DE1546896B2

DE1546896B2 - Verfahren zum Überziehen von Gegenständen mit Polyvinylfluorid

Info

Publication number: DE1546896B2
Application number: DE1546896A
Authority: DE
Inventors: Alexander W. Cleveland Kennedy; Michael E. Painesville Kucsma
Original assignee: Diamond Shamrock Corp
Current assignee: Diamond Shamrock Corp
Priority date: 1964-05-25
Filing date: 1965-05-25
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE1546896C3; IL23591A; NL132307C; DE1546896A1; FR1438677A; BE664350A; US3360396A; JPS529703B1; GB1107356A; NL6506632A

Description

,

Es ist bekannt, Gegenstände aus beliebigem Material,

wie Holz, Textilstoffen, Papier, Metall usw. mit Polyvinylhalogenid-, insbesondere auch Polyvinylfluoridharzen zu überziehen, die entweder als Lösungen oder als Dispersionen auf die betreffende Fläche jo aufgebracht werden und nach vollständigem oder teilweisem Verdampfen des Lösungs- bzw. Dispergiermittels einen chemisch weitgehend inerten, zähen und dauerhaften Überzug bilden. . ■ ·■■

Allerdings hat es sich in der Praxis gezeigt, daß solche Beschichtungen aus Polyvinylfuorid oder anderen Polyvinylhalogeniden, während sie auf porösen Unterlagen ausgezeichnet haften, gegenüber glatten Flächen, insbesondere metallischen Oberflächen, meist eine zu geringe Adhäsion aufweisen, so daß sie sich entweder schon gleich nach dem Aufbringen oder im Lauf der Zeit ablösen.

Man hat mit wechselndem Erfolg versucht, diesem Nachteil dadurch zu begegnen, daß man die Oberflächen vor dem Beschichten aufrauhte oder mit einer als »Primer« bezeichneten Grundierung versah, bevor man das betreffende Polyvinylhalogenid in Lösung oder Dispersion aufbrachte.

Es wurde auch schon vorgeschlagen (schweizerische Patentschrift 3 10 513), gewisse Polyvinylhalogenide, z. B. ein Copolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat, durch Wirbelsintern auf nicht vorbehändelte Metallunterlagen aufzubringen, jedoch führt dieses Verfahren bei Polyvinylfluorid wegen dessen Zersetzlichkeit bei höheren Temperaturen allzu leicht zu Fehlresultaten. Man hat sich daher so geholfen, daß man eine vorgefertigte Polyvinylfluoridfolie unter mäßigem Erwärmen auf die zu überziehende Fläche (die allerdings »normalerweise« aufgerauht sein soll) aufgepreßte (britische Patentschrift 8 05 388). Dieses Verfah- eo ren ist jedoch umständlich und für kompliziertere Flächen nicht anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das geeignet ist zum Überziehen von Gegenständen, insbesondere von nicht vorgrundierten Metallflächen, mit Polyvinylfluorid durch Aufbringen einer Dispersion von Polyvinylfluorid in einer organischen Flüssigkeit, die das Polyvinylfluorid erst in der Nähe ihres Siedepunktes löst, auf d Unterlage bei Normaltemperatur und darauffolgende Einbrennen des Überzuges. .. ,^{: :}

Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Aufgab und ist dadurch gekennzeichnet, daß man auf di Unterlage ohne Zwischenschicht eine wasserfrei Dispersion aufbringt und das Einbrennen ohne vorher ges Verdampfen des Dispersionsmittels bei mindester. 232° C, vorzugsweise bei 232 bis 427° C und insbesonde re bei 260 bis 370° C durchführt.

Die Einbrennzeit beträgt zweckmäßigerweise bis ζ 15, vorzugsweise 2 bis 10 Minuten. ' '■■- Zum Überziehen von nicht vorgrundierten Metallflü chen mit Polyvinylfluorid ist aus der eigenen DT-P.' !5 46 891 ein zweistufiges Verfahren bekanntgeworder bei dem eine Dispersion bzw. Lösung von PoJyvinylfluo ridzunächstnur so weit erwärmt wird, daß das Lösungs bzw. Dispersionsmittel verdampft und die Polyvinylfluo ridteilchen zusammenfließen, während das eigentlicht »Einbrennen« anschließend bei einer um mindesten 28° höheren Temperatur erfolgt, die noch unter de Zersetzungstemperatur des Polyvinylfluorids liegt

Es ist klar, daß das vorliegende Verfahren, das sici nicht nur zum Überziehen von Metallflächen, sonden für beliebige Gegenstände, insbesondere auch für solche mit nichtmetallischen, glatten Flächen eignet, diesen bekannten Verfahren überlegen ist, da es aufgrüne seiner Einstufigkeit einen wesentlich geringeren Auf wand an Einrichtungen, Arbeitszeit und gegebenenfall: auch Wärmeenergie beansprucht und in seiner Durch führung weniger empfindlich ist.

