DE1245099B

DE1245099B - Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen durch ein- oder zweiseitiges Beschichten von Metalloberflaechen mit Polytetrafluoraethylen

Info

Publication number: DE1245099B
Application number: DE1962D0039706
Authority: DE
Inventors: Earl Richard Eggleton; Ernest Nathan; George J Scheuer
Original assignee: Dixon Corp
Current assignee: Dixon Corp
Priority date: 1961-09-28
Filing date: 1962-08-28
Publication date: 1967-07-20
Also published as: FR1337957A; GB1022167A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3- 9/00

Nummer: 1 245 099

Aktenzeichen: D 39706 X/39 a3

Anmeldetag: 28. August 1962

Auslegetag: 20. Juli 1967

Polytetrafluoräthylen ist ein besonders geeignetes Überzugsmittel, da es inert gegen chemische Angriffe und widerstandsfähig gegen Hitze ist, sowie einen geringen Reibungskoeffizienten und ausgezeichnete elektrische Eigenschaften besitzt. Es bestehen jedoch große Schwierigkeiten, zusammenhängende Überzüge von Polytetrafluoräthylen auf Metalloberflächen herzustellen, da es insbesondere auf Metall nicht haftet.

Es wurde bereits vorgeschlagen, das Polytetrafluoräthylen mit dem Metall mit Hilfe einer bindenden Zwischenschicht zu vereinigen. Auch dies ist schwierig, da Polytetrafluoräthylen nicht nur auf Metall, sondern auch auf den meisten synthetischen harzartigen Materialien nicht haftet. So wurde vorgeschlagen, einen Oberflächenüberzug von Polytetrafluoräthylen auf eine Schicht aufzubringen, welche zur Verankerung dient und aus einem Mischpolymerisat von Polytetrafluoräthylen mit einem anderen synthetischen harzartigen Material, nämlich Perfluorpropylen, besteht. Solche Beschichtungen können jedoch nur gewissen Zwecken genügen, da der hohe Erweichungspunkt von Polytetrafluoräthylen, eine besonders wünschenswerte Eigenschaft des Polymeren, nicht voll seine vorteilhaften Eigenschaften entwikkeln kann, weil die Verankerungsschicht bei einer niedrigeren Temperatur schmelzen wird als die Oberfläche und so die Verbindung zwischen dem Oberflächenüberzug und dem Metall aufgelöst wird. So ist die Wärmewiderstandsfähigkeit von Verbundstoffen mit Perfluorpropylen gegenüber Tetrafluoräthylen um 50° C vermindert. Zudem beeinträchtigen andere synthetische Harzmaterialien im allgemeinen die vorteilhaften Eigenschaften des Polytetrafluoräthylens im hohen Maße.

Es ist auch bekannt, zwischen zu verbindende Flächen Polytetrafluoräthylenpulver, vermischt mit einem hochsiedenden Weichmacher, einzubringen und zu erhitzen, bis im wesentlichen der gesamte Weichmacher entfernt ist.

Dieses Verfahren ist jedoch teuer und erfordert insbesondere bei schweren Stücken lange Erhitzungszeiten. Schließlich ist es unter anderem wegen möglicher korrodierender Einflüsse des Weichmachers auf die Metalloberfläche, sehr fraglich, ob das Verfahren auch zur Verbindung von Polytetrafluoräthylen mit Metallen geeignet ist.

Es wurde nun überraschenderweise ein Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen durch ein- oder zweiseitiges Beschichten von Metalloberflächen mit Polytetrafluoräthylen gefunden, wobei die gereinigte Metalloberfläche zunächst in bekannter Weise vorbehandelt wird, auf der Metalloberfläche ein Binde-

Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen durch ein- oder zweiseitiges Beschichten von Metalloberflächen mit Polytetrafluoräthylen

Anmelder:

Dixon Corporation, Bristol, R. I. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. R. Poschenrieder und Dr. E. Boettner, Patentanwälte, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38

Als Erfinder benannt:

Ernest Nathan,

George J. Scheuer, Providence, R. I.;.

