DE1646192A1 - Process for the surface treatment of cutting edges - Google Patents
Process for the surface treatment of cutting edgesInfo
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Description
SWOBD LIMITED . ?i April 1965SWOBD LIMITED. ? i April 1965
16 Pall Mall, - 164619216 Pall Mall, - 1646192
London S.W. 1 / England ■London S.W. 1 / England ■
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von SchneidenProcess for the surface treatment of cutting edges
Die Erfindung bezieht sich auf ein-Verfahren zur Auftragung von polymeren Überzügen auf oder in der Nähe von Schneidkanten von Klingen, -The invention relates to a method of application of polymeric coatings on or near cutting edges of blades,
Beispiele von Schneidkanten- die gemäß dem vorliegenden Verfahren behandelt werden können, sind Rasierkliiigen öder Teile davon, Injektionskanülen, chirurgisch© lasser oder Skalpells, Küchenmesser, Gartensohneidwerkzeuge oder dergleichen, . . \Examples of cutting edges - those made in accordance with the present method can be treated, razor blades are boring Parts of it, injection cannulas, surgically © lasser or Scalpels, kitchen knives, garden sonorous tools or the like,. . \
Die polymeren Überzüge werden aufgetragen, um die Kraft, die für die Ausführung eines:Schnittes erforderlich ist, herabzusetzen und die Wirksamkeit eines Schnittes zu ver*- bessern.The polymeric coatings are applied to provide the force required to make a: cut, reduce and reduce the effectiveness of a cut improve.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zurAccording to the present invention, a method for
Piers teilung eines polymeren Überzuges auf oder in der Nähe einer Schneidkante vorgeschlagen, das dadurch ausgezeichnet 1st, daß eine. Glimmentladung durch ein monomeres Gas hindurchgeleitet wird und hierdurch die Bildung einer' Ablagerung, die einen polymeren Überzug clarsteilt, veranlaßt.Piers division of a polymer coating on or in the Proposed near a cutting edge, which is excellent 1st that one. Glow discharge is passed through a monomeric gas and thereby the formation of a ' Deposition that clarifies a polymeric coating causes.
2 - 2 -
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BAD OFUGlNALBAD OFUGlNAL
Die Polymerisation kann entweder in der Gasphase oder auf der Oberfläche der Klinge oder an beiden Stellen stattfinden.The polymerization can either be in the gas phase or on the surface of the blade or both.
Der Begriff "Monomer", wie er nachstehend angewendet wird, umfaßt jede Mischung eines Gases, das unter der Wirkung einer Glimmentladung in eine polymere Form übergeführt werden kann. Dieser Begriff umfaßt daher Gemische, die nor-™ .. malerweise als Monomere angesehen werden, da sie veranlaßt werden können, polymere Verbindungen mittels gebräuchlicher Verfahren zu erzeugen, wie beispielsweise Äthylen. IndessenThe term "monomer" as used below comprises any mixture of a gas which is converted into a polymeric form under the action of a glow discharge can. This term therefore encompasses mixtures which are normally regarded as monomers because they cause can be used to produce polymeric compounds by conventional methods, such as ethylene. In the meantime
w umfaßt der Begriff in der vorliegenden Erfindung auch Gemische, die durch bekannte Verfahren nur teilweise polymerisierbar sind, sowie Jede polymeren Verbindungen oder Substanzen, die die Eigenschaften der Polymeren aufweisen und die bei Anwendung des vorliegenden Verfahrens beispielsweise mit l-Hydroperfluoropropan polymere Verbindungen ergeben. In dieser Beziehung kann festgestellt werden, daß die Polymere, die unter der Wirkung einer Glimmentladung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, nicht zwingenderweise mit Verbindungen identisch sind, die durch die bekannten Polymerisationsverfahren erzeugt werden können. Da die Polymeren, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, normalerweise nur als dünne Pilme auftreten, ist die Untersuchung dieser Polymeren sehr schwierig, es. wurde jedoch beispielsweise festgestellt, daß die Infrarot-Absorbtionsspektren der Polymere die aus Äthylen und Tetrafluoroäthylen hergestellt wurden, nicht identisch mit den .entsprechenden Absorbtionsspektren von liandelsüblioh erhältlichen Mustern dieser Polymeren sind, obwohl die entsprechenden ^aare von Spektren viele ähnliche Merkmale aufweisen. Beispiele von Monomeren, die verwendet