JPH11193364A - 磨耗抵抗コーティング系 - Google Patents

磨耗抵抗コーティング系

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JPH11193364A
JPH11193364A JP10296640A JP29664098A JPH11193364A JP H11193364 A JPH11193364 A JP H11193364A JP 10296640 A JP10296640 A JP 10296640A JP 29664098 A JP29664098 A JP 29664098A JP H11193364 A JPH11193364 A JP H11193364A
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JP
Japan
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coating system
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polyarylene sulfide
polymer
sulfone
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JP10296640A
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English (en)
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Helmut Dipl Ing Scheckenbach
ヘルムート・シェッケンバッハ
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Ticona GmbH
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Ticona GmbH
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磨耗抵抗を向上させるためのポリマー性コー
ティング系及びそれを使用してコートした成形品を製造
する方法の提供。 【解決手段】 液体ビヒクルと少なくとも１種の酸化ポ
リアリーレンスルフィドを含むポリマー混合物とからな
るポリマー性コーティング系。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化ポリアリーレ
ンスルフィド、特にＳＯ2 だけでなくＳＯ及び／又はＳ
橋も含有するポリアリーレンスルホン又は部分酸化ポリ
アリーレンスルフィドを含む磨耗抵抗を向上させるため
のポリマー性コーティング系、及びそれらを使用してコ
ートした成形品を製造する方法に関する。この発明にお
いては、全ての酸化ポリアリーレンスルフィドは不融で
ある。
【０００２】
【従来の技術】ポリマーの磨耗抵抗を向上させるための
酸化ポリアリーレンスルフィドは公知である（ＤＥ４３
２３１８１、ＤＥ４３２３１２１、ＤＥ１９６１３９７
９Ａ１及び１９７０９０３５Ａ１）。しかしながら、コ
ーティング系のためのそれらの使用は、これら出願に記
載されていない。コーティング系は、それらの挙動にお
いて基本的に成形品とは異なるので、コーティング系の
場合にも当然に磨耗抵抗が向上するだろうと結論付ける
ことはできない。
【０００３】ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポ
リエーテルスルホン（ＰＥＳ）又はポリアミジミド（Ｐ
ＡＩ）を例とするポリマー性コーティング系のためのポ
リマー充填剤が公知である（ＤＥ２８００６０９、ＤＥ
２４６２８６３）。しかしながら、これらポリマー充填
剤の機能は、主として、耐磨耗挙動を向上させることで
はなくて、そのコーティング系の支持体に対する接着を
向上させることである。このことを行うために、上記の
ポリマー充填剤は、コーティング操作及び支持体との固
体結合を形成する間に溶融するものであり、かくして、
支持体とコーティング系との間の良好な接着が確実に行
われる。これらポリマー充填剤は、バインダー樹脂とも
