DE1719340B2 - Phosphorsäure, ein Phosphat und eine Polytetrafluoräthylendispersion enthaltende Zusammensetzung für Überzüge und deren Verwendung zum Überziehen eines metallischen Gegenstandes - Google Patents

Description

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der Phosphorsäure und dem Salz Titandioxid, ins- normalerweise 60% Trockenauszug. Die Volumbesondere in Form von Rutil hinzuzufügen. Ruß ist anteile betragen zwischen 10 und 100°/« des Phosebenfalls ein ausgezeichneter Zusatz, der die Halt- phorsäure- und Aluminiumphosphat-Gemisches im barkeit des Überzugs begünstigt, insbesondere im Verhältnis zu der Polytetrafluoräthylendispersion. Es Augenblick des Hartbrennens. 5 ist vorteilhaft, einen Anteil von ungefähr 50% zu

Die Metallflitter oder glanzgebenden Kristalle wer- wählen.

den vorzugsweise direkt in die Dispersion einge- Die (so erhaltene Mischung weist im Lauf der Zeit

bracht. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfin- eine Haltbarkeit auf, die im wesentlichen mit der-

dung: jenigeni der Polytetrafluoräthylendispersion allein

Beispiel 1 ^{10 ver}S'^e'^<th'^5ar '^st· Die Mischung kann mit jeder geeigneten Substanz pigmentiert oder gefärbt werden,

200 g Eisensulfat werden in 350 cm³ Wasser (ent- die eine Temperatur in der Größenordnung von sprechend etwa 600 g pro Liter Wasser) aufgelöst. 400° C' aushält. Die Anbringung auf der Unterlage Die Lösung wird filtriert, und es werden 120 cm³ erfolgt Idurch irgendein bekanntes Verfahren, z. B. (360 cm³ pro Liter Wasser) 85%ige Orthophosphor- 15 durch Aufspritzen mit einer Spritzpistole oder durch säure hinzugefügt. Zur Herstellung der verwendungs- TaucheA. Die Trocknung und das Sintern des Polyfähigen Suspension wird zu 100 cm³ Polytetrafluor- tetrafluolräthylens erfolgen in üblicher Weise bei äthylendispersion in handelsüblicher Form, d. h. in einer Temperatur von 380 bis 400° C.
einer Konzentration von 60 % Trocken auszug, die Zur Vierbesserung des Verfahrens ist es wünschenszuvor beschriebene Verankerungslösung hinzugefügt. 20 wert, delr Lösung Ruß zuzusetzen. Es wurde fest-Der Anteil der zugefügten Lösung beträgt 36 cm³ auf gestellt, daß diese Substanz das Trocknen des Über-100 cm³ Polytetrafluoräthylen-Dispersion. Die erhal- zugs we$entlich erleichtert. Es wird angenommen, tene Zusammensetzung wird auf Metallflächen auf- daß der von Natur aus poröse Ruß den Abzug der gebracht, hauptsächlich auf nicht vorbehandeltes sich unv^rmeidlicherweise beim Erhitzen bildenden oder mittels der üblichen einfachen Verfahren, wie 25 Gase, wie) z. B. Phosphorsäure-Wasserstoff, gestattet. Feinkornwäsche, Sandstrahlen, chemische Ober- Die Rußteilchen bilden gewissermaßen Abzugsflächenbehandlung oder anodische Oxydation oder kamine für das Gas, wobei sie jedoch außerdem sogar im Spritzverfahren behandeltes Aluminium. einen Tep desselben absorbieren. Der Zusatz von Dann wird getrocknet und bei einer Temperatur von Ruß ermöglicht die Herstellung von Überzügen etwa 400° C gesintert. 30 großer Dicke (über 0,03 Millimeter), ohne jedoch

Gefahr ζμ laufen, daß sich Risse bilden, die der

Beispiel 2 guten Haltbarkeit des Überzugs schädlich sind.

Schließlich macht die schwarze Farbe die über-

Man verwendet die nach Beispiel 1 hergestellte zogene Flache unempfindlich gegen Flecken verur-

Lösung, die zu gleichen Anteilen einer gefärbten oder 35 sachende Produkte, eine Wirkung, die von beson-

pigmentierten Polytetrafiuoräthylen-Dispersion züge- derem Interesse bei der Anwendung des Verfahrens

setzt wird. auf Kücherjgeschirr ist.

