DE1959144C3 - Überzugsmittel - Google Patents

Description

Fluorkohlenstoffpolymeren in der Stoffzusanv |jisetng gemäß der Erfindung werden von den &cnwRSsemQffmonoiTieren gebildet, die vollständig lit Fluoratomen oder einer Kombination von Fluorit Chloratomen substituiert sind. Zu dieser Gruppe jhgten Polytetrafluorethylen, Mischpolymere von gtrafluoräthylen und Hexafluorpropylen in allen ionoraereinbeits-Verhältnissen und Fluorchlorkohffpolymere, wie Polymonochlortrifluoräthylen. gD Fluorkohlenstoffpolymere wird teilchenförmig jjjgesetzt Die Teilchen sollen fein genug sein, um die ise einer Spritzpistole ohne Verstopfung derselben passieren und um einen vollständigen Film zu ersn. In üblichen Fällen soll das Teilchen mit seiner ten Abmessung etwa 0,35 Mikron nicht überiten.

Man kann mit einem trocknen Fluorkohlenstoff- ^olymer-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, Aceton und Äthylenglykoläther können ebenfalls Verwendung finden. In jedem Falle dienl die Flüssigkeit such als Träger für die Stoffzusammensetzung.

Das Fluorkohlenstoffpolymere hegt in der StoffiMsammensetzung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 25 bis 90'V₀ vom Gesamtgewicht des Polysilicat- und Fluorkohlenstoffpolymer-Feststoffes, vorzugsweise etwa 60 bis 85°/o, ir· besonders bevorzugter Weise etwa 75 %, vor.

Zur Bildung der Stoffzusammensetzungen mischt man die entsprechenden Mengen an wäßrigem Lithiumpolysilicat und einer Fluorkohlenstoffpolymer-Dispersion. Zur Pigmentierung der StofTzusammensetzung 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. Wenn eine Metalloberfläche zu überziehen ist, unterwirft man sie vorzugsweise einer Vorbehandlung durch Sandstrahlen oder nach der Metall- oder Metalloxid-Flammspritztechnik oder arbeitet nach der Frittebeschichtungstechnik.

Nach der Auftragung wird die Grundierungsschicht luftgetrocknet und dann 10 bis 20 Minuten bei 230 bis 400⁰C gebrannt.

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

Das vorstehende Zwei-Schichten-System liefert die ten Überzüge, aber man kann festhaftende Fluorjhlenstoffpolymer-Überzüge auch in einem einzigen uftfagsgang erhalten. Hierzu wird ein dickerer Über* der Grundierung, die in der jeweils benötigten auch Pigmente und oberflächenaktive Mittel enthalten kann, aufgetragen und diese Schicht dann prie bei dem ZweUSchichten-System getrocknet und jjbfannt. Die Vorteile dieses Ein-Schicht-Systems im 6g !Hinblick auf die Arbeitskosten sind offensichtlich. *Die Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung sich hervorragend zum Grundieren von Koch- und Bratgeräten u. dgl. aus Metall, insbesondere Bratpfannen, für das Überziehen mit Polytetrafluoräthylen, kann aber auch zur Grundierung von anderen Gegen-, ständen Verwendung finden, bei denen permanent an die Unterlage gebundene Fluorkohlenstoffpolymer-Uberzüge benötigt werden. Diese Gegenstände können auch aus Glas oder anderen Werkstuffen aufgebaut sein, welche die angewandten Brenntemperaturen vertragen. Zum Beispiel kann man die Stoffzusammensetzuug zum Grundieren oder Überziehen von Lugern, Ventilen, Draht, Metallfolie, Boilern, Rohren, Schiffsboden, Ofenauskleidungen, Bodenblechen aus Eisen, Waffeleisen, Eiswürfel-Schalen, Schneeschaufeln und -pf.ügen, Rutschen, Förderbändern, Düsen und ähnlichen Werkzeugen, Werkzeugen in Art von Sägen, Feilen und Bohrern, Trichtern und anderen technischen Behältern und Formen einsetzen.

Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Teile in den folgenden Bc«pie!sn sind Gewichtsteile.

Beispiel 1 Zur Herstellung einer Grundierung wurden

Teile

wäßrige Polytetrafh.;oräthylendispersion (durchschnittliche Teilchengröße etwa

0,2 Mikron, Feststoffgehalt 60%) 375

Lithiumpolysilicat 85 (Du Pont) 375

Pigmentdispersion 30

gründiich gemischt und die Mischung dann 16 Stunden kugelgemahlen, wobei die Pigmentdispersion durch Mischen von

Teile

Wasser 69,4

Natriumpolynaphthylensulfonat 0,5

Eisen(I M)-oxid 5,3

Gasruß 0,7

gebildet wurde.

Eine Aluminiumbratpfanne wurde zur Entfernung von Fett mit Aceton abgewischt und dann sandgestrahlt, worauf die Pfanne mit einem Druckluftstrahl von Sandteilchen befreit und die Grundierung auf die Pfanne auf eine Trockendicke von ^s/iooo ^o'^s V100 mm aufgespritzt wurde.

Die Pfanne wurde dann 20 Minuten bei 230" C gebrannt und hierauf mit einer Deckschicht mit einem überzugsmittel aus

Teile

wäßriger Polytetrafluoräthylendispersion (Feststoffgehalt 50%) 99,5

Na-SaIz des Schwefelsäureesters einer Mischung langkettiger Alkohole (überwiegend Laurylalkohof) 0,5

durch Aufspritzen auf die Grundierung auf eine Trockendicke von ¹Vi₀W ^b« ^f%ooo m« versehen und hierauf 20 Minuten bei 400⁰C gebrannt.

Der anfallende Pdlytetrafluoräthylen*überzug haftet gut an der Bratpfanne; nach langzeitiger Verwendung in der Küche trat keine Blasenbildung oder Ablösung ein.

Beispiel /
Zur Bildung einer Grundierung wurden

wäßrige Polytetrafluoräthylendispersion
(durchschnittliche Teilchengröße etwa
0,2M-Mikron, Feststoffgehalt 60 %)..., 375

Lithiumpolysilicatas . ...375

Pigmentdispersion 65

Natriumlaurylsulfonat 7,5

gründlich gemischt, wobei die Pigmentdispersion in der im' Beispie! 1 beschriebenen Weise hergestellt wurde.
Dann wurde wie im Beispiel 1 eine Aluminiumbratpfanne behandelt und mit dieser Grundierung über-_{ZQgen ma m}^ ^ peqjjschicht versehen, wobei ein gut an der Pfanne haftender Polytetrafluorätbylen-Überzug anfiel, der nach langzeitiger Verwendung keine Blasenbildung oder Ablösung zeigte.

Beispiel 3

D'^e eründungsgeraaßen Grundierungsmassec fur Fluorkohlenstoffpolymerenüberzüge wurden experimentell mit zum bekannten Stand der Technik gehörenden Massen (beispielsweise Massen gemäß der USA.-Patentschrift 2 710 266 und kanadische Patentschrift 587 496) verglichen.

Es wurden 5 verschieden zusammengesetzte Massen »5 gemäß de? nachfolgenden Tabelle hergestellt:

Tabelle

	Erfindung	B	Gewichtsteile	C	D	83	E
	A		Stand der Tech?., k			9,8		83
		477	477	477		477	9,8
Wäßrige Polytetrafluoräthylen-	477
dispersion, 60% Feststoffe
Wäßriges Lithiumpolysilicat 85 \	477
21,2% Feststoffe		272	—	auf pH 11 (die	—
Wäßriges Natriumsilicat	—			Vorratslösung
So — S-338*.37,1 ·/· Feststoffe ..				wurde zuvor bis
				auf einen Fest
				stoffgehalt von
				21,2% ver
				dünnt)
			262		auf pH 11 (die
Wäßriges Kaliumsilicat,					Vü/ratslösung
38,7% Feststoffe					wurde bis auf
					einen Feststoff
					gehalt von
					21,2% ver
					dünnt)
		205	215
		83	83
Wasser	83	9,«	9,8
Pigmentdispersion*	9,8
Natriumlaurylsulfonat

