DE102023102271A1 - PFAS-free non-stick coating - Google Patents
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Abstract
Um eine PFAS-freie Beschichtung zum Verbessern der Antihafteigenschaften einer Oberfläche eines Gegenstandes bereitzustellen, die die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtungen überwindet, wird erfindungsgemäß eine Antihaftbeschichtung mit einer auf der Oberfläche des Gegenstandes eingebrannten Grundschicht und einer auf der Grundschicht eingebrannten Deckschicht vorgeschlagen, wobei die Grundschicht und die Deckschicht frei von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen sind, und wobei die Grundschicht bezogen auf das Gesamtgewicht der eingebrannten Grundschicht 30 bis 100 Gew.-% thermoplastischen Kunststoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht bezogen auf das Gesamtgewicht der eingebrannten Deckschicht wenigstens 30 Gew.-% duroplastischen Kunststoff und wenigstens 2,5 Gew.-% Silikonöl enthält.In order to provide a PFAS-free coating for improving the non-stick properties of a surface of an object, which overcomes the disadvantages of the coatings known from the prior art, the invention proposes a non-stick coating with a base layer baked on the surface of the object and a top layer baked on the base layer, wherein the base layer and the top layer are free of per- and polyfluorinated alkyl compounds, and wherein the base layer contains 30 to 100 wt.% thermoplastic based on the total weight of the baked base layer, characterized in that the top layer contains at least 30 wt.% thermosetting plastic and at least 2.5 wt.% silicone oil based on the total weight of the baked top layer.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antihaftbeschichtung zum Verbessern der Antihafteigenschaften einer Oberfläche eines Gegenstandes, wobei die Antihaftbeschichtung frei von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Beschichtung sowie einen damit beschichteten Gegenstand.The present invention relates to a non-stick coating for improving the non-stick properties of a surface of an object, wherein the non-stick coating is free of per- and polyfluorinated alkyl compounds. Furthermore, the invention relates to a method for producing the coating and to an object coated therewith.
Aus dem Stand der Technik sind Antihaftbeschichtungen für die Beschichtung von Backgeschirr, Kochgeräten und Elektrokleingeräten, wie z.B. Elektrogrills, Fritteusen und Eierkocher aber auch Bügeleisen, Haarglätter und Rasierapparate bekannt. Am verbreitetsten sind hierbei Beschichtungen auf Basis von Fluorpolymeren, wie z.B. PTFE.Non-stick coatings are known from the state of the art for coating bakeware, cooking equipment and small electrical appliances, such as electric grills, deep fryers and egg cookers, as well as irons, hair straighteners and shavers. The most common coatings are based on fluoropolymers, such as PTFE.
In der Europäischen Union sollen Produkte auf Basis per- und polyfluorierter Alkylsubstanzen (PFAS) zukünftig jedoch limitiert werden. Eine PFAS-freie Alternative sind Sol-Gel-Beschichtungen, die umgangssprachlich oft auch als keramische Beschichtungen bezeichnet werden, wie z.B. das Produkt GREBLON-CK2 der Weilburger Coatings GmbH.In the European Union, however, products based on per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS) are to be limited in the future. A PFAS-free alternative are sol-gel coatings, which are often colloquially referred to as ceramic coatings, such as the GREBLON-CK2 product from Weilburger Coatings GmbH.
Ein Nachteil dieser Technologie ist die schlechte Verformbarkeit der Beschichtung. Keramische Beschichtungen sind daher nicht für Anwendungen geeignet, bei denen Ware nach der Beschichtung noch verformt werden muss.A disadvantage of this technology is the poor formability of the coating. Ceramic coatings are therefore not suitable for applications in which goods still have to be formed after coating.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine PFAS-freie Antihaftbeschichtung bereitzustellen, die die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet. The present invention is therefore based on the object of providing a PFAS-free non-stick coating which overcomes the disadvantages of the prior art.
