DE69015971T2 - Pulverbeschichtungszusammensetzungen. - Google Patents
Pulverbeschichtungszusammensetzungen.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine pulverhaltige Zusammensetzung für eine Verwendung als filmbildende Beschichtung für verschiedene Substrate.
- Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung, umfassend teilchenförmige Pulver, wie beispielsweise Bornitridpulver und Ton, die in Wasser dispergiert sind.
- Bornitrid ist viel für Abdampfgefäße (auch bekannt als "vaporization boats"), die für eine Metallverdampfung verwendet werden, verwendet worden. Zusätzlich zur Verwendung fester Bornitridgegenstände, wie beispielsweise Abdampfgefäßen, haben Bornitridpulver Verwendung in vielen Anwendungen, wie beispielsweise Beschichtungen für Hochtemperaturgußformen, gefunden, um das Herauslösen von Glas, Metallen, Keramiken oder ähnlichen Materialien zu erleichtern.
- Bornitridbeschichtungen können auch als Antisputterbeschichtungen für Anwendungen im Schweißbereich, Korrosionsschutzbeschichtungen für verschiedene Substrate und thermisch leitfähige/elektrisch isolierende Beschichtungen für elektronische Ausrüstungsteile verwendet werden.
- Zusätzlich zu Bornitridpulvern können viele andere Pulver, wie beispielsweise Boride, Carbide und Oxide von Metallen, Verwendung in verschiedenen Anwendungen finden, wenn sie auf ein Substrat als filmbildende Beschichtung aufgebracht werden. Um eine gute Filmbeschichtung darzustellen, die auf Substrate aufgesprüht werden kann, müssen die Pulver in einem flüssigen Träger zusammen mit einem Bestandteil vom Typ eines Bindemittels dispergiert sein, um sicherzustellen, daß das dispergierte Pulver auf dem Substrat haften wird. Viele verschiedene Typen von Träger-Bindemittel-Lösungen sind mit teilchenförmigen Pulvern verwendet worden, um eine versprühbare Zusammensetzung bereitzustellen, die in einer Aerosoldose mit einem herkömmlichen Treibgas, wie Isobutan, verwendet werden kann.
- Es hat sich nun als möglich erwiesen, eine pulverhaltige Zusammensetzung bereitzustellen, wie beispielsweise eine bornitridhaltige Zusammensetzung, die bei einem Auftrag auf eine Oberfläche eines Substrats eine Beschichtung erzeugt, die ein gutes Haftvermögen auf dem Substrat aufweist. Es hat sich gleichfalls als möglich erwiesen, eine pulverhaltige Zusammensetzung bereitzustellen, die im wesentlichen teilchenförmiges Pulver und Ton in Wasser dispergiert enthält.
- Insbesondere hat es sich als möglich erwiesen, (a) eine pulverhaltige Zusammensetzung, die eine geringfügige Menge Ton als Bindemittel verwendet, (b) eine bornitridhaltige Zusammensetzung, die teilchenförmiges Bornitrid in Kombination mit teilchenförmigem Ton in Wasser dispergiert enthält, und (c) eine bornitridhaltige Zusammensetzung, die teilchenförmiges Bornitrid und teilchenförmigen Ton in Kombination mit Aluminiumnitrid, Titandiborid und/oder Titandioxid in Wasser dispergiert enthält, bereitzustellen.
- Es hat sie ferner als möglich erwiesen, ein wirtschaftliches Trägerbindemittel für teilchenförmige Pulver bereitzustellen, das verwendet werden kann- um die Abscheidung der Pulver auf ein Substrat in Form eines anhaftenden Films oder einer anhaftenden Beschichtung zu vereinfachen.
- FR-A-2 041 320 offenbart eine Zusammensetzung, die dazu vorgesehen ist, bei hohen Temperaturen zu einer harten Beschichtung gebacken zu werden, während die wäßrige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung dazu bestimmt ist, lediglich getrocknet zu werden, um einen anhaftenden Filmbildner darzustellen.
- FR-A-2 041 320 offenbart eine Spritzbetonzusammensetzung, wobei Spritzbetone thixotrope Mischungen aus Ton und aggregierten Teilchen sind, die notwendigerweise hinsichtlich ihrer Größe wesentlich größer als die Tonteilchen sind. Die Zusammensetzung der FR-A-2 041 320 erfordert auch ein Metallphosphat, um die Zusammensetzung beim Backen zu härten.
