DE1546896C3 - Verfahren zum Überziehen von Gegenständen mit Polyvinylfluorid - Google Patents
Verfahren zum Überziehen von Gegenständen mit PolyvinylfluoridInfo
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Description
25
Es ist bekannt, Gegenstände aus beliebigem Material, wie Holz, Textilstoffen, Papier, Metall usw. mit
Polyvinylhalogenide insbesondere auch Polyvinylfluoridharzen zu überziehen, die entweder als Lösungen
oder als Dispersionen auf die betreffende Fläche 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 vorbehandelte
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 Verfahren
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 die Unterlage bei Normaltemperatur und darauffolgendes
Einbrennen des Überzuges.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Aufgabe und ist 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 370° C durchführt.
Die Einbrennzeit beträgt zweckmäßigerweise bis zu 15, vorzugsweise 2 bis 10 Minuten.
Zum Überziehen von nicht vorgrundierten Metallflächen mit Polyvinylfluorid ist aus der eigenen DE-PS
15 46 891 ein zweistufiges Verfahren bekanntgeworden,
bei dem eine Dispersion bzw. Lösung von Polyvinylfluorid zunächst nur so weit erwärmt wird, daß das Lösungsbzw. Dispersionsmittel verdampft und die Polyvinylfluoridteilchen
zusammenfließen, während das eigentliche »Einbrennen« anschließend bei einer um mindestens
28° höheren Temperatur erfolgt, die noch unter der Zersetzungstemperatur des Polyvinylfluorids liegt.
Es ist klar, daß das vorliegende Verfahren, das sich nicht nur zum Überziehen von Metallflächen, sondern
für beliebige Gegenstände, insbesondere auch für solche mit nichtmetallischen, glatten Flächen eignet, diesem
bekannten Verfahren überlegen ist, da es aufgrund seiner Einstufigkeit einen wesentlich geringeren Aufwand
an Einrichtungen, Arbeitszeit und gegebenenfalls auch Wärmeenergie beansprucht und in seiner Durchführung
weniger empfindlich ist.
Überraschenderweise wurde auch gefunden, daß beim erfindungsgemäßen Arbeiten auch die bisher stets
gefürchtete Blasenbildung durch 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 dei
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
:r
h
ζ
h
ζ
:U
ir
h
n
it
is
ie
is
in
ce
ir
h
n
it
is
ie
is
in
ce
Siedepunktes als Lösungsmittel für die Polymerteilchen zu wirken, da nur so ein geschlossener Überzug 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
25 - 400 :100 betragen kann.
Will man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Überzug mit einer Dicke von 25 bis etwa
127 μηι nach dem Einbrennen erzeugen, so sollte die
Überzugsschicht im feuchten Zustand eine Dicke von bis zu 762 μπι 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.
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.
Versuch
Temperatur
in 0C
in 0C
Zeit
in Minuten
Adhäsion3)
1 204
2 232
3 232
4 232
5 260
6 260
7 260
8 275
9 275
10 288
11 288
a) Bewertung:
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 |
Wie aus der Tabelle ersichtlich, ist bei einer Temperatur von 2040C die Haftung des Polyvinylfluoridüberzuges
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
ίο Versuche 4,7 und 11 hervorgeht.
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 Feststoffgehalt 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—50μπι dick ist. Die
Härtetemperatur und -zeit sowie die Werte für die Haftung gehen aus Tabelle II hervor.
Man arbeitet nach Beispiel 2, wobei jedoch die Dispersion von Polyvinylfluorid in Dimethylacetamid 23
Gew.-% Polyvinylfluorid enthält. Die entsprechenden Werte gehen ebenfalls aus Tabelle II hervor.
Anteil der Dispersion an Polyvinylfluorid; 25 Gew.-%. (Werte s. Tabelle II).
Anteil der Dispersion an Polyvinylfluorid: 30 Gew.-°/o. (Werte s. Tabelle II.)
Versuch | Temperatur | Zeit | Bewertung | |
Nr. | in 0C | in Minuten | der Haftung11) | |
GfI | ||||
JU | Beispiel 2 | |||
1) | 190 | 2 | 0,5 | |
2) | 190 | 3 | 0,5 | |
3) | 218 | 2 | 1 | |
55 | 4) | 218 | 4 | 2 |
5) | 246 | 1 | 2 | |
6) | 246 | 2 | 2,5 | |
7) | 246 | 4 | 3 | |
8) | 263 | 1 | 2 | |
60 | 9) | 263 | 2 | 3 |
Beispiel 3 | ||||
1) | 204 | 6 | 2 | |
2) | 232 | 3 | 2 | |
65 | 3) | 260 | 2 | 2,5 |
4) | 260 | 3 | 3 | |
5) | 274 | 2 | 2 | |
6) | 274 | 2-1/2 | 2,5 |
15 | 46 896 | Bewertung | |
Fortsetzung | der Haftung11) | ||
Versuch | Temperatur | Zeit | |
Nr. | in 0C | in Minuten | 1 |
Beispiel 4 | 1,5 | ||
1) | 193 | 4 | 1 |
2) | 193 | 8 | 2,5 |
3) | 221 | 2 | 1 |
4) | 221 | 4 | 3 |
5) | 260 | 1 | |
6) | 260 | 2 | 2 |
Beispiel 5 | 2 | ||
1) | 218 | 10 | 2,5 |
2) | 232 | 3 | 2,5 |
3) | 232 | 5 | 1,5 |
4) | 232 | 8 | 2 |
5) | 246 | 2 | 3 |
6) | 246 | 3 | 2,5 |
7) | 246 | 4 ' | 3 |
8) | 260 | 2 | 2 |
9) | 260 | 3 | |
10) | 274 | 1-1/2 | |
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 absplittern.
3,0 —ausgezeichnete Haftung: Beschichtung läßt sich von der Aluminiumoberfläche weder abschälen noch abschaben noch absplittern.
Claims (2)
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 370° C durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Einbrennzeit von bis zu
15 Minuten, vorzugsweise von 2 bis 10 Minuten anwendet.
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