ITMI942682A1 - Procedimento per l'applicazione di rivestimenti antiaderenti a base di ptfe su manufatti stampati di alluminio previamente sgrassati - Google Patents
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Abstract
Si descrive un procedimento per l'applicazione su manufatti stampati di alluminio (padelle, pentole, coperchi) sottoposti previamente a sgrassaggio, non decapati o smerigliati, di un rivestimento antiaderente a base di PTFE, detto rivestimento comprendendo un primer realizzato con vernice ad acqua contenente quali componenti caratteristici PTFE, PAI, silice colloidale e carbon black, del tipo Special Black 550 ? della Degussa.
Description
Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:
Procedimento per l'applicazione di rivestimenti antiaderenti a base di PTFE su manufatti stampati di alluminio previamente sgrassati.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per l’applicazione di rivestimenti antiaderenti a base di PTFE, su manufatti stampati in alluminio del tipo pentole, padelle i loro coperchi ed altri attrezzi normalmente usati nella preparazione e cottura dei cibi (mestoli, spatole, leghe, griglie da forno ecc. ).
Il procedimento viene utilizzato per l'applicazione di uno strato di fondo ("primer") sul manufatto stampato previamente sgrassato, non sottoposto a decapaggio chimico o a trattamento meccanico abrasivo (sabbiatura o smerigliatura), ed avente ruvidità superficiale Ra inferiore a 1,2 micron.
STATO DELLA TECNICA
L ’uso in cucina di pentole antiaderenti si è sviluppato in modo straordinario nel corso degli ultimi trent’anni. Di conseguenza sono state studiate, e si continuano a studiare, sia le formulazioni di vernici adatte per ottenere l'antiaderenza delle pentole al cibo che viene cotto in esse, sia in metodi di applicazione di dette vernici alle superfici della pentola che vengono a contatto con il cibo da cuocere.
Per superare la difficoltà di far aderire una vernice acquosa a base di PTFE ad un supporto metallico, si sono studiati molti metodi di trattamento delle superfici prima dell’applicazione della vernice in<' >particolare per conferire alla superficie stessa una sufficiente ruvidità che assicuri un buon ancoraggio della vernice al substrato metallico. Tra questi trattamenti si possono citare il decapaggio chimico e i trattamenti meccanici comportanti abrasione dello strato superficiale quali la smerigliatura e la sabbiatura.
Così, ad esempio, il brevetto italiano No.. 1.226.3*17 della Richiedente descrive un sistema di decapaggio particolarmente efficace per preparare una superficie di alluminio all'ancoraggio di una vernice antiaderente.
I brevetti USA 5,0*19,*137 e 5.079.073 descrivono l'uso di una vernice acquosa senza PTFE, contenente un tensioattivo, silice in particelle sottili, ed un polietersulf one (PES) o poliammideimmide (PAI), che viene applicata al substrato metallico sgrassato e che funge da ponte con il successivo strato di vernice a base di PTFE.
E' pertanto sentita l'esigenza di migliorare le tecniche operative rendendole più semplici ed economiche.
E' evidente il vantaggio risultante dalla possibilità di eliminare l'operazione di decapaggio chimico per la riduzione dei costi di pretrattamento del manufatto metallico e l'eliminazione di effluenti liquidi e gassosi inquinanti che si sviluppano nel decapaggio. Inoltre si consegue un aumento della produttività avendo eliminato un trattamento chimico che comporta un tempo non riducibile al di sotto di un certo valore.
Sono pure noti prodotti vernicianti per rivestimenti antiaderenti, applicabili ad alluminio non decapato e soltanto sgrassato. Detti prodotti a base di solventi, presentano però l'inconveniente di comportare un elevato grado di nocività e di inquinamento ambientale a causa delle forti quantità di solventi che vengono inevitabilmente liberati durante la lavorazione. PROBLEMA TECNICO
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un procedimento di applicazione di rivestimento antiaderente su manufatti di alluminio del tipo pentole, padelle e in genere attrezzi di cucina per la cottura dei cibi, in cui il pretrattamento della superficie metallica è limitato al solo sgrassaggio, eliminando così il decapaggio chimico e/o i trattamenti meccanici abrasivi (sabbiatura, smerigliatura). Il procedimento utilizza una vernice a base di PTFE in dispersione acquosa, idonea all'applicazione a spruzzo, che applicata quale strato di fondo ( "primer") presenta una elevata adesione al manufatto metallico pur avendo quest'ultimo una superficie a basse ruvidità (Ra inferiore a 1,2 micron).
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
La realizzazione del procedimento secondo l'invenzione come si è detto sopra è caratterizzato dal fatto che il manufatto di alluminio al quale va applicato il rivestimento antiaderente non subisce trattamenti preliminari ma viene semplicemente sgrassato mantenendo pertanto la superficie levigata derivante dalla lavorazione per stampaggio a partire da lastra di alluminio: la ruvidità superficiale Ra è pertanto minore di 1,2 micron.
Lo sgrassaggio viene effettuato con uno dei metodi usuali e cioè in ambiente alcalino o acido o con solventi.
