DE1719340C3 - Phosphorsäure, ein Phosphat und eine Polytetrafluoräthylendispersion enthaltende Zusammensetzung für Überzüge und deren Verwendung zum Überziehen eines metallischen Gegenstandes - Google Patents

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

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DE1719340C3 DE19681719340 DE1719340A DE1719340C3 DE 1719340 C3 DE1719340 C3 DE 1719340C3 DE 19681719340 DE19681719340 DE 19681719340 DE 1719340 A DE1719340 A DE 1719340A DE 1719340 C3 DE1719340 C3 DE 1719340C3
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Description

4 0
der Phosphorsäure und dem Salz Titandioxid, ins- normalerweise 60% Trodcenauszug. 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-Gemisdies 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 Metallfhtter 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 derdung: jenigen der Polytetrafluoräthylendispersion allein
Beispiel I 10 vergleichbar ist. Die Mischung kann mit jeder ge-
„. eigneten Substanz pigmentiert oder gefärbt werden,
200 g Eisensulfat werden in 350 cm=· 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 werde« 120 cm* erfolgt durch irgendein bekanntes Verfahren, z.B. (360 cma pro Liter Wasser) 85%ige Orthophosphor- .5 durch Aufspritzen mit einer Spritzpistole otler durch säure hinzugefügt. Zur Herstellung der verwendungs- Tauchen. Die Trocknung und das Sintern des PoIyfähigen Suspension wird zu 100 cm* Polytetrafiuor- tetrafluoräthylens erfolgen in üblicher Weise bei äthylendispersion in handelsüblicher Form, d. h. in einer Temperatur von 380 bis 400° C.
einer Konzentration von 60% Tifcckenauszug, die Zur Verbesserung des Verfahrens ist es wünschens-
zuvor beschriebene Verankerungslösung hinzugefügt. 20 wert, der Lösung Ruß zuzusetzen. Es wurde fest-Der Anteil der zugefügten Lösung beträgt 36 cm' auf gestellt, daß diese Substanz das Trocknen des Über-100 cm» Polytetrafluorathylen-Dispersion. Die erhal- zugs wesentlich 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 ujivermeidlicherweise 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 Teil desselben absorbieren. Der Zusatz von Dann wird getrocknet und bei einer Temperatur von Ruß ermöglicht die Herstellung von Überzügen etwa 400° C gesintert. 3o großer Dicke (über 0,03 Millimeter), ohne jedoch
Gefahr zu 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 Fläche unempfindlich gegen Flecken verur-Lösung, die zu gleichen Anteilen einer gefärbten oder 35 sachtnde Produkte, eine Wirkung, die von besonpigmentierten Polyletrafluoräthylen-Dispersion züge- derem Interesse bei der Anwendung des Verfahrens setzt wird. auf Küchengeschirr ist.
Im Beispiel 1 wurden Anteile von 600 g Eisensul- Der Überzug kann außerdem, wie bereits ange-
fat pro Liter Wasser und 360 cm» Orthophosphor- geben wurde, Füllstoffe oder Pigmente enthalten, säure angegeben. Diese Anteile kann man durch 40 um die eine 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: Glanzwirkung durch die Beimischung von Aluminiumflitter oder Flitter aus nichtrostendem Stahl.
einerseits ergeben schwache Konzentrationen Wenn man 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 Speisen verwendetes Schneidgerät tief in teil unter 20 bis 25% gesenkt wird, haftet die Di- die Unterlage eindringen kann und so eine Beschädispersion nur wenig oder nicht. Wenn man anderer- gung des Überzugs hervorruft.
seits einen Anteil von 50% nimmt, ist die Dispersion Dank der physikalisch-chemischen Hafteigenschaf-
mit Lösung überladen. ten, die durch die erfindungsgemäße Zusammcn-
Die Verankerungslösung kann nicht nur verwendet 55 Setzung bewirkt werden und die die herkömmlichen werden, um eine erste Polytetrafluoräthylen-Schicht physikalischen Verfahren zum Verankern, wie das auf ein Metall aufzubringen, sondern auch, um eine Aufrauhen der Unterlage des Überzugs entbehrlich zweite Polytetraflüoräthylen-Schichl: auf einem bereits machen, ist es 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
Spritzverfahrens 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 cm:l 85%iger Phos- 65 wie auch die fertige Oberfläche des Überzuges, die phorsäure aufgelöst. Das so erhaltene Gemisch gibt teilweise die Form ihrer Unterlage annimmt, vollmaii in eine handelsübliche wäßrige Polytetrafiuor- ständig glatt zu machen, werden entweder ein leichter äthylendispersion, d. h. in eine Dispersion mit Walzvorgang, ein Bürsten, eine Oberflächenbearbei-
