DE2217137A1 - Fluorkohlenstoffpolymer-stoffzusammensetzung - Google Patents
Fluorkohlenstoffpolymer-stoffzusammensetzungInfo
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Description
Pluorköhlenstoffpolymer-i-itoff zusammensetzung
Die Erfindung betrifft überzugsmittel, insbesondere Grundiermittel
für die Verbesserung der Haftung von Fluorkohl enstoffpolymer-übei'zügen an ihren Unterlagen.
In den letzten Jahren haben !«'luorkohlenstoffpolymere als
glatte Überzüge breite Anwendung gefunden. Mit Polytetrafluorethylen
beschichtete Koch-, Brat- und Backgeräte haben sich auf Grund ihres EaftwidrigkextsCharakters besonders
eingeführt.
Es ist auf Grund der physikalischen Natur dieser Fluorkohlenstoffpolymeren
schwierig, sie genügend fest an Unterlagen zu binden, um eine Abhebung der Schichten oder
eine Blasenbildung derselben im Einsatz zu vermeiden. Dies gilt besonders für Polytetrafluoräthylen.
309842/1051
i FFD-1866 ·; Λ
I ^
" Es wurde gefunden, dass sich die Haftung einer Fluor-Y
kohlenstoffpolymer-Schicht an ihrer Unterlage wesentlich verbessern lässt, wenn eine Stoffzusammensetzung mit einem
Gehalt an
a) -teilchenförmigen! Fluorkohlenctoffpolymerem,
b) ammoniakstabilisiertem, kolloidalem Siliciumdioxid und
c) flüssigem Träger
zur Grundierung der Unterlage vor dem Auftragen der Fluorkohlenstoffpolymer-Deckschicht
verwendet wird.
Das in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung verwendete,
kolloidale Silicumdioxid ist ein wässriges Sol von kolloidalem Siliciumdioxid, das mit Ammoniak stabilisiert
ist. Vorzugsweise wird ein Kieselsol mit einem Feststoff
gehalt von etwa 30 % und einem pH-V/ert von 9 »6 (verfügbar
als "Ludox" ^- AS der Anmelderin) verwendet. Die Herstellung eines solchen Sols kann nach den allgemeinen
Methoden der USA-Patentschrift 3 012 973 erfolgen.
Das kolloidale Siliciumdioxid liegt in der Stoffzusammensetzung
gemäss der Erfindung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 10 bis 50 %, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Siliciumdioxid- und Fluorkohlenstoffpolymer-Feststoffe,
vorzugsweise von etwa 20 bis 30 %, vor. In besondez's
bevorzugter Weise wird eine Stoffzusammensetzung mit einem Gehalt an kolloidalem Siliciumdioxid von etwa
18 bis 25 % eingesetzt. Bei gewissen Anv/endungszwecken kann
man auch mit 10 bis 20 % kolloidalem Siliciumdioxid arbeiten
oder auch sich zum Überschreiten der bevorzugten Bereiche entscheiden und etwa 40 bis 50 % einsetzen. In gewissen
Fällen kann es sogar erwünscht sein, mit derart geringen Mengen an kolloidalem Siliciumdioxid wie 5 bis 10 %
oder grossen Mengen wie 60 bis 70 % zu arbeiten, wenngleich
auch bei niedrigeren und höheren Prozentwerten eine Tendenz zur Minimierung der gemäße der Erfindung erhaltenen, vorteilhaften
Effekte besteht.
■ - 2 - 309842/1051
Das Fluorkohlenstoffpolymere in der Stoff .zusammensetzung
gemäss der Erfindung ist ein Polymeres von Kohlenwasserstoff
monomeren, die vollständig mit Fluoratomen oder mit einer Kombination von Fluor- und Chloratomen substituiert
sind. Zu dieser Gruppe gehören Polytetrafluoräthylen,
Mischpolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen in allen Verhältnissen der Monomereinheiten und Fluorchlorkohl enstoffpolymere, wie Polymonochlortrifluoräthylen.
Polytetrafluorethylen wird bevorzugt.
Das in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung eingesetzte
Fluorkohlenstoffpolymere hat Teilchenform. Die Teilchen sollen genügend fein sein, um die Düse einer
Spritzpistole ohne Festsetzung -in dieser zu passi-eren
und um einen vollständigen Film zu erhalten. Im Normalfalle soll das Teilchen mit seiner längsten Abmessung etwa
0,35 Mikron nicht überschreiten.