Per ottenere una elevata adesione del rivestimento a tale substrato metallico è stato pertanto necessario mettere a punto una vernice acquosa di composizione specifica, atta a formare lo strato di fondo ("primer") e idonea per l'applicazione a spruzzo. Gli ingredienti fondamentali della composizione sono:
- politetrafluoroetilene sotto forma di dispersione acquosa al 55%3+60% in peso di PTFE in quantità compresa tra 26,5% e 50% in peso sulla composizione totale della vernice corrispondente a circa 15+18 parti in peso di PTFE;
- poliammideimmide (PAI) in forma di soluzione al 50% in peso di PAI in N-metilpirrolidone solvente, in quantità corrispondente al 5,9%+4 ,4% in peso di PAI sulla composizione totale della vernice. Questo ingrediente viene previamente sottoposto a parziale idrolisi in presenza di ammine;
- silice colloidale in dispersione acquosa al 30?» in peso di solido, stabilizzata con ione sodico, in quantità compresa tra 1&% e 20% in peso sulla composizione totale della vernice, corrispondente a 5,4+6 parti in peso di silice sul secco;
- un carbon black del tipo Special Black 550 ® della Degussa, in quantità pari a 1+2% in peso sul formulato totale.
Un PTFE commerciale adatto per questa composizione è quello noto col marchio ALG0FL0N ® della Montefluos.
Un copolimero PAI idoneo è quello in commercio col marchio Rhodeftal 200 ® della Rhone Poulenc.
Una silice colloidale adatta è quella nota in commercio col marchio Nyacol ® della Akzo in particolare Nyacol 830 o Nyacol 1430 oppure gli omologhi prodotti Kemprosil della Kempo.
Un ingrediente che riveste una notevole importanza agli effetti della adesione della vernice al substrato e della sua resistenza chimica (rilevata come resistenza al "blistering" in acqua bollente) è il tipo di carbon black usato nella formulazione. Si è rilevato che alcuni tipi di carbon black hanno una influenza positiva sulla adesione al substrato di A1 (vedi Fig. 3). Tuttavia la resistenza al blistering è insufficiente, in particolare se la cottura è stata effettuata alle temperature usuali tra 410° e 430°C (vedere Fig. 4). Si è sorprendentemente trovato che l'impiego dello specifico carbon black sopra indicato, contrassegnato con la sigla P9 nei grafici, presenta oltre ad una elevata adesione al substrato (vedi Fig. 3) anche una ottima resistenza al blistering per un ampio intervallo (380°+440°C) della temperatura di cottura e inaspettatamente anche per le temperature più elevate fino a 440°C (si veda il grafico di Fig. 4).
Altri tipi di carbon black riportati nel grafico di Fig. 4 richiederebbero temperature di cottura più basse di quelle usuali per avere una accettabile resistenza al blistering; d'altra parte temperature di cottura troppo basse hanno influenza negativa sui valori di adesione al substrato, come risulta dalla Fig. 3·
Per le formulazioni contenenti lo specifico carbon black sopra citato si è rilevato inoltre che i valori di adesione e di resistenza al "blistering" quando il substrato è costituito da alluminio semplicemente sgrassato, con Ra inferiore a 1,2 micron sono altrettanto buoni di quando il substrato è costituito da alluminio pretrattato per ottenere un irruvidimento della superficie (Ra > 1,2 micron).
I materiali sottoposti ai tests di cui ai grafici delle Figure 1-4 sono stati verniciati con la formulazione indicata in Tabella 3.
Nella formulazione della vernice per primer secondo l'invenzione, si possono addizionare, oltre allo specifico carbon black indicato, anche pigmenti convenzionali in quantità complessiva non superiore al 2% in peso sulla formulazione totale. I pigmenti usuali usati senza carbon black non danno soddisfacenti valori di adesione e di resistenza al blistering. La formulazione tipica di una vernice per "primer" da usare nel procedimento secondo la presente invenzione è quella riportata nella Tabella 2.
Dopo l'applicazione a spruzzo si procede all'essiccamento a 30°-50°C dello strato di vernice e quindi alla sua cottura a temperatura tra 380° e 440°C, preferibilmente tra 410° e 430°C. Si può quindi procedere all'applicazione di uno o più strati successivi di finitura secondo le tecniche usuali.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per realizzare un rivestimento anti-aderente a base di PTFE su manufatti stampati in alluminio previamente sgrassati ma non sottoposti a decapaggio chimico o a trattamento meccanico abrasivo (sabbiatura, smerigliatura) ed aventi ruvidità superficiale Ra inferiore a 1,2 micron, comprendente: a) l'applicazione a spruzzo di una vernice acquosa atta a costituire lo strato di fondo (primer) contenente come ingredienti essenziali: - PTFE sotto forma di dispersione acquosa al 55%-60% in peso di polimero, - resina PAI sotto forma di soluzione in solvente organico e parzialmente idrolizzata, - silice colloidale sotto forma di dispersione acquosa stabilizzata con ione sodio, al 30% di residuo secco, - carbon black del tipo Special Black 550 ® della Degussa oltre agli ingredienti usuali per tale tipo di vernice, in particolare tensioattivi e pigmenti b) l'essiccamento a 30°-50°C dello strato di vernice applicato al manufatto c) trattamento termico (cottura) dello strato di vernice essiccata a temperatura compresa fra 380° e 440°C.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui la dispersione acquosa di PTFE viene usata in quantità pari a 16+18 parti in peso di prodotto secco su 100 parti in peso di vernice, la resina PAI in quantità pari a 3.9+4,4 parti di prodotto secco, la silice colloidale in quantità pari a 5.4+6 parti di prodotto secco e il carbon black in quantità pari a 1+2 parti in peso.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui si impiega una vernice contenente carbon black in quantità dell'1,5% peso sulla vernice.
- 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui si impiega una vernice contenente pigmenti di tipo convenzionale in quantità fino al 2% in peso sulla vernice.
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui la cottura della vernice è effettuata a temperatura compresa fra 410° e 430°C.
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