いわれる。
【０００４】しかしながら、酸化ポリアリーレンスルフ
ィド、特にポリアリーレンスルホンは、コーティング操
作中に溶融しないが、代わりに、それらの特定の形態を
保持して大きな磨耗抵抗のコーティング系をもたらす。
酸化ポリアリーレンスルフィド、特にポリアリーレンス
ルホンをポリマー性コーティング系に添加すると、それ
らの磨耗抵抗が増す。バインダー樹脂のような他のポリ
マー添加剤はこの特性のそのような向上を殆ど示さない
ので、これは驚くべきことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、液
体ビヒクルと少なくとも１種の酸化ポリアリーレンスル
フィドを含むポリマー混合物とからなる、磨耗抵抗を向
上させるためのポリマー性コーティング系を提供し、そ
してそれらを使用してコートした成形品を製造する方法
も提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本コーティング系のポリ
マー混合物は、一般に、１．５〜９９．５重量％の割合
の少なくとも１種のポリマー、０〜９８重量％の割合の
少なくとも１種のバインダー樹脂、及び０．５〜６０重
量％の割合の少なくとも１種の酸化ポリアリーレンスル
フィドを含む。液体ビヒクルが占める本コーティング系
の総重量に対する割合は１〜９９重量％である。
【０００７】ポリマーは周知であり、例えば、Ullmann'
s Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH Verlag
sgesellschaft mbH, Weinheim-New Yorkにおいて説明さ
れている。なお、これは参照により本明細書に組み入れ
られるものとする。それらには、例えば、有機フルオロ
ポリマー，Ａ１１巻, pp.393-430；ポリアクリルアミド
及びポリアクリル酸，Ａ２１巻, pp.143-156；ポリアク
リレート，Ａ２１巻,pp.157-178；ポリアミド，Ａ２１
巻, pp.179-206；ポリカーボネート，Ａ２１巻,pp.207-
216；ポリエステル，Ａ２１巻, pp.227-252；ポリイミ
ド，Ａ２１巻,pp.253-273；ポリマーブレンド，Ａ２１
巻, pp.274-305；導電性ポリマー，Ａ２１巻, pp.429-4
48；高温抵抗性ポリマー，Ａ２１巻, pp.449-472；ポリ
メタクリル酸メチル，Ａ２１巻, pp.473-486；ポリオレ
フィン，Ａ２１巻, pp.487-578；ポリオキシアルキレ
ン，Ａ２１巻, pp.579-590；ポリオキシメチレン，Ａ２
１巻,pp.591-604；ポリフェニレンオキシド，Ａ２１巻,
pp.605-614；ポリスチレン及びスチレンコポリマー，
Ａ２１巻, pp.615-664；ポリウレタン，Ａ２１巻, pp.6
65-716；ポリ塩化ビニル，Ａ２１巻, pp.717-742；ポリ
ビニル化合物，Ａ２１巻, pp.743-758；ポリビニルエス
テル, Ａ２２巻, pp.1-10 ；ポリビニルエーテル, Ａ２
２巻, pp.11-16；ポリ塩化ビニリデン，Ａ２２巻, pp.1
7-30；及びシリコーン, Ａ２４巻, pp.57-95が含まれ
る。ポリマーという用語は、ポリマーの混合物及びブレ
ンドを包含する。ポリマーは、熱硬化性樹脂及びエラス
トマーも包含する。好ましいのは、有機フルオロポリマ
ー及びシリコーンであり、有機フルオロポリマーが特に
好ましい。
【０００８】バインダー樹脂は、コーティング系の焼付
け操作中に溶融し、ポリマーとコートされる支持体との
間の良好な接着を確実にするポリマーである。コーティ
ング系のためのポリマーとしてフルオロポリマーが用い
られる場合、典型的なバインダー樹脂の例は、ポリフェ
ニレンスルフィド、ポリアリールエーテルケトン、ポリ
アミドイミド、ポリイミド及びポリエーテルスルホンで
ある。
【０００９】酸化ポリアリーレンスルフィドは、その硫
黄基の幾つか又は全てがスルホニル基に転化された線状
及び／又は分枝状ポリアリーレンスルフィドである。酸
化ポリアリーレンスルフィド及びその製造は、例えば、
ＤＥ４３１４７３７、ＤＥ４３１４７３８、ＤＥ４４４
００１０及びＤＥ１９５３１１６３Ａ１）に記載されて