- SU-A-1 395 418 und WORLD PATENT INDEX LATEST, Woche 8847, offenbart eine Antihaftbeschichtung für Gußformen und Kerne, die dazu gedacht ist, als Ablöser von heißem Metall nach dem Gießen und nicht als eine anhaftende, beschichtende, filmbildende Oberfläche verwendet zu werden, wenn sie bei niedriger Temperatur getrocknet worden ist. Ein Lignosulfonat ist ebenfalls erforderlich, um den Ton und das Wasserglas zu binden.
- FR-A-1 580 353 offenbart eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, um einen glasartigen Film nach einem Erwärmen über 450ºC zu bilden, und hängt von der Bildung von Alkalisilicaten in einer wäßrigen Lösung ab, um den Ton zu binden und einen Schmelzfluß während des Backens zu bilden.
- JP-A-1 191 738 und WORLD PATENT INDEX LATEST, Woche 8936 offenbart eine Beschichtungszusammensetzung, die Füllmaterialteilchen, wie Glimmer oder Talk, umfaßt, offenbart jedoch nicht die Verwendung eines Tonbindemittels.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine wäßrige, pulverhaltige Zusammensetzung bereitgestellt, die in Wasser dispergiert ist, um nach dem Trocknen eine haftende, filmbildende Beschichtung auf Substraten zu bilden, wobei die Pulverzusammensetzung nur aus feinen, nicht aggregierten, teilchenförmigen Pulvern, die aus Boriden, Carbiden und Oxiden von Metallen oder Mischungen derselben ausgewählt sind, und aus Ton zusammengesetzt ist, wobei das teilchenförmige Pulver eine Teilchengröße von 0,5 um bis 30 um und der Ton eine Teilchengröße von 0,5 um bis 30 um haben.
- Wie hier verwendet, sollen die Bezeichungen das oder die "Pulver" Pulver aus einer einzelnen Pulverkomponente oder eine Mischung verschiedener Pulver bezeichnen. Beispielsweise können Pulver Bornitridpulver oder Bornitridpulver gemischt mit Titandioxidpulvern umfassen.
- Es ist endeckt worden, daß Wasser als Trägerflüssigkeit für eine Mischung eines teilchenförmigen Pulvers und eines teilchenförmigen Tons verwendet werden kann, um eine versprüh- oder verteilbare Zusammensetzung herzustellen, die auf ein Substrat abgeschieden werden kann, um eine haftende Beschichtung des Pulvers auf dem Substrat zu bilden. Der Ton wirkt als Bindemittel für die Pulver, so daß, wenn die Zusammensetzung einmal auf das Substrat abgeschieden worden ist, das Wasser verdampft, wobei es eine haftende Beschichtung der Pulver-Ton-Mischung auf dem Substrat zurückläßt. Der Nutzen der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß jedes teilchenförmige Pulver, wie beispielsweise Boride, Carbide und Oxide von Metallen, mit dem teilchenförmigen Ton und Wasser verwendet werden kann, um eine hervorragend versprüh- oder verteilbare Zusammensetzung bereitzustellen. Beispiele geeigneter teilchenförmiger Pulver wären Bornitrid, Titandiborid, Borcarbid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Titandioxid, Yttriumoxid, Graphit, Kohlenstoff und Mischungen derselben. Die Oxidpulver können verwendet werden, um Beschichtungen mit guten Hochtemperatur- und Oxidationsbeständigkeitseigenschaften herzustellen. Das Graphit- oder Kohlenstoffpulver kann verwendet werden, um Beschichtungen, die elektrische Leitfähigkeit und Flammschutzeigenschaften aufweisen, herzustellen. Um die Eigenschaften einer Beschichtung, die unter Verwendung eines Einkomponentenpulvers hergestellt worden ist, zu verändern oder abzuwandeln, können ein oder mehrere andere Pulver zugegeben werden, um eine Mischung zu bilden, die dann zusammen mit teilchenförmigem Ton in Wasser verwendet werden kann, um die versprüh- oder verteilbare Zusammensetzung zu bilden. Beispielsweise könnten Titandiboridpulver zu Bornitridpulvern zugegeben werden, um die elektrische Leitfähigkeit der abgeschiedenen bornitridbeschichtung zu erhöhen, oder Aluminiumnitridpulver könnten zu Bornitridpulvern zugegeben werden, um die thermische Leitfähigkeit der abgeschiedenen Bornitridbeschichtung zu erhöhen. Auch ein teilchenförmiges, kohlenstoffhaltiges Material könnte mit jedem anderen Pulver vermischt werden, um die elektrische Leitfähigkeit der abgeschiedenen Beschichtung zu erhöhen. Die für eine Verwendung in dieser Erfindung bevorzugten teilchenförmigen Pulver wären Bornitrid, Titandiborid, Borcarbid, Aluminiumnitrid, Graphit und Mischungen derselben.