1. E. I. du Pont de Nemours and Co.

2. Fisher Laboratories.

3. E. I. du Pont de Nemours and Co.

4. Zur Herstellung der Dispersion wurden folgende Bestandteile vermischt:

67 Gewichtsteile Wasser, 3 Gewichtsteile Natriumpolynaphthylensulfonat, 20 Gewichtsteile Ruß und 10 Gewichtsteile Aluminiumsilicat.

Das Gemisch wurde 16 Stunden lang in einer Rohrmühle mit Kieselsteinfüllung gemahlen.

In der Tabelle ist die Masse A ein erfindungsgemäßes, im Handel erhältliches »Teflon«-Grundierungsmittel. Die Massen B und C unterscheiden sich von der Masse A dadurch, daß Lithiumpolysilicat durch die gleiche Gewichtsmenge Natriumsilicat und Kaliufflsilicat ersetzt wurde; im übrigen sind die Massen gleich.

Die Massen D irfd E unterscheiden sich von den Massen B und C lediglich in der Menge des verwendeten Natriumsilicats bzw. Kaliumsilicats. Bei der Herstellung der Massen D und E wurde zunächst die Natriumsilicat- bzw. Kaiiumsilicat-Vorratsiösung mit Wasser bis auf einen Feststoffgehalt von 21,2% verdünnt und dann wurde davon der Kunststoffdispersion so lange zugefügt, bis der pH-Wert 11 erreicht hatte.

Dies geschah, um zu zeigen, daß die beobachteten und weiter unten erörterten Unterschiede nicht auf pH-Unterschiede in den Massen selbst zurückgeführt werden können.

Jede Masse wurde auf je eine von fünf gleichen AIuminiumbratpfannen, die sämtlich dutvh Absanden mit Kiessand vorbehandelt worden waren, aufgebracht Die Pfannen wurden in »siamesischere Weise überzogen, d. h. die eine Hälfte von jedem Pfannenboden wurde mit dem Grundierungsmittel A und die andere Hälfte mit der Masse B, C, D oder E überzogen. Jede Masse wurde bis zu einer Dicke von 0,0508 bis 0,0762 mm (.002 bis .003 inch) aufgesprüht und an der Luft getrocknet. Die Pfannen wurden dann in gleicher

I 959 144

er- f| Weise mit dem handelsüblichen schwarzen »Teflon«- ein I Schutzüberzuglack der Firma Du Pont überzogen und sn- I 20 Minuten lang! bei 440,6⁰C gebrannt, mg 1 Jede Pfanne wurde dann über Nacht in eine wäßrige LösungeinesGettchirrspülmittels herkömmlicher Stärke eingetaucht, um den Reinigungsvorgang nachzuahmen. Tn jede Wanne wurde dann eine 2,5"/_oige, wäßfür I rige Natriumchloridlösung gegossen, und diese Lösung :ri- j wurde 8 Stunden lang gekocht, um den Kochvorgang ge- j nachzuahmen. Obgleich dieser lebte Schritt nicht so ier j eine scharfe Prüfung der Pfannen darstellt wie das nt- I Braten von Nahrungsmitteln in den Pfannen, wurde dieser Test trotzdem als befriedigend angesehen, da •en 1 diese Grundierungsmittel auch für die Herstellung von Kochtöpfen Verwendung finden, in denen Gemüse in Salzwasser gekocht werden.

In jeder Pfanne blieb der Α-Anteil blasenfrei, während die B-, C-, D- und Ε-Anteile bis zu einem korn· merziell unannehmbaren Grade Blasen entwickelt hatten. Die D* und Ε-Anteile waren etwas weniger blasig als die B- und C-Gegenstücke, weil in diesen Massen geringere Silicatmengen vorlagen, waren aber trotzdem immer noch für den Handel unannehmbar.