いる。なお、これらは参照により本明細書に組み入れら
れるものとする。酸化ポリアリーレンスルフィドの例
は、ポリアリーレンスルホン、ポリアリーレンスルフィ
ド−スルホン、ポリアリーレンスルホキシド−スルホン
及びポリアリーレンスルフィド−スルホキシド−スルホ
ンである。特に好ましいのは、少なくとも３０％、好ま
しくは少なくとも６０％の硫黄橋がスルホニル基に転化
された酸化ポリアリーレンスルフィドである。好ましい
ポリアリーレンスルホンは、ポリフェニレンスルホン、
特に少なくとも３０％、好ましくは少なくとも６０％の
スルホニル基を有するポリフェニレンスルホンである。
酸化ポリアリーレンスルフィドは熱に特に安定で、コー
ティング系が焼付けされる条件下で十分な熱安定性を示
す。
【００１０】本発明の酸化ポリアリーレンスルフィドの
平均粒度（ｄ50）は、一般に０．３〜５００μｍで、好
ましくは１〜３００μｍ、特に好ましくは５〜５０μｍ
である。コーティング系のポリマー混合物中のポリマ
ー、バインダー樹脂及び酸化ポリアリーレンスルフィド
の割合は、一般に１．５〜９９．５重量％、好ましくは
２０〜９９重量％、特に好ましくは５０〜９８重量％の
ポリマーであり、０〜９８重量％、好ましくは０〜６０
重量％、特に好ましくは０〜４０重量％のバインダー樹
脂であり、そして０．５〜６０重量％、好ましくは１〜
４０重量％、特に好ましくは２〜３０重量％の酸化ポリ
アリーレンスルフィドであって、これらポリマー、バイ
ンダー樹脂及び酸化ポリアリーレンスルフィドは、重量
割合が１００％になるように添加され、更なる物質が存
在してもよい。
【００１１】加えて、本コーティング系は、コーティン
グの総重量を基準として、１〜９９重量％、好ましくは
２０〜８０重量％の量で液体ビヒクルも含む。この液体
ビヒクルは好ましくは水である。とはいえ、用途によっ
ては有機溶剤も有益で、適する有機溶剤は、原則として
揮発性を有するものであり、単独でも水を含む他の溶剤
との混合物でもよい。水は、焼付け操作中に容易に除く
ことができる一方で、塗布操作中はあまり揮発せず、か
つポリマー、バインダー樹脂及び酸化ポリアリーレンス
ルフィドに関して不活性でもある。
【００１２】特に好ましいことが分かった有機溶剤は、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、プロピレングリコール、及びそれらの
モノ及びジアルキルエーテル、好ましくは１〜６の炭素
原子のアルキル基でエーテル化されたものである。Ｎ−
メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及び
ジメチルスルホキシドのような極性非プロトン性溶剤、
及びベンゼン、トルエン、キシレン又は６０〜３５０℃
の沸点を有する脂肪族炭化水素のような非極性溶剤も適
している。
【００１３】本発明のコーティング系は、分散剤、乳化
剤、湿潤剤、緩衝剤、熱安定剤、ＵＶ安定剤、帯電防止
剤、難燃剤、染料、顔料、有機及び／又は無機充填剤、
及び二硫化モリブデン、グラファイト又はポリテトラフ
ルオロエチレンのような潤滑剤のような他の成分も含む
ことができる。
【００１４】本発明のコーティング系は、次のようにし
て製造することができる。まず最初に、液体ビヒクル中
でポリマー混合物の諸成分の懸濁液を調製する。この場
合、最初にその混合物の各々１成分だけからなるストッ
ク懸濁液を調製しておいて、その後に一緒に攪拌して、
その混合物の全ての成分を含有する懸濁液を生成させて
も、その混合物の全て又は２若しくはそれを越える成分
の懸濁液を直接調製してもよい。個々のストック懸濁液
又はその混合物の全ての成分を含有する懸濁液は、攪拌
メカニズムを有するか又は有しないボール中で磨砕する
ことにより、有利に調製することができる。得られた懸
濁液に更なる量の液体ビヒクルを添加することによって
所望の総固体含有量に調節してもよい。この固体含有量
は、それぞれの用途に応じて調節される。この方法で
は、液体ビヒクルが水と水混和性有機溶剤の混合液から
なる混合物を調製することも可能である。
【００１５】このようにして調製した本発明のコーティ
ング系は、吹き付け、浸漬、ローリング、はけ塗り又は
