[发明专利]包含碳填料的塑料部件

说明书

本发明涉及由塑料基质中含有碳粒子的复合材料构成的三维部件，涉及该部件的制造方法，以及涉及该部件的用途。用于制造由含有碳和塑料材料的复合材料构成的三维部件的方法包括以下步骤：a)提供粉末状组合物，其包含一种或多种选自无定形碳、石墨及其混合形式的组分，b)提供液体粘合剂，c)以平面方式沉积所述在步骤a)中提供的材料的层并且在该层上局部沉积所述在步骤b)中提供的材料的液滴，并且将步骤c)重复任意次数，在后续的该步骤的重复中，所述液滴的局部沉积根据待制造部件的所需形状进行调整，d)将所述粘合剂至少部分地硬化或干燥以获得具有所述部件的所需形状的生坯，e)用液体合成树脂浸渍所述生坯，以及f)硬化所述合成树脂以制造合成树脂基质。本发明还涉及由含有碳和塑料材料的复合材料构成的三维部件，其特征在于所述部件包含25重量％与50重量％之间的塑料基质和50重量％与75重量％之间的至少部分呈颗粒形式的碳，并且在所述d50值的粒度范围内的碳粒子平均具有至少0.5的形状系数(宽度/长度)。

技术领域

本发明涉及由塑料基质中含有碳粒子的复合材料构成的三维部件，涉及该部件的制造方法，以及涉及该部件的用途。

背景技术

在其中至少两个机器或设备零件面临以下技术问题的所有情况下使用滑动体：实现尽可能低的摩擦阻力，以特定的接触压力彼此接触，以及相对于彼此移动。在这种运动中，摩擦表面上产生的磨损和摩擦表面上产生的摩擦热应保持到最小。这种应用的例子是泵和压缩机中的关闭滑阀或旋转滑阀，滑动轴承，端面密封件、或用于传输电流的电刷(brush)和滑靴(shoe)。在确保相对于彼此移动的零件被充分润滑的情况下，为彼此滑动的零件选择合适的材料并不困难。然而，经常出现这样的操作状态，其中如机器启动或停止时那样，存在期间没有足够润滑的有限时间段，或者其中操作必须在根本没有任何润滑的情况下发生并且发生干转。

对于这些特定的应用，使用包含自润滑物质如石墨或硫化钼的滑动体。然而，大多数这些“干润滑剂”的润滑性仅在可以形成额外的薄水分层时才足够，例如该层从周围大气的水分含量中得到。如果情况也不再是这样，如在非常干燥的空气中操作的情况下那样，在已被高度干燥的介质中，在真空下，在高海拔下或在高温下，上述自润滑材料也不再满足要求并且需要另外的措施。

EP 0 915 129B1描述了由石墨粒子/塑料基质复合材料构成且通过注射成型生产的滑动材料。在所述文献中，滑动材料体中的所有填料即也是石墨颗粒的表面用树脂粘合剂涂覆，所述树脂粘合剂也形成所述基质。

因此，在所述应用中至关重要的性质如热导率和电导率不是特别的高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种部件，其在热导率和电导率方面具有改进的性质，并且其可以采用任何复杂的结构如空腔，例如冷却通道和底切(undercut)，但其仍然满足机械稳定性的要求并且其可以同时以简单和成本有效的方式生产。

该目的通过借助3D打印制造的在塑料基质中的多孔碳体来实现。

本发明的一个方面是一种用于制造由含有碳和塑料材料的复合材料构成的三维部件的方法，该方法包括以下步骤：

a)提供粉末状组合物，其包含一种或多种选自无定形碳、石墨及其混合形式的组分，

b)提供液体粘合剂，

c)以平面方法沉积在a)中提供的所述材料的层并且在所述层上局部沉积在b)中提供的所述材料的液滴，并且将步骤c)重复任意次数，在后续的所述步骤的重复中，局部沉积所述液滴的步骤根据待制造部件的所需形状进行调整，

d)将所述粘合剂至少部分地硬化或干燥并获得具有所述部件的所需形状的生坯，

e)用液体合成树脂浸渍所述生坯，以及

f)硬化所述合成树脂以形成合成树脂基质。