Erfindungsgemäß wird hierfür eine Antihaftbeschichtung zum Verbessern der Antihafteigenschaften einer Oberfläche eines Gegenstandes vorgeschlagen, wobei die Antihaftbeschichtung eine auf der Oberfläche des Gegenstandes eingebrannte Grundschicht und eine auf der Grundschicht eingebrannte Deckschicht aufweist, wobei die Grundschicht und die Deckschicht frei von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen sind, und wobei die Grundschicht bezogen auf das Gesamtgewicht der eingebrannten Grundschicht 30 bis 100 Gew.-% thermoplastischen Kunststoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht bezogen auf das Gesamtgewicht der eingebrannten Deckschicht wenigstens 30 Gew.-% duroplastischen Kunststoff und wenigstens 2,5 Gew.-% Silikonöl enthält.According to the invention, a non-stick coating is proposed for improving the non-stick properties of a surface of an object, wherein the non-stick coating has a base layer baked on the surface of the object and a top layer baked on the base layer, wherein the base layer and the top layer are free of per- and polyfluorinated alkyl compounds, and wherein the base layer contains 30 to 100 wt.% thermoplastic based on the total weight of the baked base layer, characterized in that the top layer contains at least 30 wt.% thermosetting plastic and at least 2.5 wt.% silicone oil based on the total weight of the baked top layer.
Die erfindungsgemäße Kombination von Grund- und Deckschicht bietet eine PFAS-freie Alternative mit hervorragenden Antihafteigenschaften, wie die weiter unten aufgeführten Versuchsergebnisse zeigen. Darüber hinaus überwindet die vorliegende Erfindung den Nachteil der Thermoplastizität von aus dem Stand der Technik bekannten PFAS-freien Antihaftbeschichtung auf rein thermoplastischer Basis.The combination of base and top layer according to the invention offers a PFAS-free alternative with excellent non-stick properties, as shown by the test results listed below. In addition, the present invention overcomes the disadvantage of the thermoplasticity of PFAS-free non-stick coatings based on purely thermoplastics known from the prior art.
PFAS-freie Antihaftbeschichtungen mit den erfindungsgemäßen Vorteilen werden erhalten, wenn die Grundschicht zu 30 bis 100 Gew.-% aus thermoplastischem Kunststoff und die Deckschicht zu wenigstens 30 Gew.-% aus duroplastischem Kunststoff und wenigstens 2,5 Gew.-% Silikonöl besteht. Besonders gute Ergebnisse werden dann erzielt, wenn die Grundschicht bezogen auf das Gesamtgewicht der eingebrannten Grundschicht wenigstens 40 oder wenigstens 50 Gew.-% thermoplastischen Kunststoff enthält und/oder die Deckschicht bezogen auf das Gesamtgewicht der eingebrannten Deckschicht wenigstens 40, wenigstens 50 oder wenigstens 60 Gew.-% duroplastischen Kunststoff enthält.PFAS-free non-stick coatings with the advantages according to the invention are obtained when the base layer consists of 30 to 100% by weight of thermoplastic and the top layer consists of at least 30% by weight of thermosetting plastic and at least 2.5% by weight of silicone oil. Particularly good results are achieved when the base layer contains at least 40 or at least 50% by weight of thermoplastic based on the total weight of the baked base layer and/or the top layer contains at least 40, at least 50 or at least 60% by weight of thermosetting plastic based on the total weight of the baked top layer.
Der Begriff „eingebrannte Schicht“ ist hier so zu verstehen, dass das aufgeschichtete Material der Grundschicht bzw. der Deckschicht einer Temperaturbehandlung von jeweils wenigstens 100 °C unterworfen wurde. Bei bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Temperaturbehandlung bei wenigstens 200 °C oder gar wenigstens 300 °C.The term "fired layer" is to be understood here to mean that the layered material of the base layer or the top layer has been subjected to a temperature treatment of at least 100 °C. In certain embodiments, the temperature treatment takes place at at least 200 °C or even at least 300 °C.
Der Begriff „Thermoplast“ bezeichnet hier Kunststoffe, die sich im erwärmten Zustand reversibel verformen lassen, wobei reversibel bedeutet, dass nach Abkühlung und erneutem Erwärmen eine Umformung des Materials möglich ist. Vorzugsweise werden hier thermoplastische Kunststoffe eingesetzt, die eine Temperaturbeständigkeit von über 200°C, vorzugsweise von über 250°C aufweisen.The term “thermoplastic” refers to plastics that can be reversibly deformed when heated, whereby reversible means that after cooling and reheating, the deformation of the material is possible. Thermoplastics are preferably used here which have a temperature resistance of over 200°C, preferably over 250°C.
Der Begriff „Duroplast“ bezeichnet hier Kunststoffe, die sich im erwärmten Zustand einmalig verformen lassen, wobei einmalig bedeutet, dass nach Abkühlung und erneutem Erwärmen eine Umformung des Materials nicht mehr möglich ist. Vorzugsweise werden hier duroplastische Kunststoffe eingesetzt, die eine Temperaturbeständigkeit von über 200°C, vorzugsweise von über 250°C aufweisen.The term "duroplast" refers to plastics that can be deformed once when heated, whereby once means that the material can no longer be deformed after cooling and reheating. Thermosetting plastics that have a temperature resistance of over 200°C, preferably over 250°C, are preferably used here.