werden können und die polymere Überzüge bei Glimmentladung ergeben/ sind Kohlenwasserstoffe, insbesondere u.lXphatische Kohlenwasserstoffe und deren Halogen-Verbindungen und insbesondere Fluor-Koh^ln* wasserstoff -Verb indungen und deren ilaiojen-Verbindungen» In the present invention, the term also includes mixtures which are only partially polymerizable by known processes, as well as any polymeric compounds or substances which have the properties of the polymers and which result in polymeric compounds when using the present process, for example with 1-hydroperfluoropropane. In this regard it can be stated that the polymers which are produced under the action of a glow discharge according to the present invention are not necessarily identical to compounds which can be produced by the known polymerization processes. Since the polymers r according to the present invention E are prepared normally occur only as a thin Pilme, the investigation of these polymers is very difficult to it. however, it was found, for example, that the infrared absorption spectra of the polymers made from ethylene and tetrafluoroethylene are not identical to the corresponding absorption spectra of commercially available samples of these polymers, although the corresponding aare of spectra have many similar features. Examples of monomers which can be used and which produce polymeric coatings on glow discharge / are hydrocarbons, in particular phatic hydrocarbons and their halogen compounds and in particular fluorocarbon hydrogen compounds and their ilaiojen compounds »
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Andere Beispiele sind Silizium-Verbindungen, insbesondere Allylsiloxane (alkylsiloxanes). Ein anderes Beispiel sind diejenigen Stoffe, die in der ebenfalls im Erteilungsverfahren befindlichen Patentanmeldung Nr. 11 650 vom Jahre 1956 offenbart wurden.Other examples are silicon compounds, in particular Allylsiloxanes (alkylsiloxanes). Another example are those substances that are also in the process of granting patent application no. 11 650 from the year 1956.
Die Konstruktion eines Gerätes mit dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann, soll nachstehend an Hand eines Beispieles und mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden.The construction of a device with which the method according to of the present invention can be performed below using an example and with reference to the accompanying drawing will be explained in more detail.
Die Zeichnung stellt eine Seitenansicht des Gerätes im-Schnitt dar. In dieser Zeichnung 1st das Gerät im allgemeinen als ein zylindrisches Gehäuse 10 dargestellt, das an beiden Enden mittels Endplatten 11, 12 abschließbar ist. Durch die Endplatten erstreiken sich Tragstäbe IJ,iH-die die inneren Elektrodenplatten 15, 16 tragen. Der Abstand zwischen den Elektroden-platten 15> l6 kann durch entsprechende Bewegung der Tragstäbe 1J5, 14 eingestellt werden. ·The drawing shows a side view of the device in section. In this drawing, the device is generally shown as a cylindrical housing 10 which can be locked at both ends by means of end plates 11, 12. Support rods IJ, iH-, which carry the inner electrode plates 15, 16, strike through the end plates. The distance between the electrode plates 15> 16 can be adjusted by moving the support rods 1J5, 14 accordingly. ·
Ein Stapel von Gegenständen, beispielsweise Rasierklingen, die eine oder mehrere Schneidkanten aufweisen und auf denen oder in deren Nähe ein polymerer Überzug gebildet werden soll, sind bei lf in das Gerät eingesetzt. Selbstverständlich kann auch, falls es erforderlich ist, ein einziger Gegenstand eingebracht werden.A stack of items, such as razor blades, that have one or more cutting edges and on which or in the vicinity of which a polymeric coating is to be formed are inserted into the device at lf. Of course a single object can also be introduced if necessary.
Das monomere Gas wird in das Gehäuse 10 durch eine Düse unter Steuerung mittels eines Einlaßventils- 19 eingeführt und dieses Gas wird durch einen Auslaß 20, der an eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) angeschlossen ist,^,über ein Steuerventil 21 abgesaugt.The monomeric gas is introduced into the housing 10 through a nozzle under the control of an inlet valve 19 and this gas is passed through an outlet 20 connected to a vacuum pump (not shown) via a Control valve 21 sucked off.
