DE1959144A1

DE1959144A1 - Stoffzusammensetzung

Info

Publication number: DE1959144A1
Application number: DE19691959144
Authority: DE
Inventors: Werner Jun Ervin Robert
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1968-10-25
Filing date: 1969-11-25
Publication date: 1970-06-11
Also published as: BE740900A; IL33148A; AT307585B; DE1959144B2; FR2024171A1; GB1244399A; NL6916856A; ZA697432B; IL33148A0; FI48936B; SE367009B; IE33336B1; IE33336L; CH527070A; FI48936C; DE1959144C3

Description

StoffZusammensetzung

Die Erfindung betrifft eine als Überzugsmittel _t insbesondere Grundierungsmittel zur Verbesserung der Haftung von Fluorkohlenstoffpolymer-Überztigen an ihren Unterlagen geeignete Stoffzusammensetzung.

In den vergangenen Jahren hat sich der Einsatz von !Fluorkohlenstoffpolymeren als glatten bzw. gleitfähigen Überzügen stark ausgedehnt. Mit Polytetrafluoräthylen beschichtete Koch- und Bratgeräte haben auf Grund ihres haftwidrigen Charakters eine besondere Popularität erlangt. Es ist jedoch auf Grund der physikalischen Natur dieser Fluorkohlenstoffpolymeren schwierig, sie genügend an ihre Unterlagen zu binden» um ein Abgehen der Überzüge oder eine Blasenbildung im Einsatz zu verhindern. Diee gilt besonders für Polytetrafluoräthylen.

Es wurde gefunden, dass man durch Grundierung der Unterlage mit einer Stoff zusammensetzung mit einem Gehalt an .

a) teilchenförmigem Fluorkohlenet off polymer em,

b) üithiumpolysilicat und
0) einem flüssigen Träger

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vor dem Auftragen der Fluorkohlenstoffpolymer-Deckschicht die . Haftung des lluorkohlenstofjfpolymer-tJberzuges an seiner unterlage wesentlich verbessern kann.

Das Lithiumpolyeilicat für die Zwecke der Erfindung ist ein wässriges Lithiumpolyeilicat mit einem Gehalt von etwa 15 bis 35 Gew.# an Kieselsäure bzw· Siliciumdioxid als SiOg* Bs weist ein MolverhältniB von SiO₂ zu Li₂O von etwa 4 bis 25 : 1 auf und ist insoweit von anderen Alkalimetallen als Lithium frei, dass nur diejenigen Alkalimetalle vorliegen, die sich durch Ionenaustausch nicht entfernen lassen.

Vorzugsweise wird in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung ein Lithiumpolysilicat mit einem Gehalt von etwa 20 bis 25 Gew.# an Kieselsäure als SiOg und mit einem Molverhältnis von SiO₂ zu ligO von 4 bis 10 ι 1 eingesetzt.

In besonders bevorzugter Weise arbeitet man mit einem lithiumpolysilicat mit einem Gehalt von etwa 20 bis 25 Gew.?S an Kieselsäure als SiOg und mit einem Molverhältnis von SiO₂ zu ligO von 4 bis 5,5 : U

Noch günstiger ist ein Lithiumpolyeilicat mit einem Gehalt von etwa 20 bis 25 Gew.# an Kieselsäure als SiOg und mit einem Molverhältnis von SiOg zu LigO von 8 bis 9:1»

Verfahren zur Herstellung der wässrigen Lithiumpolysilioate für die Zwecke der Erfindung sind in der Offenlegungssohrift 1 669 246 beschrieben, auf die hierzu verwiesen sei·

Das Lithiumpolysilicat liegt in der Stoffzusammenaetiung gemäea der Erfindung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 10 bii 75 fo vom Gesamtgewicht des Polysiiicat- und Pluorkohlenetoffpolymer-FeBtstoffs, vorzugsweise in einer Meng» von etwa 15 "bit 40 und in besonders bevorzugter Weise von etwa 25 £ vor·

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Die Fluorkohlenstoffpolymeren in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung werden von den Köhlenwasserstoffmonomeren gebildet, die vollständig mit Fluoratomen oder einer Kombination von Fluor- und Chlorat.omen substituiert sind. Zu dieser Gruppe gehören Polytetrafluoräthylen, Mischpolymere von ietrafluoräthylen und Hexafluorpropylen in allen Monomereinheits-Verhältniesen und Fluorchlorkohlenstoffpolymere, wie Polymonochlortrifluoräthylen.