Der Begriff „Temperaturbeständigkeit“ ist im Zusammenhang mit den hier verwendeten Kunststoffen so zu verstehen ist, dass die Kunststoffe einen Schmelzpunkt über dem Wert der Temperaturbeständigkeit aufweisen müssen. Außerdem sollen die Kunststoffe nach Dauerbelastung über bis zu 100 Stunden in diesem Temperaturbereich in den Eigenschaften Haftung, Farbton und/oder Glanz im Wesentlichen konstant sein. Der nach der Belastung ermittelte Wert für Haftung, Farbton und/oder Glanz soll um höchstens 5 % von dem vor der Belastung gemessenen Wert abweichen.The term "temperature resistance" in connection with the plastics used here is to be understood as meaning that the plastics must have a melting point above the value of the temperature resistance. In addition, the properties of adhesion, color and/or gloss of the plastics should be essentially constant after continuous exposure for up to 100 hours in this temperature range. The value for adhesion, color and/or gloss determined after exposure should deviate by no more than 5% from the value measured before exposure.
Erfindungsgemäß ist in der Deckschicht neben dem Anteil an duroplastischem Kunststoff auch ein Anteil an Silikonöl enthalten. Der Begriff „Silikonöl“ bezeichnet hier unverzweigte Diorganopolysiloxane, deren Kettenstruktur durch die allgemeine Summenformel [R1 R2SiO]n ausgedrückt werden kann. Silikonöle sind bei Raumtemperatur (20 °C) klare Flüssigkeiten mit einer Molekülmasse von bis zu 150.000 g/mol. Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung werden besonders gute Ergebnisse mit Silikonölen erzielt, die eine kinematische Viskosität bei 20 °C von mindestens 100 mm2s-1 aufweisen, wobei der Viskositätswert mit einem Rotationsviskosimeter gemäß DIN EN ISO 3219 ermittelt wird.According to the invention, the top layer contains not only a proportion of thermosetting plastic but also a proportion of silicone oil. The term "silicone oil" here refers to unbranched diorganopolysiloxanes whose chain structure can be expressed by the general formula [R1 R2SiO] n . Silicone oils are clear liquids at room temperature (20 °C) with a molecular mass of up to 150,000 g/mol. In certain embodiments of the invention, particularly good results are achieved with silicone oils that have a kinematic viscosity at 20 °C of at least 100 mm 2 s -1 , with the viscosity value being determined using a rotational viscometer in accordance with DIN EN ISO 3219.
Grundsätzlich sind für die Hauptkomponente der Grundschicht sämtliche thermoplastischen Kunststoffe geeignet. Bei bestimmten Ausführungsformen ist der Anteil an thermoplastischem Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe von thermoplastischen Kunststoffen bestehend aus Polyethersulfon (PES), Polyphenylenethersulfon (PPSU), flüssig kristallinem Polymer (LCP), Polyaryletherketon, Polyetherketon (PEK), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketonketon (PEKK), Polyphenylensulfid (PPS) und Kombinationen davon.In principle, all thermoplastics are suitable for the main component of the base layer. In certain embodiments, the proportion of thermoplastic is selected from the group of thermoplastics consisting of polyethersulfone (PES), polyphenylene ether sulfone (PPSU), liquid crystalline polymer (LCP), polyaryletherketone, polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyphenylene sulfide (PPS) and combinations thereof.
Grundsätzlich kann für den Anteil an duroplastischem Kunststoff in der Deckschicht jeder duroplastische Kunststoff zum Einsatz kommen. Bei bestimmten Ausführungsformen ist der der Anteil an duroplastischem Kunststoff in der Deckschicht ausgewählt aus der Gruppe von duroplastischen Kunststoffen, die aus Polyamidimid, Polyimid, Silikonharz, Silikonpolyester und Kombinationen hiervon bestehen. Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind hierunter solche, bei denen der Anteil an duroplastischem Kunststoff in der Deckschicht zu wenigstens 80 %, zu wenigstens 90 % oder vollständig aus einem Polyamidimid oder einem Silikonpolyester besteht.In principle, any thermosetting plastic can be used for the proportion of thermosetting plastic in the cover layer. In certain embodiments, the proportion of thermosetting plastic in the cover layer is selected from the group of thermosetting plastics consisting of polyamide-imide, polyimide, silicone resin, silicone polyester and combinations thereof. Particularly preferred embodiments include those in which the proportion of thermosetting plastic in the cover layer consists of at least 80%, at least 90% or completely of a polyamide-imide or a silicone polyester.