Palls es erforderlich ist, kann eine-Umwälzpumpe vorgesehen werden, die einen kontinuierlichen Umlauf des Gases durch das Gerät bewirkt, wobei ein Gasreservoir vorgesehen werden kann,- dem das frische monomere Gas zugeführt wird und es kann auch eine Vorrichtung vorgesehen werden, mit der unerwünschte Nebenerzeugnisse kondensiert und aus dem Gasumlauf entfernt verden.If necessary, a circulating pump can be provided to allow the gas to circulate continuously Caused by the device, it being possible to provide a gas reservoir to which the fresh monomeric gas is fed and a device can also be provided with which undesired by-products can be condensed and removed Remove the gas circulation.
Ein typischer Partialdruck des monomeren Gases liegt im Bereich von 0,01 bis 200 mmHg.A typical partial pressure of the monomeric gas is in the range from 0.01 to 200 mmHg.
W .Das monomere Gas kann entweder alleine oder mit einem Verdünnungsgäs beispeilsweise mit einem inerten Gas wie Argon angewendet werden. W .The monomeric gas such as argon may be used either alone or with a Verdünnungsgäs beispeilsweise with an inert gas.
Für die Erzeugung einer Glimmentladung innerhalb der Kammer 10 sind die Elektroden an eine Gleich- oder Wechselstromspannungsquelle angeschlossen. Vorzugsweise wird indessen eine hochfrequente W'echselstromquelle verwendet, deren Frequenz beispielsweise im Bereich von etwa 100 .kHz..bis 2 mHz liegt. : . .For generating a glow discharge within the chamber 10 the electrodes are connected to a direct or alternating current voltage source connected. Preferably, however, a high-frequency alternating current source is used, the frequency of which is for example in the range from about 100 kHz to 2 mHz lies. :. .
An den Stapel der Gegenstände kann auGh eine Hilfsspannung k .. angelegt werden, um die Ablagerung der Moleküle mittels eines elektrischen Potentials zu erleichtern.An auxiliary voltage can also be connected to the stack of objects k .. be applied to the deposition of the molecules means an electrical potential to facilitate.
Die Kammer oder das Gehäuse 10 kann aus einem elektrisch isolierenden Material beispielsweise aus Glas oder einem geeigneten Polymeren, beispielsweise Polypropylen (polypropylene) hergestellt werden. Die Kammer wird vakuumdicht mittels geeigneter Verschlüsse'abgedichtet,The chamber or the housing 10 can be made of an electrically insulating material, for example glass or a suitable polymers, for example polypropylene (polypropylene). The chamber becomes vacuum-tight sealed by means of suitable closures,
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Als eine Alternative für die Erzeugung einer Glimmentladung zwischen den Elektrodenplatten können auch die Gegenstände selbst auf die ein Überzug aufgetragen werden soll, als eine der Elektroden verwnedet warden, zwischen denen die Glimmentladung gebildet wird.As an alternative for generating a glow discharge the objects themselves can also have a coating applied between the electrode plates should be used as one of the electrodes, between which the glow discharge is formed.