噴霧のような慣用法により、支持体に塗布することがで
きる。塗布した後、コートした支持体を、使用した液体
ビヒクル及びポリマーの性質に依っては、まず乾燥して
からその後に焼き付けてもよい。フルオロポリマーを用
いる場合は、液体ビヒクルの性質に依存して、乾燥温度
を２０〜３００℃にすることができる。その後、コート
した支持体を２００〜４５０℃、好ましくは２２０〜４
２０℃の温度で約１分〜２時間加熱してもよい。その間
に、ポリマー混合物の諸成分は焼かれて固体化する。
【００１６】ポリマー混合物の適切な組成で、その混合
物を粉末コーティング材として使用して、液体ビヒクル
なしでコーティング支持体上に塗布して焼き付けするこ
とも可能である。本発明により使用されるコーティング
系は、焼付け操作に損傷なく持ち堪えるだけの温度安定
性を有する支持体表面のコーティングに適している。そ
のような支持体の例は、アルミニウム、スチール、銅、
青銅及び黄銅のような金属支持体、及びセラミック、磁
製品又はガラスのような非金属支持体である。本発明に
より使用されるコーティング系は、例えば、フライパ
ン、ソースパン及びパン焼きシート、又はパン焼き用具
のような料理用具のコーティング、又はオーブンをライ
ニングするのに適している。コートした製品の製造にお
いて、工作物又はブランクをコートしてからそれを造形
することも、既に造形した用具をコートすることも可能
である。
【００１７】加えて、本発明により使用されるコーティ
ング系は、例えば、他の多数の製品上にコーティングを
形成するのに適している。これらの例には、造形、圧延
又はローリングのような工業的過程のための仕上げ剤、
滑動製品、攪拌具、混合装置、シュート、ホッパー又は
バルク製品のための容器、及び熱溶接用やっとこ、鉄製
ホットプレート、食品ミキサー及び氷分離機のような家
事製品、及び鋸刃のような道具が含まれる。本発明によ
り使用されるコーティング系は、例えば、絶縁線を製造
するための電気エンジニアリングにも用いることができ
る。
【００１８】
【実施例】次の混合物は、個々の懸濁液を攪拌すること
により調製された。
【００１９】
【表１】 表 １ 混合物Ａ 混合物Ｂ 混合物Ｃ 混合物Ｄ 混合物Ｅ 固体含有 固体含有 固体含有 固体含有 固体含有 量（％） 量（％） 量（％） 量（％） 量（％） PTFE (57.1%) 80 77.5 75 70 60 PFA (49.8%) PAI (11.02%) 20 20 20 20 20 PPS (25%)PPSO2 (25%) 2.5 5 10 20
【００２０】
【表２】 表 ２ 混合物Ｆ 混合物Ｇ 混合物Ｈ 混合物Ｉ 混合物Ｊ 固体含有 固体含有 固体含有 固体含有 固体含有 量（％） 量（％） 量（％） 量（％） 量（％） PTFE (57.1%) 40 38.75 37.5 35 30 PFA (49.8%) 40 38.75 37.5 35 30 PAI (11.02%) 20 20 20 20 20 PPS (25%)PPSO2 (25%) 2.5 5 10 20
【００２１】
【表３】 表 ３ 混合物Ｋ 混合物Ｌ 混合物Ｍ 混合物Ｎ 混合物Ｏ 固体含有 固体含有 固体含有 固体含有 固体含有 量（％） 量（％） 量（％） 量（％） 量（％） PTFE (57.1%) 40 38.75 37.5 35 30 PFA (49.8%) 40 38.75 37.5 35 30 PAI (11.02%) 10 10 10 10 10 PPS (25%) 10 10 10 10 10PPSO2 (25%) 2.5 5 10 20
【００２２】各々の混合物の個々の成分の後の括弧内の
パーセンテージは、それぞれの懸濁液の固体含有量を示
す。例えば、ＰＴＦＥ（５７．１％）は、５７．１重量
％のＰＴＦＥ含有量を有する懸濁液を示す。用いた懸濁
液媒質（液体ビヒクル）は水であった。用いたＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）は、ドイツ Burgkirch
enの Dyneon 社からの Hostaflon TE 5035であった。用
いたＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）は、ドイツ Bur