Die duroplastischen Kunststoffe „Polyamidimid“ und „Polyimid“ sind für den Fachmann ebenso klar und eindeutig definiert wie die weiter oben genannten thermoplastischen Kunststoffe. Der Begriff „Silikonharz“ bezeichnet hier quervernetzte Polysiloxane, insbesondere Polymethylsiloxane oder Polymethylphenylsiloxane. Der Begriff „Silikonpolyester“ bezeichnet hier Copolymerisate aus niedermolekularen, hydroxyfunktionellen Silikonen mit Polyestern. Der Begriff „hydroxyfunktionelle Silikone“ bezeichnet hier quervernetzte Polysiloxane mit terminalen OH-Gruppen an den freien Kettenenden.The thermosetting plastics "polyamideimide" and "polyimide" are just as clearly and unambiguously defined for the person skilled in the art as the thermoplastics mentioned above. The term "silicone resin" refers here to cross-linked polysiloxanes, in particular polymethylsiloxanes or polymethylphenylsiloxanes. The term "silicone polyester" refers here to copolymers of low molecular weight, hydroxy-functional silicones with polyesters. The term "hydroxy-functional silicones" refers here to cross-linked polysiloxanes with terminal OH groups at the free chain ends.
Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung werden besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn in der Grundschicht bezogen auf das Gewicht der eingebrannten Schicht 1 bis 65 Gew.% Silikonharz enthalten ist. Bei speziellen Ausführungsformen beträgt der Anteil an Silikonharz in einer der genannten Schichten höchstens 50 Gew.-%, höchstens 30 Gew.-% oder höchstens 20 Gew.-%. Bei speziellen Ausführungsformen ist das Silikonharz ausgewählt unter einem Methylsilikonharz, einem Phenylsilikonharz, und/oder einem Methyl-Phenylsilikonharz.In certain embodiments of the invention, particularly good results are achieved when the base layer contains 1 to 65% by weight of silicone resin based on the weight of the baked layer. In specific embodiments, the proportion of silicone resin in one of the layers mentioned is at most 50% by weight, at most 30% by weight or at most 20% by weight. In specific embodiments, the silicone resin is selected from a methyl silicone resin, a phenyl silicone resin and/or a methyl-phenyl silicone resin.
Als zusätzliche Bestandteile in der Grundschicht und/oder der Deckschicht können Zusätze enthalten sein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Pigmenten, Füllstoffen, metallischen Partikeln und Kombinationen hiervon besteht. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Zusatz bis zu 20 Gew.-%, bis zu 25 Gew.-% oder bis zu 30 Gew.-%.As additional components in the base layer and/or the top layer, additives selected from the group consisting of pigments, fillers, metallic particles and combinations thereof can be included. Preferably, the proportion of additive is up to 20 wt.%, up to 25 wt.% or up to 30 wt.%.
Die Trockenfilmschichtdicke der Grundschicht und/oder der Deckschicht kann in dem Bereich von 1 bis 25 µm liegen. Unter Trockenfilmschichtdicke ist hierbei die Schichtdicke zu verstehen, die nach dem Einbrennen vorliegt. Bei besonderen Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Trockenfilmschichtdicke der Grundschicht bzw. der Deckschicht jeweils 2 bis 8 µm, vorzugsweise 3 bis 6 µm und besonders bevorzugt 4 bis 5 µm.The dry film thickness of the base layer and/or the top layer can be in the range of 1 to 25 µm. Dry film thickness is understood to mean the layer thickness that exists after baking. In particular embodiments of the invention, the dry film thickness of the Base layer and top layer respectively 2 to 8 µm, preferably 3 to 6 µm and particularly preferably 4 to 5 µm.
Von der vorliegenden Erfindung umfasst ist auch ein Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftbeschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Grundschicht als flüssiger Lack oder als Pulver auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgebracht und anschließend bei einer Temperatur im Bereich von 200 bis 500 °C eingebrannt wird. Vorzugsweise erfolgt das Einbrennen bei einer Temperatur von wenigstens 250°. Vorzugsweise liegt die Maximaltemperatur für den Einbrennvorgang bei 450 °C. Die Grundschicht kann auch durch zweimaliges oder mehrmaliges Aufbringen und ggf. Einbrennen in zwei oder mehreren Lagen aufgebaut werden.The present invention also includes a method for applying a non-stick coating according to one of the preceding claims, the method being characterized in that the base layer is applied to the surface of the object as a liquid paint or as a powder and is then baked at a temperature in the range of 200 to 500 °C. Baking is preferably carried out at a temperature of at least 250°. The maximum temperature for the baking process is preferably 450 °C. The base layer can also be built up by applying it twice or more times and optionally baking it in two or more layers.