Das Fluorkohlenstoffpolymere wird teilchenförmig eingesetzt. Die Teilchen sollen fein genug sein, um die Düse einer Spritzpistole ohne Verstopfung derselben zu passieren und um einen vollständigen Film zu erzielen« In üblichen Fällen soll das Teilchen mit seiner grössten Abmessung etwa 0,35 Mikron nicht überschreiten.

Man kann mit einem trocknen Fluorkohlenstoffpolymer-Mehl oder -Pulver arbeiten und getrennt einen flüssigen Träger vorlegen, aber vorzugsweise wird das Polymere in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt, da es auf dem Markt in dieser Form am leichtesten erhältlich ist. Dispersionen von Fluorkohlenstoffpolymerem in mit Wasser mischbaren, organischen Flüssigkeiten, wie Äthanol, Isopropanol, Aoeton und die Äthylenglykoläther (^MCellosolve")f können ebenfalls Verwendung finden. In federn Falle dient die Flüssigkeit auch als Träger für die Stoffzusammensetzung.

Das Fluorkohlenstoffpolymere liegt in der Stoffzusammensetzung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 25 bis 90 $> vom Gesamtgewicht des Polysilicat- und Fluorkohlenstoffpolymer-Feetetoff es, vorzugsweise etwa 60 bis 85 #, in besonders bevorzugter Weise etwa 75 #, vor.

Zur Bildung der Stoff zusammensetzungen mischt man die entsprechenden Mengen an wässrigem Lithiumpolysilicat und einer Fluorkohlenstoff polymer-Dispersion. Zur Pigmentierung der Stoffzu-

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sammensetzung kann man nach herkömmlichen Techniken eine zweckentsprechende Pigmentdispersion herstellen und dann einfach diese zu der Zusammensetzung hinzugeben«

Die anfallende Grundierung wird in der üblichen Weise aufgetragen. Venn eine Metalloberfläche zu überziehen ist, unterwirft man sie vorzugsweise einer Vorbehandlung durch Sandstrahlen oder nach der Metall- oder Metalloxid-Flammspritztechnik oder arbeitet nach der Frittebesehichtungstechnik.

Nach der Auftragung wird die Grundierungssehicht luftgetrocknet und dann 10 bis 20 Min. bei 230 bis 400° 0 gebrannt.

Auf diese Grundierung wird dann zur Bildung eines haftenden Fluorkohlenstoffpolymer-Überzugs eine Deckschioht mit einem herkömmlichen Fluorkohlenstoffpolymer-Überzugamittel, das klar oder pigmentiert sein kann, aufgetragen und in der üblichen Weise gebrannt.

Das vorstehende Zwei-Schichten-System liefert die besten überzüge, aber man kann festhaftende Fluorkohlenetoffpolymer-überzüge auch in einem einzigen Auftragsgang erhalten. Hierzu wird ein dickerer Überzug der Grundierung, die in der Jeweils benötigten Veise auch Pigmente und oberflächenaktive Mittel enthalten kann, aufgetragen und diese Schicht dann wie bei dem Zwei-Schichten-System getrocknet und gebrannt. Die Vorteile dieses Ein-Schicht-Systems im Hinblick auf die Arbeitskosten sind offensichtlich.

Die Stoffzusammensetzung gemäes der Erfindung eignet sioh hervorragend zum Grundieren von Koch- und Bratgeräten und dergleichen aus Metall, insbesondere Bratpfannen, für das Überziehen mit Polytetrafluorethylen, kann aber auch zur Grundierung von anderen Gegenständen Verwendung finden, bei denen permanent an die Unterlage gebundene Fluorkohlen it of fpolymer-ttber züge benötigt

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werden« Biese Gegenstände können auch aus Glas oder anderen Werkstoffen aufgebaut sein, welche die angewandten Brenntemperaturen vertragen. Z. B. kann man die Stoffausammenaetzung sum Grundieren oder Überziehen von lagern, Ventilen, Draht, Metallfolie, Boilern, Rohren, Schiffsboden, Ofenauekleidungen, Bodens blechen aus Eisen, Waffeleisen, Eiswürfel-Schalen, Sohneesohaufein und -pflügen, Rutschen, Förderbändern, Düsen und ähnlichen Werkzeugen, Werkzeugen in Art von Sägen, Peilen und Bohrern, !Trichtern und anderen technischen Behältern und Formen einsetzen,

Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen beschrieben* feile in den folgenden Beispielen sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

Zur Herstellung einer Grundierung wurden

wässrige Polytetrafluoräthylen 375 Teile dispersion (durchschnittliche Teilchengrösse etwa 0,2 Mikron, Feststoffgehalt 60 ^)

iithiumpolysilicat 85 (Du Pont) 2375 ^tt

Pigmentdispersion 30 "

gründlich gemischt und die Mischung dann 16 Std. kugelgemahlen, wobei die Pigmentdispersion durch Mischen von

Wasser 69 »4 !Peile

Natriumpolynaphthylensulfonat 0,5 ^M

Eisen(III)-oxid 5,3 ^M

Gasruss 0,7 ^M

gebildet wurde.