tung durch Fräsen oder Schleifleinen, oder ein sehr leichtes, vorzugsweise feuchtes Sandstrahlen angeschlossen. Die Unebenheiten werden hierdurch außerordentlich fein. Man kann diese Behandlungen auch kombinieren. Eine so erhaltene Oberfläche ist natürlich nicht imstande, das reine Polytetrafluoräthylcn fehlerfrei festzuhalten. Andererseits ist sie jedoch vorkommen in der Lage, eine Polytetrafluoräthylen-Schicht festzuhalten, wenn man entweder einen ersten Überzug gemäß der Erfindung, jedoch ohne PoIytetrafluoräthylen aufbringt und danach eine zweite. Polytetrafluorethylen enthaltende Schicht, oder wenn man die erfindungsgemäße Zusammensetzung direkt verwenaei. Um ein dem Absatz förderliches, ausgezeichnetes Aussehen zu erhalten, kann man den Polytetrafluoräthylen und Ruß enthaltenden Überzug mit einer unterbrochenen Schicht aus Polytetrafluoräthylen und einem Färbemittel, z. B. Aluminiumflitter, überziehen, die, mittels einer Spezialspritzpistole aufgetragen, eine hellgefleckte Oberfläche auf dem schwarzen Grund der ersten Polytetrafluoräthylen-Schicht ergibt. Auf diese Art erhält der Belag ein dem Auge sehr angenehmes, getüpfeltes Aussehen.
Außerdem neigen weder die glänzenden, von dem Aluminiumflitter herrührenden Teile, noch die schwarzen, von dem Ruß herrührenden Teile zur Fleckenbildung. Dies ist eine besonders schätzenswerte Eigenschaft bei der Anwendung der Erfindung auf Küchengeräten.
Beispiel 4
Man stellt ein Gemisch nach der folgenden Zusammensetzung A1 her:
Destilliertes Wasser 200 g
Aluminiumphosphat 100 g
85°/oige Orthophosphorsäure 171g
Titandioxid (Rutil) 165 g
Ruß Hg
Zur Herstellung einer nichthaftenden Oberfläche dient folgendes Gemisch:
Polytetrafluoräthylen in wässeriger
Dispersion in einem 6()°/oigen
Trockenauszug 67 cm1*
Lösung nach Zusammensetzung A1.. 33 cm3
Das Gemisch wird dann auf die zu überziehende Fläche aufgebracht und anschließend bei einer Temperatur von ungefähr 400" C gesintert.
Vorgenannte Anteilverhältnbse sind die günstigsten im Fall eines Überzugs auf einer glatten Oberfläche und um so mehr auf einer vorbehandelten Oberfläche.
Es wurde jedoch festgestellt, daß Titandioxid, wenn es auch sehr günstig für gutes Anhaften des Überzugs auf der Unterlage ist, den Nachteil hat, den Überzug sehr empfindlich gegenüber Flecken verursachenden Produkten zu machen. Dieser Nachteil wird dadurch behoben, daß man entweder eine zweite, undurchsichtige Schicht aufbringt, z. B. gefärbtes Polytetrafluoräthylen, oder dadurch, daß man die Anteile des Titandioxids verringert. In dem letztgenannten Fall ist es vorteilhafter, die Unterlage mittels herkömmlicher Verfahren, wie Spritzen, chemische Einwirkung und Ssndstrahlen, vorzubehandeln.
Beispiel 5
Man stellt die nachstehende Zusammensetzung A., her:
Destilliertes Wasser 200 g
Aluminiumphosphat 100 g
ίο Orthophosphorsäure 171g
Titandioxid 10 bis 100 g
Ruß 10 bis 25 g
Zur Herstellung eines nichthaftenden Überzugs vermischt man die Zusammensetzung A2 mit Polytetrafluoräthylen zu folgenden Anteilen:
Polytelrafluoräthylen in wässeriger
Dispersion (60 °/o Trocken auszug) 67 cm1
Lösung nach Zusammensetzung A2.. 33 cm·1
Wenn es auch nicht unbedingt erforderlich ist, so ist es doch vorzuziehen, die Unterlage vorzubehandeln.
Die Anbringung auf der Unterlage und das Sintern erfolgen wie ob_.i angegeben.
Beispiel 6
Die nachstehende Zusammensetzung A1 wird hergestellt:
Destilliertes Wasser 200 g
Aluminiumphosphat 100 g
Orthophosphorsäure 17Ig
Ruß 10 bis 50 g
Wie in den Beispielen 4 und 5 werden 33 cm·1 der obigen Lösung 67 cm* Polytetrafluoräthylendispersion hinzugefügt.
Im vorliegenden Beispiel ist es vorteilhaft, die Oberfläche der Unterlage sorgfältig, insbesondere durch Säureeinwirkung, Sandstrahlen oder Aufspritzen eines Materials in geschmolzenem Zustand vorzubehandeln.
An Hand von Vergleichsversuchen, die nach dem Quadrierungstestverfahren durchgeführt wurden, konnte gezeigt werden, daß die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhaltenen Überzüge den nach dem Verfahren der britischen Patentschrift 1 044 654 erhaltenen Überzügen hinsichtlich des Haftvermögens eindeutig überlegen sind.
Dieses Ergebnis war insofern überraschend, als in der britischen Patentschrift eine Reaktion der Phosphorsäure oder des Ammoniumphosphats angenommen wird, bei der es sich offensichtlich nur um die Bildung von Phosphaten des Grundmctalls handeln kann. Geht man daher davon aus, daß im erfindungsgemäßen Fall die sich nach der britischen Patentschrift bildenden Phosphate von vornherein eingesetzt werden, so hätte der Fachmann bei Kenntnis der britischen Patentschrift annehmen müssen, daß die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhaltenen Überzüge eine Qualität aufweisen, die in etwa der der nach dem Verfahren der britischen Patentschrift erhaltenen Überzüge entspricht. Daß dies jedoch — wie sich durch die Vergleichsversuche gezeigt hat — nicht der Fall ist, stellt ein unerwartetes und überraschendes Ergebnis dar.