Im Falle von sehr feinen Schneidkanten wie beispielsweise von Rasierklingen kann es erwünscht sein, Frequenzen von einem höheren Bereich als dem angegebenen zu verwenden. Die Gegenstände können auch selbst als beide Elektroden verwendet werden. ' ' ■In the case of very fine cutting edges, such as razor blades, it may be desirable to use frequencies from a higher range than the specified one to use. The articles can also be used as both electrodes by themselves. '' ■
Als eine andere Ausführung gegenüber. einer stationären Anordnung der Gegenstände können diese auch durch das Gerät hindurchgeleitet werden, indem sie am Einlaß 22 eingebracht Und am Auslaß 23' herausgenommen werden. Jede dieser Einlaß- bzw.. Auslaßöffnungen muß wit einem geeigneten Vakuumverschluß (nicht gezeigt) versehen sein. Für eine solche Wirkungsweise werden vorzugsweise. a.ußenliegende Elektroden 22I-, 25 verwendet. Diese außenliegenden Elektroden können in geeigneter rfeise durch ein leitendes Band, das am äußeren Umfang der Kammer 10 angeordnet ist, gebildet werden. Alternativ kanneine außenliegende Elektrode an einem Ende der Kammer mit einer.innenliegenden Elektrode, die am entgegengesetzten Ende der Kammer angeordnet ist, zusammenwirken. ·As opposed to a different execution. a stationary arrangement of the objects, these can also be passed through the device by introducing them at the inlet 22 and removing them at the outlet 23 '. Each of these inlet and outlet openings must be provided with a suitable vacuum seal (not shown). For such a mode of action are preferred. a.outer-lying electrodes 2 2 I-, 25 used. These external electrodes can suitably be formed by a conductive tape arranged on the outer periphery of the chamber 10. Alternatively, an external electrode at one end of the chamber may cooperate with an internal electrode located at the opposite end of the chamber. ·
Die Glimmentladung kann entweder kontinuierlich oder intermittent durchgeführt werden. ;/erm der Betrieb auf der Basis einer Charge durchgeführt wird, kann die Glimmentladung für einen kurzen vorbestimmten Zeitraum kontinuierlich sein, beispielsweise für die Dauer von einer halben Sekunde bis JO Sekunden. Für die Ableitung von rläciae aus der Kammer können Kühlrippen vorgesehen werden oder eö kann ein g.e eigne te s- Kühlmedium verwendet werden.The glow discharge can be carried out either continuously or intermittently. ; / If the operation is carried out on a batch basis, the glow discharge may be continuous for a short predetermined period of time, for example for a period of half a second to JO seconds. Cooling fins can be provided for the discharge of space from the chamber or a suitable cooling medium can be used.
- υ -].. - 108028/1415- υ -] .. - 108028/1415
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Nach dem Auftragen eines Überzuges können die Gegenstände in einer inerten Atmosphäre oder in der monomeren Atmosphäre für eine gewisse Dauer von Stunden belassen werden. Eine nachfolgende Wärmebehandlung der mit dem Überzug versehenen Gegenstände kann anschließend durchgeführt werden, jedoch erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine so hohen Temperaturen, daß normalerweise eine unerwünschte Änderung der mechanischen Eigenschaften der eingesetzten Gegenstände verursacht werden könnte. Daher ist beispielsweise im Falle von Rasierklingen die Erwärmung nicht ,so hoch, daß sie eine un^- erwünschte Verringerung der Härte der Schneidkanten bewirken könnte.After a coating has been applied, the articles can be placed in an inert atmosphere or in the monomeric atmosphere Atmosphere can be left for a certain period of hours. A subsequent heat treatment of the Coated articles can then be carried out, but this requires that according to the invention Process not so high temperatures that normally an undesirable change in mechanical properties the objects used could be caused. Therefore, in the case of razor blades, for example, the heating is not so high that it creates an un ^ - could cause a desired reduction in the hardness of the cutting edges.
Die bevorzugte Größenanordnung der Stärke des polymeren Überzuges liegt im Bereich von 0,0025 bis 10 Mikron.The preferred sizing of the strength of the polymer Coating ranges from 0.0025 to 10 microns.
Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele des, Verfahrens der Aufbringung von Überzügen gemäß der vorliegenden Erfindung angegeben:Some embodiments of the method of the application of coatings according to the present invention:
Unter Verwendung des Gerätes das in der Zeichnung dargestellt 1st und Benutzung von äußeren Elektroden 24, 25 wird eine Glimmentladung in einer Atmosphäre von 1-Hydro'-perfluoropropari (hydroperfluoropropane) bei 1,4 mm Hg erzeugt, wobei eine Hochfrequenzquelle mit l4o kHz benutzt wurde. Nachdem die La^e der Entladurigsbahn feigestellt wurde, wurde die Energiequelle abgeschaltet und ein Stapel vonUsing the device shown in the drawing and using external electrodes 24, 25 becomes a glow discharge in an atmosphere of 1-hydro'-perfluoropropari (hydroperfluoropropane) at 1.4 mm Hg using a high frequency source at 14o kHz became. After the La ^ e of the Entladurigsbahn was completed, the power source was turned off and a stack of
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350 doppelschneidigen Rasierklingen in der Nähe des Bereiches der Glimmentladung eingesetzt, so daß ein Satz der Schneidkanten parallel· und vor der Achse des zylindrischen Gerätes und 3 cm von dem naheliegendsten Punkt, an dem die Glimmentladungsbahn beobachtet wurde, eingebracht wurde.350 double-edged razor blades near the area of the glow discharge so that one set of the cutting edges is parallel and in front of the axis of the cylindrical device and 3 cm from the closest point into which the glow discharge path was observed.