Nach dem Einbrennen der Grundschicht wird auf die eingebrannte Grundschicht die Deckschicht als flüssiger Lack oder als Pulver aufgebracht und anschließend erfolgt eine Wärmebehandlung in den vorgenannten Temperaturbereichen, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 400 °C, wodurch die Grund- und Deckschicht miteinander und mit der beschichteten Oberfläche des Gegenstandes fest verbunden werden. Die Deckschicht kann auch durch zweimaliges oder mehrmaliges Aufbringen und ggf. Einbrennen in zwei oder mehreren Lagen aufgebaut werden.After the base layer has been baked, the top layer is applied to the baked base layer as a liquid paint or as a powder and then heat treated in the aforementioned temperature ranges, preferably in the range of 200 to 400 °C, whereby the base and top layers are firmly bonded to each other and to the coated surface of the object. The top layer can also be built up by applying it twice or more times and, if necessary, baking it in two or more layers.
Der zur Bildung der Grundschicht bzw. Deckschicht verwendete Lack enthält den thermoplastischen bzw. duroplastischen Kunststoff vorzugsweise in Form einer Dispersion oder in gelöster Form.The varnish used to form the base layer or top layer contains the thermoplastic or thermosetting plastic preferably in the form of a dispersion or in dissolved form.
Die mit der erfindungsgemäßen Antihaftbeschichtung beschichtete Oberfläche des Gegenstandes besteht bei bestimmten Ausführungsformen aus Metall, vorzugsweise aus ECCS (Electrolytic Chromium Coated Steel), FAL (feueraluminisiertem Stahl) oder Aluminium.In certain embodiments, the surface of the article coated with the non-stick coating according to the invention consists of metal, preferably of ECCS (Electrolytic Chromium Coated Steel), FAL (hot-dip aluminized steel) or aluminum.
Die zur Bildung der Grund- und Deckschicht verwendeten Lacke können entweder durch ein Bandbeschichtungsverfahren, ein Walzverfahren oder ein Gießverfahren aufgebracht werden, und bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung wird die Antihaftbeschichtung nach dem Einbrennvorgang noch einmal umgeformt.The coatings used to form the base and top coats may be applied by either a coil coating process, a rolling process or a casting process, and in certain embodiments of the invention the non-stick coating is re-formed after the baking process.
Auf diese Weise wird ein beschichteter Gegenstand erhalten, der eine Oberfläche aufweist, die wenigstens teilweise mit einer Antihaftbeschichtung der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Art versehen ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gegenstand um ein Koch-, Back- oder Bratgeschirr oder ein Elektrokleingerät. Zu den vorgenannten Koch-, Back- oder Bratgeschirren zählen beispielsweise Töpfe, Pfannen, Bräter, Backformen, Backbleche und dergleichen. Zu den Elektrokleingeräten zählen beispielsweise Reiskocher, Waffeleisen, Sandwichmaker, Milchschäumer und vergleichen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Antihaftbeschichtung auch auf Oberflächen von Kaffeemaschinen, Elektrogrills, Fritteusen, Haarglättern, Bügeleisen, Eierkochern oder Rasierapparaten mit Vorteil zum Einsatz kommen.In this way, a coated article is obtained which has a surface which is at least partially provided with a non-stick coating of the type according to the invention described above. The article is preferably a cooking, baking or roasting utensil or a small electrical appliance. The aforementioned cooking, baking or roasting utensils include, for example, pots, pans, roasters, baking tins, baking sheets and the like. Small electrical appliances include, for example, rice cookers, waffle irons, sandwich makers, milk frothers and the like. In addition, the non-stick coating according to the invention can also be used with advantage on surfaces of coffee machines, electric grills, deep fryers, hair straighteners, irons, egg cookers or shavers.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Antihaftbeschichtung erfüllt die Lebensmittelkontaktanforderungen gemäß Verordnung
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.For the purposes of the original disclosure, it is pointed out that all features as they become apparent to a person skilled in the art from the present description and the claims, even if they were specifically described only in connection with certain other features, can be combined both individually and in any combination with other features or groups of features disclosed here, unless this was expressly excluded or technical circumstances make such combinations impossible or pointless. The comprehensive, explicit presentation of all conceivable combinations of features is omitted here solely for the sake of brevity and readability of the description.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass es für den Fachmann selbstverständlich ist, dass die nachfolgenden Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele für mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen. Der Fachmann wird daher ohne Weiteres verstehen, dass darüber hinaus auch alle anderen Ausführungsformen, die die in den Ansprüchen genannten erfindungsgemäßen Merkmale oder Merkmalskombinationen aufweisen, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.Furthermore, it is pointed out that it is obvious to the person skilled in the art that the following embodiments serve only as examples of possible embodiments of the present invention. The person skilled in the art will therefore readily understand that, in addition, all other embodiments that have the inventive features or feature combinations are within the scope of protection of the invention. The comprehensive, explicit presentation of all conceivable embodiments within the scope of protection of the claims is omitted here for the sake of brevity and readability of the description.