Earl Richard Eggleton, Warwick, R. I. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. September 1961 (141294)

mittel in Pulverform verteilt wird und darauf ein kontinuierlicher Film von Polytetrafluoräthylen aufgebracht wird, der unter Druck und Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Polytetrafluoräthylens aufgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ausschließlich nur Polytetrafluoräthylenpulver verwendet wird, das diskontinuierlich auf die Metalloberfläche aufgebracht wird.

Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe eignen sich besonders für Kochgeräte, Lager, elektrische Bügeleisen u. ä.

Rostfreier Stahl kann direkt mit der diskontinuierlichen Schicht überzogen werden, offensichtlich, weil er eine poröse Oberfläche hat. Andere Metalle werden zur besseren Verankerung vorher leicht aufgerauht. Es ist jedoch unnötig, zur Aufrauhung: die Grundlage so zu ätzen, daß Höhlungen erhalten werden, welche eine enge öffnung besitzen. Dies kommt offenbar daher, daß bei der vorliegenden Erfindung die diskontinuierliche Schicht nach dem Aufbringen. mit der kontinuierlichen Schicht so fest verbunden ist, daß die Polytetrafluoräthylen-Teilchen sich gegenseitig bei der Verankerung stützen. Tatsächlich ist die Verankerung, welche erfindungsgemäß erhalten wird, so groß, daß diese Schichtstoffe in beliebige Formen oder Gestaltungen gebracht werden und auf Temperaturen gerade unter dem Erweichungspunkt

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von Polytetrafluoräthylen erhitzt werden können, ohne daß die Polytetrafluoräthylenschicht sich von dem Metall löst.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich für die Beschichtung jeglicher Metalle oder Legierungen. Es kann auch zur Beschichtung von überzogenen Metallflächen, wie z. B. porzellanemailüberzogenen Eisen- und Kupfermetallen, angewendet werden.

Vor dem Aufbringen der diskontinuierlichen Grundschicht von Polytetrafluoräthylen ist es zweckmäßig, die Metalloberfläche in bekannter Weise zu reinigen. Die reine Metalloberfläche wird sodann gegebenenfalls angerauht, und zwar kann jedes dem Fachmann bekannte mechanische oder chemische Aufrauhungsverfahren angewendet werden. Die so gereinigte und angerauhte Metalloberfläche wird von dem Aufrauhungsmittel, z. B. durch Waschen oder Bürsten befreit. Sodann wird pulverförmiges Polytetrafluoräthylen, z. B. durch Aufbürsten und Schmel- _ao zen in situ, zur Bildung der diskontinuierlichen Verankerungsschicht auf die zu beschichtende Fläche aufgebrächt, urid zwar ist es überflüssig, mehr als eine Verankerungsschicht des Polytetrafluoräthylens aufzubringen.

Auf die diskontinuierliche "Schicht wird anschließend eine Schicht aufgebracht, welche eine Oberfläche von Polytetrafluoräthylen besitzt, wie z. B. ein kontinuierlicher Film von Polytetrafluoräthylen, ein Gewebe, welches mit Polytetrafluoräthylen imprägniert _3<J und/oder überzogen ist, oder eine Schicht, welche eine Oberflächenschicht aus Polytetrafluoräthylen besitzt. '

Oft ist es erwünscht, daß die Polytetrafluoräthylenschicht, die auf die diskontinuierliche Schicht aufgetragen wird, einen inerten granulierten oder faserförmigen Füller enthält. Hierfür kann ein übliches anorganisches Füll- oder Verstärkungsmittel eingesetzt werden.

Das Verfahren zur Herstellung solcher gefüllter Polytetrafluoräthylen-Mischungen ist wohlbekannt. Im allgemeinen können gefüllte Polytetrafluoräthylen-Materialien bis zu 65 Volumprozent an Füller enthalten, je nach den gewünschten Eigenschaften im Endprodukt. Für die meisten Anwendungen wird das gefüllte Polytetrafluoräthylen 5 bis 25 Volumprozent an Füller enthalten, wobei der Rest in der Hauptsache reines Polytetrafluoräthylen ist.

Jeder kontinuierliche Film soll selbsttragend sein. Wenn er es aber nicht ist, so kann er zeitweise von einer Unterlage getragen werden, von der er auf die Verankerungsschicht mit Hilfe von Hitze oder Druck übertragen wird.