Im Beispiel 1 wurden Anteile von 600 g Eisensul- Der Übdrzug kann außerdem, wie bereits ange-

fat pro Liter Wasser und 360 cm³ Orthophosphor- geben wurde, Füllstoffe oder Pigmente enthalten,

säure angegeben. Diese Anteile kann man durch 40 um die einfc oder andere gewünschte Färbung oder

2 teilen, denn die entsprechenden Anteile dürfen nur ästhetische !Wirkung zu erhalten, insbesondere eine

in Abhängigkeit von zwei Kriterien bestimmt werden: Glanzwirkuhg durch die Beimischung von Aluminiumflitter oder Flitter aus nichtrostendem Stahl.

einerseits ergeben schwache Konzentrationen Wenn map auf Küchengeräten eine wirklich nicht-

verringerte Wirkungen; 45 haftende Oberfläche erhalten will, ist es in hohem

andererseits können hohe Konzentrationen nicht Maße wünschenswert, daß einerseits die fertige

über den Sättigungsgrad hinausgehen. Oberfläche so glatt wie möglich und andererseits die

Unterlage so hart wie möglich ist, um zu vermeiden,

Es wurde ein Anteil von 36% in dem Verhältnis daß z.B. ein! zum Zerkleinern von auf dem Überzug

Lösung zu Dispersion angegeben. Wenn dieser An- 50 liegenden Spleisen verwendetes Schneidgerät tief in

teil unter 20 bis 25 % gesenkt wird, haftet die Di- die Unterlage; eindringen kann und so eine Beschädi-

spersion nur wenig oder nicht. Wenn man anderer- gung des Übelrzugs hervorruft.

seits einen Anteil von 50 % nimmt, ist die Dispersion Dank der physikalisch-chemischen Hafteigenschafmit Lösung überladen. ten, die durph die erfindungsgemäße Zusammen-Die Verankerungslösung kann nicht nur verwendet 55 setzung bewirkt werden und die die herkömmlichen werden, um eine erste Polytetrafluoräthylen-Schicht physikalische^ Verfahren zum Verankern, wie das auf ein Metall aufzubringen, sondern auch, um eine Aufrauhen de|r Unterlage des Überzugs entbehrlich zweite Polytetrafluoräthylen-Schicht auf einem bereits machen, ist ei möglich, unter den vorstehenden Begesinterten Film zu fixieren. dingungen ein befriedigendes Ergebnis zu erhalten.

60 Wenn die Unterlage relativ wenig hart ist, wie z. B.

Beispiel 3 bei Aluminium, genügt es, mittels eines üblichen

Spritzverfahreiis einen harten Stoff, wie z. B. Stahl

Man mischt 100 g Aluminiumphosphat in Pulver- oder eine Stahllegierung, insbesondere nichtrostenden

form mit Wasser zu einer homogenen Paste. Diese Stahl, aufzubringen. Um die so erhaltene Fläche so-

Paste wird dann in 20 bis 200 cm³ 85%iger Phos- 65 wie auch die fiertige Oberfläche des Überzuges, die

phorsäure aufgelöst. Das so erhaltene Gemisch gibt teilweise die Fiorm ihrer Unterlage annimmt, voll-

man in eine handelsübliche wäßrige Polytetrafluor- ständig glatt zumachen, werden entweder ein leichter

äthylendispersion, d. h. in eine Dispersion mit Walzvorgang, ein Bürsten, eine Oberflächenbearbei-

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tung durch Fräsen oder Schleifleinen, oder ein sehr tels herkömmlicher Verfahren, wie Spritzen, chemileichtes, vorzugsweise feuchtes Sandstrahlen ange- sehe Einwirkung und Sandstrahlen, vorzubehandeln. schlossen. Die Unebenheiten werden hierdurch außerordentlich fein. Man kann diese Behandlungen auch Beispiel 5
kombinieren. Eine so erhaltene Oberfläche ist natür- S₁, , _Iu ,. , . . , „ . .
lieh nicht imstande, das reine Polytetrafluoräthylen ^{Man stellt die} nachstehende Zusammensetzung A₂ fehlerfrei festzuhalten. Andererseits ist sie jedoch ^ner·