- Die teilchenförmigen Pulver für eine Verwendung in dieser Erfindung haben eine Teilchengröße von 0,5 um bis 30 um und vorzugsweise von 5 um bis 15 um. Die pulverhaltigen Zusammensetzungen sollten vorzugsweise teilchenförmige Pulver mit einer Teilchengröße von 6 um bis 12 um aufweisen, wenn sie für eine Verwendung in Aerosoldosen-Anwendungen vorgesehen sind. Die teilchenförmigen Pulver können in der Zusammensetzung in einer Menge von 20 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 96 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Feststoffkomponenten der Zusammensetzung, vorliegen. Teilchenförmige, inerte Füllstoffmaterialien, wie beispielsweise Titandioxid, können ebenfalls der Zusammensetzung zugegeben werden, sofern gewünscht, so daß eine geringere Menge eines teuren teilchenförmigen Pulvers verwendet werden kann. Die Kombination von Füllstoffmaterial und teilchenförmigen Pulvern sollte innerhalb der vorstehend angegebenen Gewichtsprozentangaben liegen. Für eine Aerosoldosen-Anwendung sollte das teilchenförmige Pulver vorzugsweise ungefähr 1,5 bis 6 Gew.-% und der Ton 0,2 bis 5,0 Gew.-% umfassen, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung, wobei die gesamte Zusammensetzung das Pulver, Ton, Wasser und Treibgas umfaßt.
- Der Ton für eine Verwendung in dieser Erfindung umfaßt im allgemeinen Teilchen von wasserhaltigen Aluminiumsilicaten, und in Abhängigkeit davon, woher diese erhalten wurden, andere Mineralien. Soll die Zusammensetzung in Aerosoldosen-Anwendungen verwendet werden, sollte die Größe des teilchenförmigen Tons vorzugsweise 6 um bis 12 um betragen. Die Menge an in der Zusammensetzung zu verwendendem Ton kann von 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 70 Gew.-% variieren, bezogen auf das Gewicht der Feststoffkomponenten der Zusammensetzung. Es sollte eine ausreichende Menge Ton verwendet werden, um den teilchenförmigen Pulvern zu ermöglichen, an das Substrat anzuhaften, um eine haftende Beschichtung auf dem Substrat zu bilden. Ein für eine Verwendung in dieser Erfindung geeigneter Ton kann auf kommerziellem Wege von NL Chemicals, Inc., unter dessen Warenzeichen "Bentone EW" erhalten werden, das ein Organo-Ton (Tetraalkylammoniumbentonit) ist.
- Das Wasser für eine Verwendung in dieser Erfindung kann normales Leitungswasser sein. Soll jedoch die Beschichtung in einer besonderen Anwendung verwendet werden, in der jegliche Verunreinigungen ein Problem darstellen können, dann ist es bevorzugt, deionisiertes Wasser zu verwenden. Dementsprechend wird die Anwendung hinsichtlich der endgültigen Verwendung der als Beschichtung aufgebrachten Abscheidung die Reinheit der zu verwendenden Pulver, des Tons und des Wassers bestimmen. Die Menge Wasser in dieser Zusammensetzung kann 20 bis 80 Gew.-% betragen, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung einschließlich der teilchenförmigen Pulver und des Tons. In einer Menge unter 20 Gew.-% würde Wasser keine ausreichend niedrige Viskosität vermitteln, um eine wirksame Dispersion der Pulver und des Tons zu bewirken. In einer Menge über 80 Gew.-% würde Wasser eine verdünnte Zusammensetzung bereitstellen, die für die meisten Anwendungen nicht wirksam wäre.
