DE1245099B - Process for the production of composite materials by coating metal surfaces on one or both sides with polytetrafluoroethylene - Google Patents
Process for the production of composite materials by coating metal surfaces on one or both sides with polytetrafluoroethyleneInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
B29dB29d
Deutsche Kl.: 39 a3- 9/00 German class: 39 a3- 9/00
Nummer: 1 245 099Number: 1 245 099
Aktenzeichen: D 39706 X/39 a3File number: D 39706 X / 39 a3
Anmeldetag: 28. August 1962 Filing date: August 28, 1962
Auslegetag: 20. Juli 1967Opened on: July 20, 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.Polytetrafluoroethylene is a particularly suitable coating material because it is inert to chemical attack and is resistant to heat, as well as having a low coefficient of friction and excellent possesses electrical properties. However, there are great difficulties in making cohesive coatings of polytetrafluoroethylene on metal surfaces because it does not adhere to metal in particular.
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.It has already been suggested that the polytetrafluoroethylene with the metal with the help of a binding Unite intermediate layer. This is also difficult, since polytetrafluoroethylene is not only applied to metal, but also does not adhere to most synthetic resinous materials. So it was proposed to apply a surface coating of polytetrafluoroethylene on a layer, which for Anchoring is used and consists of a copolymer of polytetrafluoroethylene with another synthetic resinous material, namely perfluoropropylene. However, such coatings can only suffice for certain purposes, since the high softening point of polytetrafluoroethylene, one in particular desirable property of the polymer, not fully developing its advantageous properties because the anchoring layer will melt at a lower temperature than the surface and so the bond between the surface coating and the metal is broken. So is the thermal resistance of composites with perfluoropropylene to tetrafluoroethylene reduced by 50 ° C. In addition, other synthetic resin materials generally detract from the advantageous ones Properties of polytetrafluoroethylene to a high degree.
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.It is also known to use polytetrafluoroethylene powder mixed with surfaces to be connected a high boiling plasticizer, add and heat until essentially all of it Plasticizer is removed.
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.However, this method is expensive and requires long heating times, especially for heavy pieces. After all, it is possible because of, among other things corrosive effects of the plasticizer on the metal surface, very questionable whether the process is also suitable for the connection of polytetrafluoroethylene with metals.
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-It has now surprisingly been a process for the production of composites by one or double-sided coating of metal surfaces with polytetrafluoroethylene found, the cleaned Metal surface is first pretreated in a known manner, on the metal surface a binding agent
Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen durch ein- oder zweiseitiges Beschichten von Metalloberflächen mit PolytetrafluoräthylenProcess for the manufacture of composites by coating metal surfaces on one or both sides with polytetrafluoroethylene
Anmelder:Applicant:
Dixon Corporation, Bristol, R. I. (V. St. A.)Dixon Corporation, Bristol, R. I. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr. R. Poschenrieder und Dr. E. Boettner, Patentanwälte, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38Dr. R. Poschenrieder and Dr. E. Boettner, Patent Attorneys, Munich 8, Lucile-Grahn-Str. 38
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Ernest Nathan,Ernest Nathan,
George J. Scheuer, Providence, R. I.;.George J. Scheuer, Providence, R.I .;.
Earl Richard Eggleton, Warwick, R. I. (V. St. A.)Earl Richard Eggleton, Warwick, R. I. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. September 1961 (141294)Claimed priority:
V. St. v. America September 28, 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.medium is distributed in powder form and a continuous film of polytetrafluoroethylene is applied to it under pressure and heating to a temperature above the softening temperature of polytetrafluoroethylene is pressed on, characterized in that as a binder exclusively only polytetrafluoroethylene powder is used, which is applied discontinuously to the metal surface will.
Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe eignen sich besonders für Kochgeräte, Lager, elektrische Bügeleisen u. ä.The composites according to the invention are particularly suitable for cooking utensils, warehouses, electric irons etc.
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 ErweichungspunktStainless steel can be coated with the discontinuous layer directly, obviously because it has a porous surface. Other metals are slightly roughened beforehand for better anchoring. However, for roughening, it is unnecessary to: etch the base in such a way that cavities are obtained, which have a narrow opening. This is apparently because in the present invention the discontinuous layer after application. so firmly connected to the continuous layer is that the polytetrafluoroethylene particles support each other when anchored. Indeed it is the anchorage, which is obtained according to the invention, so great that these laminates can be used in any Shapes or designs are brought to temperatures just below the softening point
709 617/521709 617/521
von Polytetrafluoräthylen erhitzt werden können, ohne daß die Polytetrafluoräthylenschicht sich von dem Metall löst.can be heated by polytetrafluoroethylene without the polytetrafluoroethylene layer from the metal dissolves.