Eine Aluminiumbratpfanne wurde zur Entfernung von Fett mit Aceton abgewischt und dann sandgestrahlt, worauf die Pfanne mit einem Drucklüftetrahl von Sandteilchen befreit und die Grundierung auf die Pfanne auf eine Trookendioke von 5/1000 biß 1/100 mm aufgespritzt wurde.

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Die Pfanne wurde dann 20 Hin· bei 230° 0 gebrannt und hierauf ' mit einer Deckschicht mit einem Überzugsmittel aus

wässriger Polytetrafluoräthylendis- 99$5 Teile persion (Feststoffgehalt 50 $>) Ha-SaIz des Schwefelsäureeeters einer 0,5 " Mischung langtettiger Alkohole (überwiegend laurylalkohol)

durch Aufspritzen auf die Grundierung auf eine Trockenei icke von 15/1000 bis 20/1000 mm versehen und hierauf 20 Min. bei 400° gebrannt.

Der anfallende Polytetrafluoräthylen-Überzug haftete gut an der Bratpfanne; nach langzeitiger Verwendung in der Küche trat keine Blasenbildung oder Ablösung ein.

Beispiel 2 Zur Bildung einer Grundierung wurden

wässrige Polytetrafluorethylen- 375 Teile dispersion (durchschnittliche Teilchengröße e etwa 0,2 M-Mikron, Feststoff gehalt 60 ?6)

lithiumpolysilicat 85 375 "

Pigmentdispersion 65 " Natriumlaurylsulfonat 7i5 ^H

gründlich gemischt, wobei die Pigment dispers ion in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt wurde.

Dann wurde wie in Beispiel 1 eine Aluminiumbratpfanne behandelt und mit dieser Grundierung überzogen und mit der Deokschioht versehen, wobei ein gut an der Pfanne haftender PoIytetrafluoräthylen-Übereug anfiel) der naoh langaeitiger Verwendung keine Blasenbildung oder Ablesung zeigte.

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Claims

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FFD-1863 25· November 1969

Patentansprüohe

-V-

1J StoffZusammensetzung, gekennzeichnet durch einen Gehalt ^^ a) von etwa 10 bis t5 #, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe a und b, an lithiumpolysilioät mit einem Gehalt von etwa 15 bis 35 Gew.# an Kieselsäure als SiO₂ und mit einem Holverhältnis von SiO₂ zu M₂O von 4 bis 25 : 1» wobei das Polysilicat von Ionen anderer Alkalimetalle als lithium frei ist,

b) von etwa 25 bis 90 #, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe a und b, an teilchenförmigen! Fluorkohlen stoffpolymeren und

c) an einem flüssigen Träger.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeioh.net durch einen Gehalt von etwa 15 bis 40 $> an Lithiumpolysilioät und etwa 60 bis 85 # an Fluorkohlenstoffpolymerem.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 25 $> an lithiumpolysilioat und etwa 75 # »n Fluorkohlenstoffpolymeren!«

4. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 t gekennzeichnet durch ein Molverhältnls von SiO₂ zu Li₂O des Litnitvtnpolysilioates von 4 bis 10 : 1, insbesondere 8 bis 9:1.

5. Zusammennetzun,]; nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4» gekennzeichnet durch einen Gehalt an Polytetrafluoräthylen als Vluorkohlenstoffpolymerem.

6. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Aneprüohe 1 bis 5» gekennzeichnet durch einen Gehalt an Wasser als Träger«

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7. Verfahren zum Verbessern der Haftung eines Pluorkohlenetofipolymer-tlbereugs an seiner Unterlage, dadurch gekenneeichnet, daes man die Unterlage vor dem Auftragen des Polymerüberzugs mit einer Zusammensetzung gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 grundiert«

8· Gegenstand mit einem verschmolzenen Film der Zusammensetzung gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

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