー中でさらに20分間、セ氏20度で混合した。電気を逃がすことができる層の、1~10メガオームの表面抵抗における平均で150ミクロンの層厚は、本発明によるこの混合プロセスを使用する場合、この配合物について、実施例1のような噴霧サイクル3回で達成することができた。
実施例6:
フランジ及び円筒管を有するセンサーハウジングを、実施例1のようなスプレーサイクル4回で、実施例5のような本発明による混合物でコーティングした。最後のスプレーサイクルの後、センサーハウジングを、オーブン内で30分間にわたり、335℃から220℃に冷却した。ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりもかなり低い220℃の温度まで冷却した後、コーティングしたセンサーハウジングをオーブンから取り出して室温まで冷却することにより、さらなる冷却を行った。室温まで冷却した後、平均で200ミクロンの層厚及び1~10メガオームの電気表面抵抗が測定された。コーティングしたセンサーハウジングの表面抵抗の測定は、Keinath Electronic GmbH社のテラオーム計を用いて、規格DIN EN61340-2-3:2016に準拠して行った。

Claims (13)

  1. ペルフルオロアルコキシポリマー粉体と、カーボンブラック粉体と、フィルム形成液とを含み、前記フィルム形成液の質量割合が0.05質量%~1.0質量%であり、前記フィルム形成液が前記ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子の表面を少なくとも部分的に濡らし、そして前記カーボンブラック粉体の粒子が、前記フィルム形成液及び/又は前記ペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子に付着前記フィルム形成液が脂肪族C3~C10-アルコールである、複合材料。
  2. 前記フィルム形成液が1-オクタノールである、請求項に記載の複合材料。
  3. 前記カーボンブラック粉体が、顔料ブラック、伝導性カーボンブラック、工業用ブラック、炭素含有煤及びカーボンナノチューブからなる群から選択される、請求項1又は2に記載の複合材料。
  4. 前記カーボンブラック粉体の質量割合が1.0質量%~5.0質量%である、請求項1からのいずれか1項に記載の複合材料。
  5. 前記複合材料が、前記ペルフルオロアルコキシポリマーの熱伝導性よりも高い熱伝導性を有する少なくとも1つの添加剤をさらに含む、請求項1からのいずれか1項に記載の複合材料。
  6. 前記複合材料が粉末状で自由流動性がある、請求項1からのいずれか1項に記載の複合材料。
  7. 第1の工程でペルフルオロアルコキシポリマー粉体の粒子をフィルム形成液と混合し、そして得られた混合物を、第2の工程でカーボンブラック粉体の粒子と混合する、請求項1からのいずれか1項に記載の複合材料を製造する方法。
  8. 請求項1からのいずれか1項に記載の複合材料で少なくとも部分的にコーティングされた少なくとも1つの金属表面を有する構成要素。
  9. 前記構成要素のコーティングの表面抵抗が1ギガオーム未満である、請求項に記載の構成要素。
  10. 以下の工程、
    (a) ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~100℃高い温度まで、構成要素表面を加熱する工程、
    (b) 粉末状複合材料を静電的に帯電させる工程、
    (c) 構成要素の接地面に噴霧する工程
    を含む、請求項に記載の粉末状複合材料で構成要素の表面をコーティングする方法。
  11. 以下の工程、
    (a) 請求項1からのいずれか1項に記載の複合材料を表面へ適用する工程、
    (b) ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~100℃高い温度まで前記表面を加熱する工程、
    (c) フィルム層を冷却及び硬化する工程、
    (d) 前記表面からフィルムを剥離する工程
    を含む、フィルムの製造方法。
  12. 以下の工程、
    (a) 請求項に記載の粉末状複合材料を、加熱可能なキャビティへ導入する工程、
    (b) ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~100℃高い温度まで前記キャビティの表面を加熱する工程、
    (c) 充填物を冷却及び硬化する工程、
    (d) 成要素を表す前記充填物を取り除く工程
    を含む、回転成形プロセスによって構成要素を製造するための方法。
  13. 以下の工程、
    (a) 請求項に記載の粉末状複合材料を、少なくとも2つの加熱可能な用具部品の間に導入する工程、
    (b) 前記用具部品を、ペルフルオロアルコキシポリマーの融点よりも1℃高い温度~50℃高い温度まで加熱し、前記複合材料をプレスして成形品を得る工程、
    (c) 前記成形品を冷却及び硬化する工程、
    (d) 型から前記成形品を取り出す工程
    を含む、成形品を製造する方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004269621A (ja) 2003-03-06 2004-09-30 Three M Innovative Properties Co 帯電防止用組成物及び部品把持具
US20060014031A1 (en) 2002-11-14 2006-01-19 Toshio Ohkoshi Powder coating, method for production thereof, method for using said powder coating and coated article
WO2012127546A1 (ja) 2011-03-23 2012-09-27 日東電工株式会社 放熱部材およびその製造方法