AusführungsbeispieleExamples of implementation
Ausführungsbeispiel 1Example 1
Die Antihaftbeschichtung von Ausführungsbeispiel 1 ist zweischichtig, wobei
- - die Grundschicht 60 Gew.-% Polyphenylensulfid, 12 Gew.-% Silikonpolyester, 23 Gew.-% Spinellschwarz und 5 Gew.-% Ruß enthält, und
- - die Deckschicht 72 Gew.-% Silikonpolyester, 8,5 Gew.-% Silikonöl (Polydimethylsiloxan), 17 Gew.-% Glimmer und 2,5 Gew.-% Russ enthält.
- - the base layer contains 60 wt.% polyphenylene sulphide, 12 wt.% silicone polyester, 23 wt.% spinel black and 5 wt.% carbon black, and
- - the top layer contains 72 wt.% silicone polyester, 8.5 wt.% silicone oil (polydimethylsiloxane), 17 wt.% mica and 2.5 wt.% carbon black.
Der Lack für die Grundschicht wird flüssig auf ein fettfreies ECCS-Blech mit einer Rakel aufgebracht, 60 Sekunden bei 410 °C eingebrannt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Trockenfilmschichtdicke der Grundschicht ist 4 bis 5 µm.The paint for the base layer is applied in liquid form to a grease-free ECCS sheet using a squeegee, baked for 60 seconds at 410 °C and then cooled to room temperature. The dry film thickness of the base layer is 4 to 5 µm.
Der Lack für die Deckschicht wird auf die getrocknete Grundschicht mit einer Rakel aufgebracht und 45 Sekunden bei 340 °C eingebrannt. Die Trockenfilmschichtdicke der Deckschicht beträgt 4 bis 5 µm.The varnish for the top coat is applied to the dried base coat with a squeegee and baked for 45 seconds at 340 °C. The dry film thickness of the top coat is 4 to 5 µm.
Ausführungsbeispiel 2Example 2
Die Antihaftbeschichtung von Ausführungsbeispiel 2 ist zweischichtig, wobei
- - die Grundschicht 75 Gew.-% Polyethersulfon, 10 % Methyl-Phenyl-Silikonharz, 7 Gew.-% Aluminiumflakes, 7 Gew.-% Glimmer und 1 Gew.-% Russ enthält, und
- - die Deckschicht 85 Gew.-% Silikonpolyester und 4 Gew.-% Silikonöl (Polydimethylsiloxan) enthält.
- - the base layer contains 75% by weight polyethersulfone, 10% methyl phenyl silicone resin, 7% by weight aluminium flakes, 7% by weight mica and 1% by weight carbon black, and
- - the top layer contains 85 wt.% silicone polyester and 4 wt.% silicone oil (polydimethylsiloxane).
Der Lack für die Grundschicht wird flüssig auf ein fettfreies ECCS-Blech mit einer Rakel aufgebracht, 65 Sekunden bei 410 °C eingebrannt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Trockenfilmschichtdicke der Grundschicht ist 4 bis 5 µm.The paint for the base coat is applied in liquid form to a grease-free ECCS sheet using a squeegee, baked for 65 seconds at 410 °C and then cooled to room temperature. The dry film thickness of the base coat is 4 to 5 µm.
Der Lack für die Deckschicht wird auf die getrocknete Grundschicht mit einer Rakel aufgebracht und 45 Sekunden bei 340 °C eingebrannt. Die Trockenfilmschichtdicke der Deckschicht ist 4 bis 5 µm.The varnish for the top coat is applied to the dried base coat with a squeegee and baked for 45 seconds at 340 °C. The dry film thickness of the top coat is 4 to 5 µm.