Claims (4)

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 angebaltphosphat enthält. io wendet werden soll, die mit Nahrungsmitteln in
2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, da- Berührung kommen. Manche Gesundheitsämter ver-, durch 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 PoIytetrafJuordaß 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 chcmizum 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 Phosphorsäureanhydrid bzw. Phosphor
säure 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 eingehaftungsabweisende 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 I 044 654 sind be- gnesium-, Eisen-, Nickel- oder Kobaltphosphat und reits Zusammensetzungen für haftungsabweisende 3S als Phosphorsäure 85%ige 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 glanzdispersion 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 Polytctra-
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 Polytetrafluorathylen-Dispergrößer 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 Polytctrafluoräthylen-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 Überzugs-
wird eine Verbindung gebildet, die die Haftung des 65 zusammensetzung noch andere Bestandteile enthal-PoIytetrafluoräthylens begünstigt. ten. Folglich muß bei den Herstellungsverfahren der
Der Vorteil des zweiten Verfahrens besteht darin, Überzüge die Vermischung dieser zusätzlichen Bcdaß die Lösung, die die chemischen Verankerungs- standteile mit vorgesehen sein. So ist es zweckmäßig,
DE19681719340 1967-04-18 1968-01-30 Phosphorsäure, ein Phosphat und eine Polytetrafluoräthylendispersion enthaltende Zusammensetzung für Überzüge und deren Verwendung zum Überziehen eines metallischen Gegenstandes Expired DE1719340C3 (de)

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