gkirchenの Dyneon社からの Hostaflon PFA 6900 であ
った。製品特性は、Dyneon社からのデータシート“Host
aflon" に記載されている。用いたＰＡＩ（バインダー
樹脂）は、ドイツ Mainz-Kastel の Vianova Resins 社
からのポリアミドイミドである BH 9000であった。製品
特性は、Vianova Resins社からの製品カタログに記載さ
れている。用いたＰＰＳ（バインダー樹脂）は、ドイツ
Frankfurtの Ticona 社からの Fortron 0205 B4/20 で
あった。製品特性は、Ticona社からのデータシート“Fo
rtron" に記載されている。
【００２３】ＰＰＳＯ2 （ポリフェニレンスルホン）
は、次のようにして調製した。９４℃のＴｇと２９０℃
のＴｍを有する６３ｋｇのポリフェニレンスルフィド粉
末（ｄ50：２０μｍ）を初期仕込みとして２１９Ｌの氷
酢酸中に５０℃で導入し、１．２Ｌの濃硫酸を添加し、
そして９１ｋｇの過酸化水素（５０％）を３時間かけて
滴下し、その間に温度は６０〜６５℃に上昇した。６５
℃で２時間及び８０℃１時間攪拌した後、反応溶液を冷
やして５０℃で吸引濾過し、固体生成物を水で洗浄して
乾燥した。収量：７０ｋｇ；ＤＳＣデータ：Ｔｇ：３５
２℃，Ｔｍ：５２０℃（分解）；元素分析：（C6H4SO2)
n −Ｃ：５５．６％，Ｈ：３．２％，Ｓ：２４．６％，
Ｏ：１６．０％。これは、ポリマーの硫黄含有量を基準
として約６５％の酸化度に相当する。
【００２４】得られた混合物をボールミルで１８時間粉
砕してから、脱脂したアルミニウムパネル（１００×１
００×１ｍｍ）にスプレーガンによって塗布した。その
コーティングを９０℃で１５分間乾燥してから２５０℃
で１５分間及び４００℃で１５分間焼付けた。
【００２５】コートした支持体について次の試験を行っ
た。接着性をＤＩＮ５３１５１（クロスハッチ試験）に
従って測定した。水煮沸試験では、コートした支持体を
沸騰水中で４時間煮沸した。その後に接着性をＤＩＮ５
３１５１に従って測定した。塩水煮沸試験では、コート
した支持体を沸騰塩水中で３時間煮沸した。次いで、接
着性をＤＩＮ５３１５１に従って測定した。油煮沸試験
では、コートした支持体を１８０℃の食用油中で３時間
煮沸した。次いで、接着性をＤＩＮ５３１５１に従って
測定した。振子硬度をＤＩＮ５３１５７に従って測定し
た。エリクセン値をＤＩＮ５３１５６に従って測定し
た。耐磨耗性は、次のようにして測定した。端にスコッ
チ商標の家事用スポンジを付けた振子を左右に振って、
その振子が振れる度に、スポンジの粗い端を支持体の表
面に擦りつける。サイクル数は１０００である。
【００２６】
【表４】 表 ４ 試験 単位 混合物Ａ 混合物Ｂ 混合物Ｃ 混合物Ｄ 混合物Ｅコート 厚，最小 μｍ 20 19 15 20 20コート 厚，最大 μｍ 75 72 67 74 73 接着性 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 水煮沸試験後 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 の接着性 塩水煮沸試験 ホ゜イント GT1 GT0 GT0 GT0 GT0 後の接着性 油煮沸試験後 ホ゜イント GT1 GT0 GT0 GT0 GT0 の接着性 振子硬度 ホ゜イント 47 51 55 60 65エリクセン 値 ｍｍ 10 10 10 10 10耐磨耗性 ｍｇ 20 12 8 5 3
【００２７】
【表５】 表 ５ 試験 混合物Ｆ 混合物Ｇ 混合物Ｈ 混合物Ｉ 混合物Ｊコート 厚，最小 μｍ 21 21 17 23 19コート 厚，最大 μｍ 73 70 69 72 73 接着性 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 水煮沸試験後 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 の接着性 塩水煮沸試験 ホ゜イント GT1 GT0 GT0 GT0 GT0 後の接着性 油煮沸試験後 ホ゜イント GT1 GT0 GT0 GT0 GT0 の接着性 振子硬度 ホ゜イント 57 61 65 69 72エリクセン 値 ｍｍ 5 5 5 5 5耐磨耗性 ｍｇ 19 10 7 3 1