vollkommen in der Lage, eine Polytetrafluoräthylen- Destilliertes Wasser 200 g

Schicht festzuhalten, wenn man entweder einen ersten Aluminiumphosphat 100 g

Überzug gemäß der Erfindung, jedoch ohne Poly- to Orthophosphorsäure 171g

tetrafluorethylen aufbringt und danach eine zweite, Titandioxid 10 bis 100 g

Polytetrafluoräthylen enthaltende Schicht, oder wenn Ruß 10 bis 25 g

man die erfindungsgemäße Zusammensetzung direkt

verwendet. Um ein dem Absatz förderliches, ausge- Zur Herstellung eines nichthaftenden Überzugs

zeichnetes Aussehen zu erhalten, kann man den 15 vermischt man die Zusammensetzung A₂ mit PoIy-

Polytetrafluoräthylen und Ruß enthaltenden Überzug tetrafluorethylen zu folgenden Anteilen:

mit einer unterbrochenen Schicht aus Polytetrafluor- Polytetrafluoräthylen in wässeriger

athy en und einem Färbemittel, z.B. Alumimumflit- Dispersion (60·/. Trockenauszug) 67 cm»

ter überziehen, die rmttels einerSpezialspritzpistole _Lösun^ _{Qach z} ^v _{usammenset A} ^s; 33 _cm*

aufgetragen, eine hellgefleckte Oberflache auf dem ao ^{6 6 2}

schwarzen Grund der ersten Polytetrafluoräthylen- Wenn es auch nicht unbedingt erforderlich ist, so

Schicht ergibt. Auf diese Art erhält der Belag ein ist es doch vorzuziehen, die Unterlage vorzubehandeln.

dem Auge sehr angenehmes, getüpfeltes Aussehen. Die Anbringung auf der Unterlage und das Sintern

Außerdem neigen weder die glänzenden, von dem erfolgen wie oben angegeben.

Aluminiumflitter herrührenden Teile, noch die 25

schwarzen, von dem Ruß herrührenden Teile zur Beispiel 6
Fleckenbildung. Dies ist eine besonders schätzens- . , . „ . , ,
werte Eigenschaft bei der Anwendung der Erfindung ^Dlf nachstehende Zusammensetzung A₃ wird herauf Küchengeräten. gestellt:

30 Destilliertes Wasser 200 g

Aluminiumphosphat 100 g

Beispiel 4 Orthophosphorsäure 171g

Man stellt ein Gemisch nach der folgenden Zu- ^{Ruß 10 bis 50} 8

sammensetzung A₁ her: „,. . , ^ ...

¹ 35 Wie m den Beispielen 4 und 5 werden 33 cm³ der

Destilliertes Wasser 200 g obigen Lösung 67 cm³ Polytetrafluoräthylendispersion

Aluminiumphosphat 100 g hinzugefügt.

85°/oige Orthophosphorsäure 171g Im vorliegenden Beispiel ist es vorteilhaft, die

Titandioxid (Rutil) 165 g Oberfläche der Unterlage sorgfältig, insbesondere

Ruß 11g 40 durch Säureeinwirkung, Sandstrahlen oder Aufspritzen eines Materials in geschmolzenem Zustand vor-

Zur Herstellung einer nichthaftenden Oberfläche zubehandeln.

dient folgendes Gemisch: An Hand von Vergleichsversuchen, die nach dem

Quadrierungstestverfahren durchgeführt wurden,

Polytetrafluoräthylen in wässeriger 45 konnte gezeigt werden, daß die unter Verwendung

Dispersion in einem 6O°/oigen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhaltenen

Trockenauszug 67 cm³ Überzüge den nach dem Verfahren der britischen

Lösung nach Zusammensetzung A₁.. 33 cm³ Patentschrift 1044 654 erhaltenen Überzügen hinsichtlich des Haftvermögens eindeutig überlegen sind.