WO2020059261A1 (ja) 2018-09-19 2020-03-26 オイレス工業株式会社 複層摺動部材及びそれを用いた自動車のラックピニオン式舵取装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB771080A (en) * 1954-07-24 1957-03-27 Kellogg M W Co Improvements in aqueous dispersion of fluorocarbon polymers
DE10149148B4 (de) * 2000-10-11 2006-06-14 Chemetall Gmbh Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen mit einer wässerigen, Polymere enthaltenden Zusammensetzung, die wässerige Zusammensetzung und Verwendung der beschichteten Substrate
DE60200324T2 (de) * 2001-01-10 2005-03-17 Rohm And Haas Co. Wässerige Holzbeizezusammensetzung
ATE370984T1 (de) * 2002-04-20 2007-09-15 Chemetall Gmbh Gemisch zum aufbringen eines polymeren korrosionsbest ndigen verschleissarm umformbaren berzugs und verfahren zum herst ellen dieses berzugs
US7871708B2 (en) * 2005-02-23 2011-01-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Metal and polymer substrates having a powder basecoat and liquid topcoat
DE102007011553A1 (de) * 2007-03-09 2008-09-11 Chemetall Gmbh Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen mit einer wässerigen, Polymere enthaltenden Zusammensetzung, die wässerige Zusammensetzung und Verwendung der beschichteten Substrate
KR20100036316A (ko) * 2007-06-29 2010-04-07 에버레디 배터리 컴퍼니, 인크. 비수성 전기화학 전지용 내투습성 밀봉 부재
DE102010038774A1 (de) * 2010-08-02 2012-02-02 Evonik Goldschmidt Gmbh Modifizierte Alkoxylierungsprodukte, die zumindest eine nicht-terminale Alkoxysilylgruppe aufweisen, mit erhöhter Lagerstabilität und erhöhter Dehnbarkeit der unter deren Verwendung hergestellten Polymere
WO2013036283A1 (en) * 2011-09-09 2013-03-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company An ink composition for a non-stick coating and a coated substrate comprising the pattern therefrom
JP6066581B2 (ja) * 2012-04-27 2017-01-25 三井・デュポンフロロケミカル株式会社 ポリマー粒子、それを含有する水性分散液、及びそれを用いたフッ素樹脂塗料組成物
US10400129B2 (en) 2012-07-17 2019-09-03 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Method and composite for preparing heat exchangers for corrosive environments
KR101950096B1 (ko) * 2017-08-14 2019-02-19 서울대학교산학협력단 고체 전해질 계면 안정층을 포함하는 리튬 이차 전지
JP7040353B2 (ja) * 2018-08-08 2022-03-23 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池
CN109439081A (zh) * 2018-09-14 2019-03-08 佛山市涂亿装饰材料科技有限公司 一种成膜时分层的复合热固性氟碳粉末涂料及其制备、使用方法
CN110408275A (zh) * 2019-07-26 2019-11-05 苏州谦元新材料科技有限公司 一种水性分散体产品与应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060014031A1 (en) 2002-11-14 2006-01-19 Toshio Ohkoshi Powder coating, method for production thereof, method for using said powder coating and coated article
JP2004269621A (ja) 2003-03-06 2004-09-30 Three M Innovative Properties Co 帯電防止用組成物及び部品把持具
WO2012127546A1 (ja) 2011-03-23 2012-09-27 日東電工株式会社 放熱部材およびその製造方法
WO2020059261A1 (ja) 2018-09-19 2020-03-26 オイレス工業株式会社 複層摺動部材及びそれを用いた自動車のラックピニオン式舵取装置

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