Ausführungsbeispiel 3Example 3
Die Antihaftbeschichtung von Ausführungsbeispiel 3 ist zweischichtig, wobei
- - die Grundschicht 85 Gew.-% Polyethersulfon, 10 Gew. % Glimmer und 5 Gew.-% Russ enthält, und
- - die Deckschicht 85 Gew.-% Polyamidimid, 10 % Methyl-Phenyl-Silikonharz und 5 Gew.-% Silikonöl (Polydimethylsiloxan) enthält.
- - the base layer contains 85 wt.% polyethersulfone, 10 wt.% mica and 5 wt.% carbon black, and
- - the top layer contains 85% by weight polyamideimide, 10% methyl phenyl silicone resin and 5% by weight silicone oil (polydimethylsiloxane).
Der Lack für die Grundschicht wird flüssig auf ein fettfreies ECCS-Blech einer Rakel aufgebracht, 65 Sekunden bei 410 °C eingebrannt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Trockenfilmschichtdicke der Grundschicht ist 5 bis 6 µm.The paint for the base coat is applied in liquid form to a grease-free ECCS sheet of a squeegee, baked for 65 seconds at 410 °C and cooled to room temperature. The dry film thickness of the base coat is 5 to 6 µm.
Der Lack für die Deckschicht wird auf die getrocknete Grundschicht mit einer Rakel aufgebracht und 45 Sekunden bei 340 °C eingebrannt. Die Trockenfilmschichtdicke der Deckschicht ist 3 bis 4 µm.The varnish for the top coat is applied to the dried base coat with a squeegee and baked for 45 seconds at 340 °C. The dry film thickness of the top coat is 3 to 4 µm.
Vergleichsbeispiel 1Comparison example 1
Die fluorpolymerhaltige Antihaftbeschichtung von Vergleichsbeispiel 1 ist einschichtig und enthält 78 Gew.-% Polyethersulfon, 4 Gew.-% Russ, 10 Gew.-% PTFE, 8 Gew.-% Aluminiumflakes.The fluoropolymer-containing non-stick coating of Comparative Example 1 is single-layered and contains 78 wt.% polyethersulfone, 4 wt.% carbon black, 10 wt.% PTFE, 8 wt.% aluminum flakes.
Der entsprechende Lack wird flüssig auf ein fettfreies ECCS-Blech mit einer Rakel aufgebracht und 65 Sekunden bei 410 °C eingebrannt. Die Trockenfilmschichtdicke beträgt 8 µm.The corresponding paint is applied in liquid form to a grease-free ECCS sheet using a squeegee and baked for 65 seconds at 410 °C. The dry film thickness is 8 µm.
Vergleichsbeispiel 2Comparison example 2
Die fluorpolymerhaltige Antihaftbeschichtung von Vergleichsbeispiel 1 ist einschichtig und enthält 64 Gew.-% eines silikonmodifizierten Polyesters, 4 Gew.-% einer pyrogenen Kieselsäure, 3 Gew.-% Aluminiumflakes, 2 Gew.-% Russ, 13 Gew.-% Spinellschwarz und 2 Gew.-% Silikonöl (Polydimethylsiloxan).The fluoropolymer-containing non-stick coating of Comparative Example 1 is single-layered and contains 64 wt.% of a silicone-modified polyester, 4 wt.% of a fumed silica, 3 wt.% aluminum flakes, 2 wt.% carbon black, 13 wt.% spinel black and 2 wt.% silicone oil (polydimethylsiloxane).
Da diese Beschichtung nicht tiefziehfähig ist, wird der entsprechende Lack auf ein fettfreies ECCS-Blech nach dem Sprühverfahren aufgebracht und 30 Sekunden bei 150 °C und anschließend noch einmal 15 Minuten bei 270 °C eingebrannt. Die Trockenfilmschichtdicke beträgt 25 µm.Since this coating cannot be deep-drawn, the corresponding paint is applied to a grease-free ECCS sheet using the spray method and baked for 30 seconds at 150 °C and then for a further 15 minutes at 270 °C. The dry film thickness is 25 µm.