Das Gemisch wird dann auf die zu überziehende 50 Dieses Ergebnis war insofern überraschend, als in der Fläche aufgebracht und anschließend bei einer Tem- britischen Patentschrift eine Reaktion der Phosphorperatur von ungefähr 400° C gesintert. säure oder des Ammoniumphosphats angenommen Vorgenannte Anteilverhältnisse sind die günstigsten wird, bei der es sich offensichtlich nur um die BiI-im Fall eines Überzugs auf einer glatten Oberfläche dung von Phosphaten des Grundmetalls handeln und um so mehr auf einer vorbehandelten Ober- 55 kann. Geht man daher davon aus, daß im erfindungsfläche. gemäßen Fall die sich nach der britischen Patent-Es wurde jedoch festgestellt, daß Titandioxid, schrift bildenden Phosphate von vornherein eingewenn es auch sehr günstig für gutes Anhaften des setzt werden, so hätte der Fachmann bei Kenntnis Überzugs auf der Unterlage ist, den Nachteil hat, der britischen Patentschrift annehmen müssen, daß den Überzug sehr empfindlich gegenüber Flecken 60 die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zuverursachenden Produkten zu machen. Dieser Nach- sammensetzung erhaltenen Überzüge eine Qualität teil wird dadurch behoben, daß man entweder eine aufweisen, die in etwa der der nach dem Verfahren zweite, undurchsichtige Schicht aufbringt, z. B. ge- der britischen Patentschrift erhaltenen Überzüge entfärbtes Polytetrafluoräthylen, oder dadurch, daß man spricht. Daß dies jedoch — wie sich durch die Verdie Anteile des Titandioxids verringert. In dem letzt- 65 gleichsversuche gezeigt hat — nicht der Fall ist, stellt genannten Fall ist es vorteilhafter, die Unterlage mit- ein unerwartetes und überraschendes Ergebnis dar.

Claims (4)

1 2 mittel enthält, direkt auf Aluminiumflächen ohne Patentansprüche: Vorbehandlung aufgetragen werden kann, wodurch sich der Gestehungspreis verringert.

1. Phosphorsäure, ein Phosphat und eine Poly- Bei beiden Verfahren wird nach der Aufbringung tetrafluoräthylendispersion enthaltende Zusam- 5 der Suspension das Polytetrafluoräthylen gesintert, mensetzung für Überzüge, insbesondere für damit die Teilchen untereinander verschweißen und Küchengeräte, dadurch gekennzeichnet, einen festen Film bilden.

daß die Zusammensetzung als Phosphat ein Alu- Das chemische Verankerungsverfahren ist nicht in

minium-, Magnesium-, Eisen-, Nickel- oder Ko- jedem Fall angebracht, wenn es bei Geräten ange-

baltphosphat enthält. io wendet werden soll, die mit Nahrungsmitteln in

2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, da- Berührung kommen. Manche Gesundheitsämter verdurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Titan- bieten die Verwendung von Suspensionen, bei denen dioxid und/oder Ruß enthält. nach dem Sintern sechswertiges Chrom zurückbleibt.

3. Zusammensetzung gemäß einem der vorher- Aus diesem Grund ziehen es Hersteller von Küchengehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 15 geschirren mit haftungsabweisenden Polytetrafluordaß sie zusätzlich Metallflitter, insbesondere äthylen-Überzügen vor — oder sind unter Umstän-Aluminiumflitter oder nichtrostende Stahlflitter den dazu gezwungen —, nur die Technik der mechaenthält. nischen Verankerung anzuwenden.

4. Verwendung einer Zusammensetzung ent- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung erlaubt sprechend einem der vorhergehenden Ansprüche 20 die Herstellung eines mit seiner Unterlage auf chemizum Überziehen eines metallischen Gegenstandes, schem Wege verankerten Überzugs, dessen Bestandinsbesondere eines Küchengerätes, wobei der teile keine gesundheitsgefährdenden Eigenschaften Überzug nach dem Auftragen bei einer Tempe- aufweisen.

ratur zwischen 380 und 400° C durch Erhitzen Bei der Bildung des Überzugs entsteht durch Regehärtet wird. 25 aktion von Phosphorsäure,anhydrid bzw. Phosphorsäure mit der Unterlage Phosphat. Bei dem Phosphat

in dem Überzug handelt es sich entweder um das in

den Überzug eingebrachte Phosphat oder um Phosphat, das durch Reaktion des Phosphorsäureanhydrids

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für 30 bzw. der Phosphorsäure mit dem Kation des einge-

haftungsabweisende Überzüge auf der Basis von brachten Salzes entsteht, bzw. um eine Kombination

Polytetrafluoräthylen und deren Verwendung zum der beiden Phosphate.