Die Glimmentladung wurde wieder eingeschaltet und für eine Dauer von J5O Sek. aufrechterhalten, wobei zu Ende dieser Entladungsperiode die Glimmentladung sich ausdehnte und den Anschein gab, als ob sie den nächsten.Satζ der Schneidkanten berühren würde.The glow discharge was switched on again and for one Maintained a duration of J50 seconds, with the end of this Discharge period the glow discharge extended and appeared to be the nearest satellite Would touch cutting edges.
Nach Ausbringung der Rasierklingen aus dem .Gerät haben diese ein schwaches Interferenzmuster gezeigt an denjenigen Schneidkanten, die in der Nähe der Glimmentladung waren. Diese Schneidkanten haben eine besonders gute Rasur ergeben die besser war, als diejenige der Schneidkanten, die weiter entfernt von der Entladungsbahn angeordnet waren.After removing the razor blades from the device this showed a faint interference pattern on those cutting edges that were in the vicinity of the glow discharge was. These cutting edges gave a particularly good shave that was better than that of the cutting edges which were arranged further away from the discharge path.
Unter Verwendung des Gerätes in der gleichen Art wie beim Beispiel I wurde eine Glimmentladung durch eine Dibromodifluoromethan-Gasatmosphäre bei einem Druck von'5*5 rnni Hg hindurchgeleitet, Wie in dem vorhergehenden Beispiel wiesen die Kanten, die in der Nähe der Entladungsbahn lagen, eine, bessere Rasierfähigkeit auf als diejenigen Kanten, die entfernt von der Entladungsbahn angeordnet waren.Using the apparatus in the same manner as in Example I, a glow discharge was carried out through a dibromodifluoromethane gas atmosphere at a pressure of 5 * 5 mm Hg passed through, As in the previous example, the edges that were close to the discharge path had a, better shaving ability than those edges that are removed were arranged from the discharge path.
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.-·:■· ■-: ■ C-i .- ·: ■ · ■ -: ■ Ci
Das Verfahren gemäß dem vorhergehenden Äusführungsbeispiel wurde verwendet mit Ausnahme, daß das monomere Gas kontinuierlich durch einen Einlaß zugeführt und aus dem AuELaß abgesaugt wurde. Der Gasfluß wurde so gesteuert, daß der Druck im Gerät 2,4 mm Hg betrug. Wiederum wiesen die Schnei den die in der Nähe der Glimmentladung waren, eine bessere Schneidfähigkeit auf als diejenigen Schneiden, die entfernt von der Glimmentladungsbahn angeordnet waren.The procedure of the previous embodiment was used except that the monomeric gas was continuous fed through an inlet and out of the outlet was sucked off. The gas flow was controlled so that the The pressure in the device was 2.4 mm Hg. Again the cutting edges that were close to the glow discharge showed a better one Cutting ability than those cutting edges that were located away from the glow discharge path.
Das Gerät wurde für diesen Zweck mit zwei Elektroden versehen, die zu Messerschneidkanten angespitzt waren und die parallel zueinander mit deren flachen Oberflächen in einem Abstand von 5,5 cm voneinander angeordnet waren. Unter Benutzung von Äthylen bei einem Druck von 1 mm Hg wurde eine Spannungsquelle von 400 Hz an die Elektroden angelegt. Das gemessene Potential betrug 9OO Volt. Der Stromfluß wurde für 5 Sek. aufrechterhalten. Mährend dieser Zeit wurde ein Strom von der Größenanordnung von 85 milliAmp. gemessen. Es wurde festgestellt, daß beide Seitenflächen jeder Klingenkante mit einem blasgelben Haftfilm bedeckt waren und daß bei diesen Klingen eine bedeutend geringere Kraft erforderlich war, um einen Standartschnitt durchzuführen..For this purpose, the device was provided with two electrodes, which were sharpened to knife cutting edges and which were parallel to each other with their flat surfaces in one Spaced 5.5 cm from each other. Under use of ethylene at a pressure of 1 mm Hg, a voltage source of 400 Hz was applied to the electrodes. That measured potential was 900 volts. The current flow was hold for 5 seconds. During this time, a current on the order of 85 milliAmp. measured. It was found that both side surfaces of each blade edge were covered with a pale yellow adhesive film and that significantly less force was required with these blades to perform a standard cut ..