Es ist möglich, ein trocknes Mehl oder Pulver des Fluor-,
kohlenstoffpolymeren einzusetzen und getrennt einen flüssigen
Träger vorzulegen, aber vorzugsweise wird das Polymere in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt, da es in
dieser Form am leichtesten beziehbar ist. Auch eine Dispersion
von Fluorkohlenstoffpolymerem in einer organischen,
mit Wasser mischbaren Flüssigkeit, wie.Äthanol, Isopropanol, Aceton oder einem Äthylenglykoläther (Cellosolve), kann
Verwendung finden. In jedem Fall dient die Flüssigkeit auch als Trägermedium .der ßtoffzusammerisetzung gemäss der Erfindung
.
Das Fluorkohlenstoffpolymere liegt in der Stoffzusammensetzung
gemäss der Erfindung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 50 bis 90 c/o, bezogen auf das Gesamtgewicht
von Fluorkohlenstoff polymer- und Siliciumdioxid-Feststoff,
vor. Vorzugsweise arbeitet man mit etwa 70 bis 85 %, und
- 5 - 309842/1051
j;- I; ^ so - ."l υ:;-..; :"-svc '-^uf^ üOj-' iiei^e enthält das riitiei 7b bis
ί;0 V1-- οχ ir:_u:.":";:obl "-ns^offpci^rtierem. 1-'1Ur de-Ώ ."!inen, dder anderei-L
Ki^-j-uaaagaiwecii. λ an η raan aacn derart gerinne Mengen an
Pluorkohlenstoffpolymereni wie. 30 "bis 45 % cd.er sogar 10
"bis 2/ /ο einsetzen. In ähnlicher V/ei se kann sich für gewisse
Anweiidungszwecke die Wahl einer Zusammensetzung ergeben,
die derart hohe Mengen an i'luorkohlenstoffpolyiaerein
wie 90 bis 95 % oder noch darüber enthält, wenngleich auch
eine solche Stoffzusammensetzung zu einer normalerweise
nicht erwünschten Dicke .neigt;.
Zur Herstellung der Stof !"zusammensetzung mischt man die
richtigen Mengen an ei::ie:!i zweckentsprechenden, v/ässrigen
Sol kolloidalen SiliciuDidioxids und einer Pluorkohlenstoffpolynier—Dispea?Gicn.
Diese Zusammensetzung kann pigmentiert
v/erden, indem man nach herkömmlicher Technik eine zv.'ecken'üsprtchende liguiontdispersion bildet und dann einfach
diese ^u der ZusaawicnpebLinag hinzufügt.
Das :"-nfallsi?.de Grundiermittel kann durch spritzen, Sti?eiche.D-,
iauchen, v/aj. ·.:.enauf trag oder dergleichen aufgebracht
VJerden, wenn eine iletallfläche zu überziehen ist, wird sie
vorzugsweise durch Gtrahlen, durch Flammspritzen mit einem
Metali oder Metalloxid cd er durch i''rittebeschichtung vorbehandelt.
Nach ö.-r Auftragung wird die Grundierschicht
luftgetrocknet una. dann 10 bis 20 Min. bei 2JO bis 400° C
gebrannt·.
Diese4 Grundierschiciit wird dann mit einem herkömmlichen,
klaren oder pigmentierten Fluorkohlenstoffpolymer-Lack
mit einer Deckschicht versehen und in der üblichen Weise gebrannt, am eine haftende Fluorkohlenstoffpolymer-ßchicht
zu erhalten.
Die "beste Beschichtung wird mit dem vorstehenden Zwei-Schichten-System
erhalten, aber eine fest haftende Fluor- +) Überzugs-, besonders
309842/1051
kohlcnstoi'fpolyiaer-Schicht kann auch ein in einem einzigen <■
Be a chi clit ung s gang erhalten werden. Man "bringt hierzu eine
dickere Schicht der Stoffzusammenoetzurig·,. die auch Pigmente
und oberflächenaktive Mittel enthalten kann, auf und unterwirft diese Schicht dann dem Trocknen und Brennen wie bei
dem Zv:ei~Schi ent en-System. Der Vorteil dieses Ein-Schicht-Systenis
im Hinblick auf Arbeitskosten liegt auf der Hand.