Überraschenderweise wurde auch gefunden, daß beim erfindungsgemäßen Arbeiten auch die bisher stets gefürchtete Blasenbildung <lurch Verdunsten des Dispergiermediums nicht eintritt, obgleich die aufgebrachte Polymerdispersion ohne Zwischenaufenthalt verhältnismäßig rasch auf relativ hohe Temperatur erhitzt wird. Es entsteht vielmehr ein homogener, porenfreier Polyvinylfluoridüberzug, der sich durch außerordentlich feste Haftung an der Unterlagen auszeichnet und trotz hoher Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung flexibel ist, so daß er sich auch komplizierten Oberflächen lückenlos anpaßt. Die Beständigkeit des durch das Erwärmen gehärteten (»eingebrannten«) Polyvinylfluorids gegen chemische Angriffe jeder Art kommt dem Überzug besonders zugut.

Übrigens läßt sich das Verhältnis zwischen Härte und Flexibilität durch Wahl der Polymersorte und bis zu einem gewissen Grad auch der Einbrenntemperatur steuern. Besonders gut, wenn auch nicht ausschließlich geeignet ist ein durch Suspensionspolymerisation im wäßrigen Medium hergestelltes Polyvinylfluorid mit einer grundmolaren Viskositätszahl von mindestens 0,35, vorzugsweise von 1,0 oder mehr, bei dem die Polymerteilchen einen Durchmesser von etwa 0,05 bis 5 μπι haben, jedoch auch größer (bis zu etwa 30 μπι) sein können. Gegebenenfalls können auch Copolymerisate verwendet werden, die neben dem unabdingbaren Grundgehalt an Vinylfluorideinheiten andere damit verträgliche, praktisch beliebige Monomereinheiten enthalten. Die eventuelle Löslichkeit dieser Copolymeren im Dispergiermittel erleichtert die Bereitung der Beschichtungen und ermöglicht die erwähnte Modifizierung der Überzugseigenschaften, wobei gegebenenfalls auch die Einbrenntemperatur erniedrigt wird.

Die zum Dispergieren des Polymers zu verwendende organische Flüssigkeit ist in erster Linie bestimmt durch ihren Siedepunkt und die Fähigkeit, in der Nähe dieses

Siedepunktes als Lösungsmittel für die Polymerteilchen zu wirken, da nur so ein geschlossener Oberzug zu erreichen ist Innerhalb dieser Voraussetzungen ist man jedoch in der Wahl dieses »latenten Lösungsmittels« frei, solange man auf Wasserfreiheit achtet Auch hinsichtlich der Mengenverhältnisse besteht weitgehende Freiheit, wobei für die Dispersion allerdings, je nach gewünschter Viskosität, ein Verhältnis von 50 bis 3000 Gewichtsteile Flüssigkeit je 100 Teile Polymer bevorzugt ist, das Verhältnis aber auch ohne weiteres ι ο 25 - 400 :100 betragen kann.

Will man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Überzug mit einer Dicke von 25 bis etwa 127 jun nach dem Einbrennen erzeugen, so sollte die Überzugsschicht im feuchten Zustand eine Dicke von bis zu 762 μηι haben, wobei natürlich der genaue Wert vom Feststoffgehalt und/oder der Viskosität der Dispersion abhängt

Die zu überziehenden Gegenstände können aus einem praktisch beliebigen nicht wärmeempfindlichen Stoff, wie Metall, Stein, Beton, Keramik oder Glas, Kunststoff, Holz, Leder, Textilmaterial od. dgl. bestehen. Ein besonderer Vorzug des Verfahrens, der sich besonders auch bei Metall auswirkt, besteht darin, daß keinerlei Grundierung notwendig ist, auch wenn die zu beschichteten Flächen noch so glatt sind.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Überzugsmassen können die für technische Zwecke üblichen Zusätze, wie etwa Weichmacher, Pigmente, Füllmittel, Stabilisatoren, Fungizide usw. enthalten, soweit diese entsprechend temperaturbeständig sind.

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Eine Reihe von durch Chromatbehandlung »alodisierten« Aluminiumstreifen von 15 χ 30 cm werden beschichtet mit einer Polyvinylfluoriddispersion, die 30 Gew.-% Polyvinylfluorid, 0,15 Gew.-% Dipentaerythrit und als latentes Lösungsmittel Dimethylacetamid enthält Die so beschichteten Aluminiumstreifen werden dann erhitzt, um den Dispersionsüberzug zu härten. Die Härtezeit und -temperatur sowie die Werte für die Haftfähigkeit gehen aus der Tabelle I hervor.

Tabelle I

Versuch

Temperatur
in ⁰C

Zeit

in Minuten

Adhäsion*¹)

1 204

2 232

3 232

4 232

5 260

6 260

7 260

8 275

9 275

10 288

11 288

^a) Bewertung:

1,0—schlechte Haftung: Beschichtung läßt sich leicht

ablösen;

2,0—gute Haftung: Beschichtung läßt sich nur schwer

und mit scharfem Instrument ablösen;

3,0-ausgezeichnete Haftung: Beschichtung läßt sich

von der Aluminiumoberfläche weder abschälen noch

absplittern.