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.The method according to the invention is suitable for the coating of any metals or alloys. It can also be used to coat coated metal surfaces, such as B. porcelain enamel coated Ferrous and copper metals.
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.Before applying the discontinuous base layer of polytetrafluoroethylene, it is advisable to clean the metal surface in a known manner. The pure metal surface is then optionally roughened, and any mechanical or chemical roughening process known to the person skilled in the art can be used. The metal surface cleaned and roughened in this way is removed from the roughening agent, e.g. B. freed by washing or brushing. Then powdered polytetrafluoroethylene, z. B. by brushing and melting ao zen in situ, to form the discontinuous anchoring layer on the surface to be coated, urid it is superfluous to apply more than one anchoring layer of polytetrafluoroethylene.
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. 'In the discontinuous "layer a layer is then applied, which has a surface of polytetrafluoroethylene, such as. For example, a continuous film of polytetrafluoroethylene, a fabric which with polytetrafluoroethylene impregnated 3 <J and / or is coated, or a layer which has a surface layer made of polytetrafluoroethylene. '
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.It is often desirable that the polytetrafluoroethylene layer, which is applied to the discontinuous layer, an inert granular or fibrous Contains filler. A customary inorganic filler or reinforcing agent can be used for this purpose will.
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.The process for making such filled polytetrafluoroethylene blends is well known. In general, filled polytetrafluoroethylene materials Contains up to 65 percent by volume of filler, depending on the desired properties in the End product. For most applications, the filled polytetrafluoroethylene will be 5 to 25 percent by volume of fillers, with the remainder being mainly pure polytetrafluoroethylene.
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.Every continuous film should be self-supporting. But if he is not, he can temporarily go from a pad from which it attaches to the anchoring layer with the help of heat or pressure is transmitted.
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.In each case, the film or layer of polytetrafluoroethylene is brought into contact with the discontinuous coating and then subjected to the application of a pressure which is at least sufficient to bring about intimate contact between the two surfaces. In general, pressures on the order of about 0.07 to about 2800 kg / cm 2 at a temperature above the softening point of polytetrafluoroethylene at the pressure in question, ie, within the limits of about 343 to 427 ° C. It is necessary, to maintain a pressure sufficient to maintain the polytetrafluoroethylene film and the anchoring coating in contact while the laminate so produced is cooling so that the film does not peel off the coating during cooling. The pressure that is originally exerted can be continued until the layer has cooled to room temperature.
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.The method of the invention can be used to produce coated metals in which the metal and polytetrafluoroethylene layers may be of any thickness. The metal can be coated on one or both sides. Two metal bodies can also pass through the polytetrafluoroethylene layer get connected. The thickness of the layers depends only on the thickness of the metal layer and the polytetrafluoroethylene film deposited thereon adheres to.
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.Polytetrafluoroethylene films can be used without difficulty can be produced in thicknesses from 0.001 mm to several cm. The only limit on the thickness of the layers lies in the device which is available for the treatment of the laminate stands. The polytetrafluoroethylene surface coating remains firm with the treated metal until connected to the softening temperature of polytetrafluoroethylene. He shows no breaks or others Surface defects with prolonged use or wear and tear, not even at elevated temperatures.
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.The laminate can be used in the manufacture of all kinds of polytetrafluoroethylene metal objects be used by using the usual metalworking methods appropriate for the metal in question are, applies.
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.For those types of application in which the plate is subject to a considerable abrasion effect in use As with bearing surfaces, it is often advisable to use a polytetrafluoroethylene with a filler to be used as a continuous layer. The filler serves to increase the abrasion resistance of the polytetrafluoroethylene to enlarge, and in some cases it also acts as an additional lubricant. Of the Laminate can be built directly into the warehouse or used as a warehouse lining.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14129461A | 1961-09-28 | 1961-09-28 |
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| DE1962D0039706 Pending DE1245099B (en) | 1961-09-28 | 1962-08-28 | Process for the production of composite materials by coating metal surfaces on one or both sides with polytetrafluoroethylene |
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