Aus diesen Vergleichsversuchen geht hervor, daß durch den Ersatz von Natriumsüicat oder Kaliumsilicat durch Lithiumpolysilicat gemäß der vorliegenden Erfindung ein sprunghafter technischer Fortschritt erzielt wird.

409683

Claims (7)

1. aber die Küchen- und Bratgeräte müssen Verhältnis-Patentansprüche: mSßJg sorgfältig behandelt werden, weil Chromsäure ^r korrosiv ist und ein Durchbrennen verursachen kann. 1. Überzugsmassen, enthaltend In Weiterentwicklung dieser Technik sind Grundie- _{αΛ Ä1U r} ... 5 rungsmittel für Fluorkohlenstoff polymeren-Uberaige

   a) Alkahsihcate, * ™f Koch- und Bratgeräten bekanntgeworden, die

   b) teilchenformige Fluorkoblenstoffpolymere und w_atriumsilicat oder Kaliumsilicat enthalten. Man ver-

   c) einen flüssigen Träger, meidet hierdurch die Verwendung von Chromsäure gekennzeichnetdurch einen Gehalt als Grundierung, die Überzüge neigen aber bis zur

   a) von 10 bis 75 Gewichtsprozent, bezogen auf ¹⁰ ^f^fj_e Erfindung ein. Es wurde erkannt, daß das Gesamtgewicht der Feststoffea) und b), _{υωωηρο1ν5Π](:&ι eine} ausgezeichnete Grundierung an Lithiumpolysdicat, das 15 bis 35 Gewichts- ^HWuge aus Fluorkohlenstoffpolymeren darprozent Kieselsaure als SiO_t enthält und ein _d * Überzügen auf Grundlage von Natrium-Molverha tnis von SiO, zu Li₈O von 4 bis ^^Kaliumsilicat gütemäßig weit überlegen ist und 25:1 aufweist, wobei das Polysihcat von κ^^^ _die Q_uaütät der Chromsätireüberzüge Ionen anderer Alkalimetalle als Lithium fre, ^»JJ _ganz ^B _erreieh_t.

   .v ' -, . . _ΟΛ „ . . , . Gegenstand der Erfindung sind Überzugsmassen,

   b) von 25 bis 90 Gewichtsprozent, bezogen auf ^" γ ,
   das Gesamtgewicht der Feststoffe a) und b), euJialtena

   an den teilchenförmigen Fluorkohlenstoff- ²⁰ _a) Alkalisilicate,

   polymeren. b) teilchenformige Fluorkohlenstoffpolymere und
2. 2. Überzugsmassen nach Anspruch 1, gekenn- ^c) einen flüssigen Träger,
   zeichnet durch einen Gehalt von 15 bis 40°/₀ an die sich durch einen Gehalt

   Lithiumpolysilicat und 60 bis 85% an Fluor- *_{5 } 10 fais 75} Gewichtsprozent, bezogen auf das

   kohlenstoffpolyrnerem. Gesamtgewicht der Feststoffe a) und b), an
3. 3. Überzugsmassen nach Anspruch 2, gekenn- Uthiumpolysilicat, das 15 bis 35 Gewichtsprozent zeichnet durch e.nen Gehalt von 25 % an Lithium- SS als SiO₂ enthält und ein Molverhältnis polys.licat und 75% an Fluorkohlenstoffpoly- von SO, zu Li₁O von 4 bis 25:1 aufweist, wobei

   ^m?^e?ii. u- ja -Li³⁰ das Polysilicat von Ionen anderer Alkalimetalle
4. 4. Überzugsmassen nach einem der Ansprüche 1 , . '; " . .

   bis 3, gekennzeichnet durch ein Molverhältnis von . _λ ^aIs ,!"!"ort!!. - _{kf ont} ,,„„„„„ _{ailf 1a}

   SiO₂ zu Li₂O des Lithiumpolysilicaces von 4 bis ^b> ™^{n 25 bis 9}? Cewichtsprozent bezogen auf das