In jedem Fall wird der Film oder die Schicht aus Polytetrafluoräthylen mit dem diskontinuierlichen Überzug in Berührung gebracht und dann der Einwirkung eines Druckes unterworfen, der mindestens genügt, um eine innige Berührung zwischen den beiden Oberflächen herbeizuführen. Im allgemeinen werden Drücke in der Größe von ungefähr 0,07 bis ungefähr 2800 kg/cm² bei einer Temperatur über dem Erweichungspunkt von Polytetrafluoräthylen bei dem betreffenden Druck angewandt, d. h., innerhalb der Grenzen von ungefähr 343 bis 427° C. Es ist notwendig, während des Abkühlens des so hergestellten Schichtstoffes einen Druck aufrechtzuerhalten, der genügt, um den Polytetrafluoräthylenfilm bzw. -schicht und den Verankerungsüberzug in Berührung zu halten, so daß der Film sich nicht von dem Überzug während des Abkühlens abzieht. Der Druck, der ursprünglich ausgeübt wird, kann so lange fortgesetzt werden, bis die Schicht auf Zimmertemperatur abgekühlt ist.

Das Verfahren der Erfindung kann zur Herstellung beschichteter Metalle verwendet werden, bei welchen die Metall- und Polytetrafluoräthylenschichten jede beliebige Dicke aufweisen mögen. Das Metall kann einseitig oder auf beiden Seiten beschichtet werden. Es können auch zwei Metallkörper durch die Polytetrafluoräthylenschicht verbunden werden. Die Dicke der Schichten hängt nur von der Dicke der Metallschicht und des Polytetrafluoräthylen-Films, der darauf haftet, ab.

Polytetrafluoräthylen-Filme können ohne Schwierigkeit in Stärken von 0,001 mm bis zu mehreren cm hergestellt werden. Die einzige Begrenzung der Dicke der Schichten liegt in der Vorrichtung, welche für die Behandlung des Schichtstoffes zur Verfügung steht. Der Oberflächenüberzug aus Polytetrafluoräthylen bleibt fest mit dem behandelten Metall bis zu der Erweichungstemperatur des Polytetrafluoräthylens verbunden. Er zeigt keine Brüche oder andere Oberflächendefekte bei längerem Gebrauch bzw. Abnutzung, auch nicht bei erhöhten Temperaturen.

Der Schichtstoff kann bei der Herstellung von Polytetrafluoräthylen-Metall-Gegenständen aller Art benutzt werden, indem man die üblichen Metallbearbeitungsmethoden, die für das fragliche Metall geeignet sind, anwendet.

Für die Anwendungsarten, bei welchen die Platte einer erheblichen Abriebwirkung im Gebrauch unterworfen ist, wie bei Oberflächen von Lagern, ist es oft zweckmäßig, ein mit Füller versehenes Polytetrafluoräthylen als kontinuierliche Schicht zu verwenden. Der Füller dient dazu, die Abriebfestigkeit des Polytetrafluoräthylens zu vergrößern, und in einigen Fällen wirkt er auch als zusätzliches Schmiermittel. Der Schichtstoff kann direkt in das Lager eingebaut werden oder als Lagerauskleidung verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen durch ein- oder zweiseitiges Beschichten von Metalloberflächen mit Polytetrafluoräthylen, wobei die gereinigte Metalloberfläche zunächst in bekannter Weise vorbehandelt wird, auf der Metalloberfläche ein Bindemittel in Pulverform verteilt wird und darauf ein kontinuierlicher Film von Polytetrafluoräthylen aufgebracht wird, der unter Druck und Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Polytetrafluoräthylens aufgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ausschließlich nur Polytetrafluoräthylenpulver verwendet wird, das diskontinuierlich auf die Metalloberfläche aufgebracht wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polytetrafluoräthylenpulver durch Aufbürsten aufgebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 952 997;

Zeitschrift: »Mitteilungen der Forschungsgesellschaft Blechverarbeitung e.V.«, 1. September 1960, Nr. 17, S. 211 bis 222 insbesondere S. 214 bis 215.