Überziehen eines metallischen Gegenstandes. Als Phosphat verwendet man ein Aluminium-, Ma-

Aus der britischen Patentschrift 1 044 654 sind be- gnesium-, Eisen-, Nickel- oder Kobaltphosphat und

reits Zusammensetzungen für haftungsabweisende 35 als Phosphorsäure 85°/oige Orthophosphorsäure.

Überzüge bekannt, die neben einer Polytetrafluor- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann

äthylendispersion Phosphorsäure und Ammonium- auch Substanzen enthalten, die die Haftung auf der

phosphat enthalten. Unterlage erhöhen — wie Titandioxid oder Ruß —,

Demgegenüber ist die erfindungsgemäße, Phosphor- oder Produkte, die hauptsächlich für ästhetische

säure ein Phosphat und eine Polytetrafluoräthylen- 40 Zwecke vorgesehen sind, wie Metallflitter oder glanz-

dispersion enthaltende Zusammensetzung für Über- gebende Kristalle.

züge, insbesondere für Küchengeräte, dadurch ge- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann

kennzeichnet, daß die Zusammensetzung als Phos- nach mehreren Verfahren verwendet werden,

phat ein Aluminium-, Magnesium-, Eisen-, Nickel- Hierbei ist es vorteilhaft, die die Haftung hervor-

oder Kobaltphosphat enthält. 45 rufenden zusätzlichen Substanzen in das Polytetra-

An Hand von Vergleichsversuchen konnte gezeigt fluoräthylen in Form einer Suspension einzubringen,

werden, daß sich die unter Verwendung der erfin- Im allgemeinen werden Phosphorsäure und das

dungsgemäßen Zusammensetzung erhaltenen Über- Metallphosphat in die Dispersion eingebracht. Diese

züge von denen nach der britischen Patentschrift Dispersion wird dann auf der Unterlage verteilt und

erhaltenen in überraschender Weise durch ein bes- 50 nach den üblichen Verfahren und auf die übliche

seres Haftvermögen unterscheiden. Temperatur, d. h. auf etwa 380 bis 400° C erhitzt,

Für die Herstellung von Polytetrafluoräthylen- bis eine Härtung erfolgt. Die Art des der Phosphor-Überzügen sind zwei Grundtechniken bekannt: säure zuzufügenden Salzes hängt im wesentlichen

Erstens: die mechanische Verankerung. In diesem von dem Kation ab. Will man z. B. Aluminium oder

Fall wird die Oberfläche vorher mit physikalischen 55 Magnesium hinzufügen, so ist es zweckmäßig, von

oder chemischen Mitteln so behandelt, daß Aushöh- einem Phosphat auszugehen, das man nach und

lungen entstehen, deren Boden breiter ist als der nach in der Phosphorsäure auflöst, wobei man dann

Hals, wobei der Halsdurchmesser auf jeden Fall alles zusammen in die Polytetrafluoräthylen-Disper-

größer als der Durchmesser der Polytetrafluoräthylen- sion einbringt. Wenn dagegen das gewählte Kation

Teilchen in der Suspension ist. 60 Eisen, Nickel oder Kobalt ist, so ist es zweckmäßig,

Zweitens: die chemische Verankerung. In diesem ein Sulfat zu verwenden, das man ebenfalls mit

Fall wird der Polytetrafluoräthylen-Suspension eine Phosphorsäure vermischt, wobei dann ebenfalls alles

bei der Aufbringung die Metalloberfläche in ahn- zusammen in die Dispersion eingebracht wird,

licher Weise angreifende Substanz beigefügt, oder es Wie vorstehend angegeben, kann die Uberzugs-

wird eine Verbindung gebildet, die die Haftung des 65 zusammensetzung noch andere Bestandteile enthal-

Polytetrafluoräthylens begünstigt. ten. Folglich muß bei den Herstellungsverfahren der

Der Vorteil des zweiten Verfahrens besteht darin, Überzüge die Vermischung dieser zusätzlichen Be-

daß die Lösung, die die chemischen Verankerungs- standteile mit vorgesehen sein. So ist es zweckmäßig,