VersuchsergebnisseTest results
a) Tiefziehena) Deep drawing
Von den eingebrannten erfindungsgemäßen Antihaftbeschichtungen wurden mit einer Erichsen Tiefziehprüfmaschine (Modell 212) runde Näpfchen gezogen um die Tiefziehfähigkeit zu beurteilen. Die beim Tiefziehen mit dem Blech in Kontakt kommenden Flächen der Tiefziehprüfmaschine wurden zuvor mit Ethylacetat gereinigt und entfettet. Hierbei wurden bei allen erfindungsgemäßen Antihaftbeschichtungen keine Ablösungen oder Haftungsverluste festgestellt. Außerdem wurden auf keinen der erfindungsgemäßen Antihaftbeschichtungen oberflächliche farbliche Veränderungen oder Abschabungen nach der Umformung beobachtet. Somit sind alle erfindungsgemäßen Beschichtungen sehr gut tiefziehfähig.Round cups were drawn from the baked non-stick coatings according to the invention using an Erichsen deep-drawing testing machine (model 212) in order to assess their deep-drawability. The surfaces of the deep-drawing testing machine that come into contact with the sheet metal during deep-drawing were previously cleaned and degreased with ethyl acetate. No detachment or loss of adhesion was found in any of the non-stick coatings according to the invention. In addition, no surface color changes or abrasion were observed on any of the non-stick coatings according to the invention after forming. All of the coatings according to the invention are therefore very well deep-drawable.
b) Backtestb) Backtest
Um die Antihaftwirkung gegen Kuchen beurteilen zu können, wurden von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen und den Vergleichsbeispielen Bleche (14 x 9 cm) beschichtet.In order to assess the non-stick effect against cakes, sheets (14 x 9 cm) of the embodiments according to the invention and the comparative examples were coated.
Für den Testkuchen wurde folgende Teigrezeptur verwendet:
- 200 g Butter, 200 g Zucker, 1 Päckchen Vanillezucker, 4 Eier, 250 g Mehl und 1 Päckchen Backpulver werden zu einem homogenen Teig verrührt.
- 200 g butter, 200 g sugar, 1 packet of vanilla sugar, 4 eggs, 250 g flour and 1 packet of baking powder are mixed into a homogeneous dough.
Ein Umluft-Ofen wird auf 180°C vorgeheizt. 50 g Kuchenteig werden auf die ungefettete Lackoberfläche gegeben und 15 Minuten gebacken. Das Blech wird aus dem Ofen genommen und 5 Minuten bei Raumtemperatur abgekühlt und anschließend umgedreht um den Kuchen zu entformen. Es wird notiert, wie sich der Kuchen entformen lässt. Auch die Menge an noch vorhandenen Rückständen wird notiert. Anschließend wird die Backform mit Spülmittel von Hand gewaschen und gut abgetrocknet. Die Reinigungsfähigkeit wird beurteilt und notiert.A convection oven is preheated to 180°C. 50 g of cake batter is placed on the ungreased surface and baked for 15 minutes. The tray is taken out of the oven and allowed to cool at room temperature for 5 minutes and then turned over to remove the cake from the mold. Note how easy the cake is to remove from the mold. The amount of residue left is also noted. The baking pan is then washed by hand with detergent and dried thoroughly. The ability to clean is assessed and noted.
Bewertet wird nach den Skalen in der folgenden Tabelle 1. Tabelle 1
Die Punkte für das Lösen des Backgutes werden mit den Punkten des Entfernens der Krümelschicht multipliziert, so dass im Ergebnis Punktzahlen zwischen 100 und 0 Punkten erreicht werden (siehe nachfolgend Tabelle 2). Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt die Bewertung der Backtests der untersuchten erfindungsgemäßen Ausführungs- und Vergleichsbeispiele.Table 2 shows the evaluation of the baking tests of the investigated inventive embodiments and comparative examples.
Die Werte in Tabelle 2 zeigen, dass im Backtest im Schnitt gute Ergebnisse erzielt werden, die mit den beiden Vergleichsbeispielen 1 und 2 vergleichbar sind, wobei der Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtung insbesondere darin besteht, dass die guten Antihafteigenschaften erreicht werden, ohne das hierfür PFAS in der Beschichtung enthalten sind.The values in Table 2 show that, on average, good results are achieved in the baking test, which are comparable with the two comparative examples 1 and 2, whereby the advantage of the coating according to the invention is in particular that the good non-stick properties are achieved without PFAS being included in the coating.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 3964300 A1 [0005]EP 3964300 A1 [0005]
- EG 1935/2004 [0027]EC 1935/2004 [0027]
Claims (13)
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| PCT/EP2024/051430 WO2024160576A1 (en) | 2023-01-31 | 2024-01-22 | Pfas-free non-stick coating |
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Publications (1)
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