Die Theorie der Polymerisation durch Glimmentladung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht vollständig erklärbar und obwohl die Anmelderin nicht wünscht, an irgendeine Theorie der Wirksamkeit des Vorganges gebunden zu sein, erscheint es* daß drei Hauptvorgänge feststellbar sind.The theory of glow discharge polymerization according to of the present invention is not fully explainable and although the applicant does not wish to apply to any To be bound by the theory of the effectiveness of the process, it appears * that three main processes can be ascertained.
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1. Ein monomeres Gas von bekannter Art, wie beispielsweise Äthylen, Tetrafluoroäthylen (tetrafluoroaethylene) oder Hexafluorpropylen (hexafluoropropylene) wird durch die Glimmentladung erregt und die erregten Moleküle können dann entweder in eine bekannte additive Polymerisation eingehen oder können allein oder eine Hauptgattung darstellen, die durch Polymerisation anwächst. Eine solche Polymerisation kann entweder in der Gasphase oder auf der Unterlage stattfinden, oder eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten darstellen.1. A monomeric gas of a known type such as Ethylene, tetrafluoroethylene (tetrafluoroethylene) or Hexafluoropropylene (hexafluoropropylene) is excited by the glow discharge and the excited molecules can then either in a known additive polymerization enter into or can represent alone or a main genre, which grows through polymerization. Such polymerization can either be in the gas phase or on of the document, or a combination of these represent both possibilities.
2. Die Monomere werden einer Spaltung in der Glimmentladung unterworfen und ein Produkt dieser Spaltung ist dann fähig, eine polymere Verbindung zu bilden. Gewöhnlich bildet das Erzeugnis der Spaltung als ein di-freies Radikal oder erscheint als Kohlenstoffradikal oder in einer ähnlichen Art. Beispielsweise ist der Vorgang im Beispiel IV derjenige, daß Dibromodifluoromethan (dibromodifluoromethane) durch Einwirkung der Glimmentladung Difluorokohlenstoff bildet, der dann unter nachstehenden Bedingungen polymerisiert:2. The monomers undergo a split in the glow discharge and is a product of this split then able to form a polymeric compound. Usually the product of the cleavage forms as a di-free one Radical or appears as a carbon radical or in of a similar nature. For example, the process is in the Example IV that dibromodifluoromethane (dibromodifluoromethane) Difluorocarbon is formed by the action of the glow discharge, which is then listed below Polymerized conditions:
Br2 >- CF2 : + 2 .BrBr 2 > - CF 2 : + 2 .Br
Es erscheint, als ob in den Reaktionen dieser Art der R^ptanteil der Polymerisation auf der Unterlage stattfindet. It appears as if in the reactions of this kind of R ^ pt portion of the polymerization takes place on the substrate.
;5. Das monomere Gas wird einer Spaltung unterworfen und bildet ein monomeres Gas von einer bekannten Art und dieses Gemisch wird dann einer Polymerisation wie unter (l) unterworfen. Es erscheint, daß 1-Hydroperfluoropropan (l-hydrofluoropopane) diesem Polymerisationsweg ausgesetzt ist.; 5. The monomeric gas is subjected to cracking and forms a monomeric gas of a known type and this mixture then undergoes a polymerization as below (l) subject. It appears that 1-hydroperfluoropropane (l-hydrofluoropopane) exposed to this polymerization route is.
Patentansprüche:Patent claims:
■10962a/U2S-. ' ■ "■ 10962a / U2S-. '■ "
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