- Die pulverhaltige Zusammensetzung dieser Erfindung kann auf ein Substrat durch Aufstreichen aufgetragen oder aufgesprüht werden oder das Substrat kann in die Zusammensetzung eingetaucht werden, um eine haftende Pulverbeschichtung herzustellen. Die pulverhaltige Zusammensetzung dieser Erfindung kann auch in einer Aerosoldose mit einem herkömmlichen Treibgas, wie beispielsweise Isobutan, verwendet werden. In dieser Ausführungsform kann die neuartige pulverhaltige Zusammensetzung aus der Aerosoldose direkt auf die Oberfläche eines Substrats dispergierend aufgebracht werden, um eine haftende Beschichtung des Pulvers herzustellen, die auf dem Substrat bleibt. Jedes in Aerosoldosen verwendete geeignete Treibgas kann mit der pulverhaltigen Zusammensetzung dieser Erfindung verwendet werden. Beispielsweise sind geeignete Treibgase Isobutan, Kohlendioxid, Propan und Mischungen derselben und können in einer Menge von mindestens 30, vorzugsweise zwischen 30 und 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung, vorliegen.
- Die pulverhaltige Zusammensetzung dieser Erfindung kann auf jeden Typ oder jede Form von Substrat dispergierend aufgebracht werden, wo eine spezielle Pulverbeschichtung wünschenswert ist. Beispielsweise ist die pulverhaltige Zusammensetzung der Erfindung in idealer Weise geeignet, Substrate, wie beispielsweise Graphit, Papier, Metall, Gewebe, Keramiken und ähnliche Substrate, zu beschichten.
- Eine pulverhaltige Zusammensetzung wurde aus den nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten Bestandteilen formuliert. TABELLE 1 Bestandteil Gewichtsprozent Gewicht Deionisiertes Wasser Ton* Titandioxid** Bornitridpulver** * Ton wurde kommerziell von NL Chemicals, Inc., unter dessen Warenzeichen "Bentone EW" für einen Organo-Ton (Tetraalkylammoniumbentonit) mit einer typischen Teilchengröße von ungefähr 1 um erhalten. ** mit einer Teilchengröße von 7 bis 10 um.
- Das deionisierte Wasser wurde in ein Gefäß gegeben und unter Bewegung wurde der Ton in das Wasser gegeben, bis eine gleichmäßige Mischung erhalten worden war. Unter fortdauernder Bewegung wurden die Bornitrid- und Titandioxidpulver zugegeben, bis eine Mischung von gleichmäßiger Konsistenz erhalten worden war. Das Titandioxidpulver wurde als inertes Füllmaterial zugegeben, um die Menge an Bornitrid in der Zusammensetzung zu verringern. Die bornitridhaltige Zusammensetzung wurde auf ein Graphitsubstrat durch Aufstreichen aufgebracht und dann verdampfte das Wasser in der verteilten Zusammensetzung, wodurch ine auf dem Substrat festgehaltene Beschichtung, die Bornitrid, Titandioxid und Ton enthielt, zurückblieb. Die Gesamtbeschichtung wies eine relativ harte Oberfläche auf und haftete auf dem Graphitsubstrat.
- Eine pulverhaltige Zusammensetzung wurde aus den nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten Bestandteilen formuliert. TABELLE 2 Bestandteil Gewichtsprozent Gewicht Deionisiertes Wasser Ton* Titandiborid** * Ton wurde kommerziell von NL Chemicals, Inc., unter dessen Warenzeichen "Bentone EW" für einen Organo-Ton (Tetraalkylammoniumbentonit) mit einer typischen Teilchengröße von ungefähr 1 um erhalten. ** mit einer Teilchengröße von 7 bis 10 um.
- Das deionisierte Wasser wurde in ein Gefäß gegeben und unter Bewegung wurde der Ton in das Wasser gegeben, bis eine gleichmäßige Mischung erhalten worden war. Unter fortdauernder Bewegung wurde das Titandiboridpulver zugegeben, bis eine Mischung von gleichmäßiger Konsistenz erhalten worden war. Die titandiboridhaltige Zusammensetzung wurde auf ein Graphitsubstrat durch Aufstreichen aufgebracht und dann verdampfte das Wasser in der verteilten Zusammensetzung, wodurch eine auf dem Substrat festgehaltene Beschichtung, die Titandiborid und Ton enthielt, zurückblieb. Die Gesamtbeschichtung wies eine relativ harte Oberfläche auf und haftete gut auf dem Graphitsubstrat.
- Eine pulverhaltige Zusammensetzung wurde aus den nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten Bestandteilen formuliert. TABELLE 3 Bestandteil Gewichtsprozent Gewicht Deionisiertes Wasser Ton* Borcarbid** * Ton wurde kommerziell von NL Chemicals, Inc., unter dessen Warenzeichen "Bentone EW" für einen Organo-Ton (Tetraalkylammoniumbentonit) mit einer typischen Teilchengröße von ungefähr 1 um erhalten. ** mit einer Teilchengröße von 7 bis 10 um.