   10:1, insbesondere 8 bi, 9:1. Gesamtgewicht der Feststoffe a) und b), an den
5. 5. Überzugsmassen nach einem der Ansprüche 1 ₃₅ te.lchenform.gen Fluorkohlenstoffpolymeren
   bis 4, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Poly- kennzeichnen.

   tetrafluorethylen als Fluorkohlens»offpolymerem. Das Lithiumpolysilicat für die Zwecke der Erfin-
6. 6. Überzugsmassen nach einem der Ansprüche 1 dung ist ein wäßriges Lithiumpolysilicat mit einem bis 5, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Gehalt von etwa 15 bis 35 Gewichtsprozent an Kiesel-Wasser als Träger. 40 säure bzw. Siliciumdioxid als SiO₂. Es weist ein MoI-
7. 7. Verwendung von Überzugsmassen nach einem verhältnis von SiO₂ zu Li₂O von etwa 4 bis 25: 1 auf der Ansprüche 1 bis 6 als Grundierungen zum Ver- und ist insoweit von anderen Alkalimetallen als Libessern der Haftung eines aufzuschmelzenden thium frei, daß nur diejenigen Alkalimetalle vorliegen, Fluorkohlenstoffpolymerenüberzugs an seiner Un- die sich durch Ionenaustausch nicht entfernen lassen, terlage. 4.5 Vorzugsweise wird in der Stoffzusammensetzung

   gemäß der Erfindung ein Lithiumpolysilicat mit einem

   Gehalt von etwa 20 bis 25 Gewichtsprozent an Kieselsäure als SiO₂ und mit einem Molverhältnis von SiO₂ zu Li₂O von 4 bis 10: 1 eingesetzt.

   Die Erfindung betrifft eine als Überzugsmittel, ins- 50 In besonders bevorzugter Weise arbeitet man mit

   besondere als Grundierungsmittel zur Verbesserung einem Lithiumpolysilicat mit einem Gehalt von etwa

   der Haftung von Fluorkohlenstoffpolymer-Überziigen 20 bis 25 Gewichtsprozent an Kieselsäure als SiO₂ und

   ■n ihren Unterlagen, geeignete Masse. mit einem Molverhältnis von SiO₂ zu Li₂O von 4 bis

   In den vergangenen Jahren hat sich der Einsatz von 5,5 : 1.

   Fluorkohlenstoffpolymeren für glatte und gleitfähigc 55 Noch günstiger ist ein Lithiumpolysilicat mit einem Überzüge erheblich ausgedehnt. Mit Polytetrafluor- Gehalt von etwa 20 bis 25 Gewichtsprozent an Kieseläthylen beschichtete Koch- und Bratgeräte haben be» säure als SiO_a und mit einem Molverhältnis von SiO₂ sondere Verbreitung erlangt, weil die Speisen und zu Li₁O von 8 bis 9:1.

   Speisenreste an dieser Auskleidung nicht haften, Verfahren zur Herstellung der wäßrigen Lithium-Allerdings haben derartige Überzüge den Nachteil, 60 polysilicate für die Zwecke der Erfindung sind in der ihrerseits an der Metallgrundlage schlecht zu haften Offenlegungsschrift 1 669 246 beschrieben, und außerdem Blasen zu bilden. Das Lithiumpolysilicat liegt in der Stoffzusammen-Aus der deutschen Patentschrift 849 882 ist es be- Setzung gemäß der Erfindung gewöhnlich in einer Kon* kannt, bei Küchen- und Bratgeräten die Haftfestigkeit zsntration von etwa 10 bis 75% vom Gesamtgewicht der Fluorkohlenstoffpolymeren-Schicht an ihrer Unter- 65 des Polysilicat- und Fluorkohlenstoffpolymer-Festlage durch eine Grundiemng zu erhöhen, die Chrom- Stoffs, vorzugsweise in einer Menge von etwa 15 bis 40 säure enthält. Diese Chromsäuregrundierung ergibt und in besonders bevorzugter Weise von etwa 25% zwar eine erhebliche Verbesserung der Haftfestigkeit, vor.