【００２８】
【表６】 表 ６ 試験 混合物Ｋ 混合物Ｌ 混合物Ｍ 混合物Ｎ 混合物Ｏコート 厚，最小 μｍ 19 18 17 21 19コート 厚，最大 μｍ 71 75 74 74 72 接着性 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 水煮沸試験後 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 の接着性 塩水煮沸試験 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 後の接着性 油煮沸試験後 ホ゜イント GT0 GT0 GT0 GT0 GT0 の接着性 振子硬度 ホ゜イント 56 60 66 68 71エリクセン 値 ｍｍ 5 5 5 5 5耐磨耗性 ｍｇ 20 13 7 4 2
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｄ 181/06 Ｃ０９Ｄ 181/06 201/00 201/00 (71)出願人 598029656 Ｄ−65451 Ｋｅｌｓｔｅｒｂａｃｈ，Ｇ ｅｒｍａｎｙ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体ビヒクルと少なくとも１種の酸化ポ
    リアリーレンスルフィドを含むポリマー混合物とからな
    るポリマー性コーティング系。
  2. 【請求項２】 ポリマー混合物が、１．５〜９９．５重
    量％のポリマー、０〜９８重量％のバインダー樹脂、及
    び０．５〜６０重量％の酸化ポリアリーレンスルフィド
    を含む、請求項１記載のポリマー性コーティング系。
  3. 【請求項３】 ポリマー混合物が、２０〜９９重量％の
    ポリマー、０〜６０重量％のバインダー樹脂、及び１〜
    ４０重量％の酸化ポリアリーレンスルフィドを含む、請
    求項１記載のポリマー性コーティング系。
  4. 【請求項４】 ポリマーが有機フルオロポリマー又はシ
    リコーンであり、バインダー樹脂が、ポリフェニレンス
    ルフィド、ポリアリールエーテルケトン、ポリアミドイ
    ミド、ポリイミド又はポリエーテルスルホンである、請
    求項２記載のポリマー性コーティング系。
  5. 【請求項５】 液体ビヒクルが占めるコーティング系の
    総重量に対する割合が１〜９９重量％である、請求項１
    記載のポリマー性コーティング系。
  6. 【請求項６】 液体ビヒクルが、水；エチレングリコー
    ル；ジエチレングリコール；トリエチレングリコール；
    プロピレングリコール；エチレングリコール、ジエチレ
    ングリコール、トリエチレングリコール又はプロピレン
    グリコールの１〜６の炭素原子のアルキル基とのモノ又
    はジアルキルエーテル；Ｎ−メチルピロリドン；Ｎ，Ｎ
    −ジメチルホルムアミド；ジメチルスルホキシド；ベン
    ゼン；トルエン；キシレン；又は６０〜３５０℃の沸点
    を有する脂肪族炭化水素である、請求項１記載のポリマ
    ー性コーティング系。
  7. 【請求項７】 酸化ポリアリーレンスルフィドが、線状
    又は分枝状のポリアリーレンスルホン、ポリアリーレン
    スルフィド−スルホン、ポリアリーレンスルホキシド−
    スルホン、又はポリアリーレンスルフィド−スルホキシ
    ド−スルホンである、請求項１記載のポリマー性コーテ
    ィング系。
  8. 【請求項８】 請求項１記載のポリマー性コーティング
    系を用いて成形品をコートする方法。
  9. 【請求項９】 アルミニウム、スチール、銅、青銅、黄
    銅、セラミック、磁製品又はガラスから作られた支持体
    の表面をコートするための、請求項８記載の方法。
JP10296640A 1997-10-17 1998-10-19 磨耗抵抗コーティング系 Pending JPH11193364A (ja)

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