- Das deionisierte Wasser wurde in ein Gefäß gegeben und unter Bewegung wurde der Ton in das Wasser gegeben, bis eine gleichmäßige Mischung erhalten worden war. Unter fortdauernder Bewegung wurde das Borcarbidpulver zugegeben, bis eine Mischung von gleichmäßiger Konsistenz erhalten worden war. Die borcarbidhaltige Zusammensetzung wurde auf ein Graphitsubstrat durch Aufstreichen aufgebracht und dann verdampfte das Wasser in der verteilten Zusammensetzung, wodurch eine auf dem Substrat festgehaltene Beschichtung, die Borcarbid und Ton enthielt, zurückblieb. Die Gesamtbeschichtung wies eine relativ harte Oberfläche auf und haftete gut auf dem Graphitsubstrat.
- Unter Verwendung herkömmlicher Verfahren kann eine Zusammensetzung der in Tabelle 4 aufgeführten Bestandteile formuliert und dann in eine herkömmliche Aerosoldose eingefüllt werden. TABELLE 4 Deionisiertes Wasser Ton* Titandioxid** Bornitridpulver ** Treibgas Isobutan Ton wurde kommerziell von NL Chemicals, Inc., unter dessen Warenzeichen "Bentone EW" für einen Organo-Ton (Tetraalkylammoniumbentonit) mit einer typischen Teilchengröße von ungefähr 1 um erhalten. ** mit einer Teilchengröße von 7 bis 10 um.
- Die Zusammensetzung kann aus der Aerosoldose auf jedes Substrat aufgesprüht werden, bis eine Überzugsschicht gewünschter Dicke hergestellt ist.
Claims (12)
1. Wäßrige, pulverhaltige Zusammensetzung, die in Wasser dispergiert ist, um nach
Trocknen einen haftenden, filmbildenden Überzug auf Substraten zu bilden, wobei
die Pulverzusammensetzung nur aus feinen, nicht aggregierten, partikulären
Pulvern, die aus Boriden, Carbiden und Oxiden von Metallen oder Gemischen
derselben ausgewählt sind, und aus Ton zusammengesetzt ist, wobei das partikuläre
Pulver eine Teilchengröße von 0,5 um bis 30 um und der Ton eine Teilchengröße von
0,5 um bis 30 um haben.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das partikuläre Pulver ausgewählt ist
aus Bornitrid, Titandiborid, Borcarbid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid,
Zirkoniumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Titandioxid,
Yttriumoxid, Graphit, Kohlenstoff und Gernischen derselben.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das partikuläre Pulver
ausgewählt ist aus Bornitrid, Titandiborid, Aluminiumnitrid, Titandioxid, Borcarbid
und Gemischen derselben.
4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das partikuläre Pulver
in der Zusammensetzung in einer Menge von 20 bis 99 Gew.Prozent bezogen auf
das Gewicht der Feststoffkomponenten der Zusammensetzung vorliegt und der Ton
in der Zusammensetzung in einer Menge von 1 bis 80 Gew.Prozent bezogen auf das
Gewicht der Feststoffkomponenten der Zusammensetzung vorliegt.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das partikuläre Pulver in einer Menge
on 30 bis 96 Gew.Prozent bezogen auf das Gewicht der Feststoffkomponenten der
Zusammensetzung voriiegt und der Ton in einer Menge von 4 bis 70 Gew.Prozent
bezogen auf das Gewicht der Feststoffkomponenten der Zusammensetzung
vorliegt.
6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens
20 Gew.Prozent Wasser, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, in der
Zusammensetzung vorhanden sind.
7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Wasser deionisiert
ist.
8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verwendung in Aerosol-
Sprühdosen, und ferner versehen mit einem Treibgas.
9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Treibgas aus Isobutan,
Kohlendioxid, Propan und Gemischen derselben ausgewählt ist.
10. Zusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Treibgas in einer Menge von
mindestens 30 Gew.Prozent bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung
vorliegt.
11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das partikuläre
Pulver 1,5 bis 6,0 Gew.Prozent, der Ton 0,2 bis 5,0 Gew.Prozent, das Wasser
mindestens 20 Gew.Prozent und das Treibmittel 30 bis 40 Gew.Prozent, bezogen auf das
Gewicht der Zusammensetzung, ausmachen.
12. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das partikuläre
Pulver Bornitrid und Titandioxid ist und das Treibgas Kohlendioxid ist.
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