Die StoffzusaLimensetzung gemäss der Erfindung eignet sich
besonders zur Grundierung von Metall-Koch-, -Brat- und -Backgeräten, wie Bratpfannen, für die Beschichtung mit
Polytetraflucräthyleii, kann aber auch zur Grundierung von
anderen Gegenständen Verwendung finden, die bleibend an
die Unterlagen- gebundene Fluorkohlenstoffpolymer-Filme
verlangen. Diese Gegenstände· können von Glas oder anderen
Materialien gebildet werden, welche die zur Anwendung kommenden Brenntemperaturen vertragen. Z. B. kann die Stoffzusammensetzung
geinäss der Erfindung zum Grundieren oder Beschichten von Lagern, Ventilen, Draht, Metallfolie,
Boilern, Bohren, Schiffsboden, üfenauskleidungen, Bügeleisen-Grundplatten,
Waffeleisen, Eiswürfel-Schalen» Schneeschaufeln
und -pflügen, Rutschen, Förderorganen, Zieh--
und fcipritzwerkzeugen, Werkseugen wie Sägen, Feilen und
Bohrer, Trichtern und anderen technischen Behältern und Formen verwendet werden.
Das folgende Beispiel, in dem alle feile Gewichtsteile sind, dient der weiteren Erläute:-?ung dor praktischen Durchführung
der Erfindung,
B e. i s ρ i e 1
Durch gründliches Misehen von
5 - ■
30S842/1OS1
Polytetrafluoräthylen-Dispersion, 48,1 Teile
wässrig, 60 % Feststoff-Gehalt,
Sol kolloidalen Siliciumdioxid.es 38? 5 "
(30 % Jeststoffgehalte, "Ludox"
. AS)
. Pigment-Dispersion, weiss, 6,1 "
TiO2-Gehalt 44,5 %
wurde ein Grundiermittel hergestellt, das auf eine Trockendicke von etwa 0,008 mm auf eine gestrahlte, frittebeschichtete
Aluminiumbratpfanne aufgespritzt wurde. Die Pfanne wurde dann 20 Min. bei 232° C gebrannt.
Die erhaltene, grundierte Pfanne erhielt dann eine Deckschicht mit einem Lack der Zusammensetzung:
Polytetrafluoräthylen-Dispersion, 99 5 5 Teile
wässrig, i'eststoffgehalt 50 %
Na-SaIz des Schwefelsäureesters 0,5 " einer Mischung langkettiger
Alkohole (überwiegend Laurylalkohol)
Alkohole (überwiegend Laurylalkohol)
Zur Auftragung dieser Lackdeckschicht wurde der Lack auf eine Trocken-Dicke von etwa 0,025 ^ über die Grundierung
gespritzt und dann 20 Min. bei 400° C gebrannt.
Der anfallende Polytetrafluoräthylen-Überzug haftete gut
an der Bratpfanne; auch nach langzeitiger Verwendung war keine Blasenbildung oder Abhebung festzustellen.
Die in einem einzigen Besehichtungsgang aufzutragenden Stoffzusammensetzungen
eignen sich besonders zum Überziehen des Äusseren von Metall-Koch-, -Back- und -Bratgeräten.
Über die ausgezeichnete Haftung am Metall hinaus ergeben diese Oberflächenschichten eine leichte Reinigung
und ausgezeichnete Eigenschaften in Form von Färbung, Glanz, Härte, Wärmebeständigkeit, Schlagfestigkeit und Detergensbeständigkeit.
"6 " 309842/1051
Claims (3)
1.'StoffZusammensetzung mit einem Gehalt
a) von etwa 50 bis 90 %, bezogen auf das Gesamtge-
- wicht der Feststoffe a und b5 an teilchenförmigem
Fluorkohlenstoffpolymeren^
b) von etwa 10 bis 50 fo3 bezogen auf das Gesamtgewicht
der Feststoffe a und b? an Sol kolloidalen
Silieiumdioxides
und
c) an flüssigem Träger,
dadurch gekennzeichnet., dass das Sol mit Ammoniak
stabilisiert ist.
2. Zusammensetzung nach i\ η sprue!! I. gekennzeichnet durch
einen Gehalt von etwa 70 bis 85 % an Fluorkohlenstoffpolymerem
und etwa 18 bi3 25 fo an Kiesalsol.
3. Zusammensetzung nach ÄsisprUGh 1 oder 23 dachireh gekeimzeichnet,
dass das Fluor-kolilenstoffpolymere
Polytetrafluoräthylen ist.
- 7 - . ■■■■..'
309842/1051
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