10	0,5
4	1,0
6	2,5
8	3,0
2	1,0
2-3/4	2,0
3-1/4	3,0
2	1,5
4	3,0
1	1,0
3	3,0

60 Wie aus der Tabelle ersichtlich, ist bei einer Temperatur von 204⁰C die Haftung des PolyvinylfIuoridüberzuges auch nach einer Härteperiode von 10 Min. noch nicht erreicht Dagegen wird bei einer Temperatur von 232° C die ausreichende Haftung bereits bei einer Härtezeit von 6 Min, eine besondere gute Haftung nach 8 Min. erreicht Mit ansteigender Temperatur verkürzt sich die Härtezeit und die Haftung verbessert sich noch, wie aus einem Vergleich der Versuche 4,7 und 11 hervorgeht

Beispiel 2

Ein Polyvinylfluoridharz mit einer Teilchengröße von weniger als 10 μπι und einer grundmolaren Viskositätszahl zwischen 1 und 1,3 wird dispergiert in Dimethylacetamid, so daß die !Dispersion einen Feststoff gehalt von 20 Gew.-% Polyvinylfluorid, berechnet auf Dimethylacetamid, aufweist.

Die Dispersion von Polyvinylfluorid in Dimethylacetamid wird auf eine Reihe von »alodisierten« Aluminiumstreifen (15 χ 30 cm) aufgebracht, wobei die Aufstrichdicke so gewählt wird, daß der trockene Überzug nach dem Wärmehärten etwa 25 — 50 μπι dick ist. Die Härtetemperatur und -zeit sowie die Werte für die Haftung gehen aus Tabelle II hervor.

Beispiel 3

Man arbeitet nach Beispiel 2, wobei jedoch die Dispersion von Polyvinylfluorid in Dimethylacetamid 23 Gew.-°/o Polyvinylfluorid enthält. Die entsprechenden Werte gehen ebenfalls aus Tabelle II hervor.

J5

40

Beispiel 4

Anteil der Dispersion an Polyvinylfluorid; 25 Gew.-°/o. (Werte s. Tabelle II).

Beispiel 5

Anteil der Dispersion an Polyvinylfluorid: 30 Gew.-%. (Werte s. Tabelle II.)

45

Tabelle II	Temperatur in ⁰C	Zeit	Bewertung
Versuch		in Minuten	der Haftung⁸)
Nr.	190
Beispiel 2	190	2	0,5
1)	218	3	0,5
2)	218	2	1
3)	246	4	2
4)	246	1	2
5)	246	2	2,5
6)	263	4	3
7)	263	1	2
8)		2	3
	204
Beispiel 3	232	6	2
1)	260	3	2
2)	260	2	2,5
3)	274	3	3
4)	274	2	2
5)		2-1/2	2,5
6)

Fortsetzung

Versuch YNr.. .J,

Temperatur in °C Y

., Beispiel 4	193
- 1) ■: ' .	193
	'.:22i
	'" 260
	260

Beispiel 5	•218
*'''J.-.',if T'.''■■'.'*	,232
,· 2) ■'■/'. ^	232
.. .3)\ SC:-.-	.232
Y 4) ';■ ''".; '.	^46
Cn.	ί 246
6)-	246
	• 260
	260
	. 274

Zeit

in Minuten

•Bewertung ■;■: . der..Haftung^a)

4 · . .	- 1
8 -.".'. r Y^;
2 .'/::.::	J
	2,5
1	i'
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ίο :.;■, ;; :.	■ 2
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4	3
2 ,.;.	'2^
3	3
1-1/2 Y	2

^a) Bewertung:

1,0 — schlechte Haftung: Beschichtung läßt sich leicht ablösen;

2,0—gute Haftung: Beschichtung läßt sich nur schwer und mit scharfem Instrument ablösen;
.- 3,0—ausgezeichnete Haftung: Beschichtung läßt sich von der Aluminiumoberfläche weder abschälen noch abschaben noch absplittera

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überziehen von Gegenständen, insbesondere von nicht vorgrundierten Metallflächen, mit Polyvinylfluorid durch Aufbringen einer Dispersion von Polyvinylfuorid in einer organischen Flüssigkeit, die das Polyvinylfluorid erst in der Nähe ihres Siedepunktes löst, auf die Unterlage bei Normaltemperatur und darauffolgendes Einbrennen des Überzuges, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Unterlage ohne Zwischenschicht eine wasserfreie Dispersion aufbringt und das Einbrennen ohne vorheriges Verdampfen des Dispersionsmittels bei mindestens 232° C, Vorzugsweise bei 232 bis 427° C und insbesondere bei 260 bis .370⁰C durchführt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Einbrennzeit von bis zu 15 Minuten, vorzugsweise von 2 bis 10 Minuten anwendet.