DE2152770B2 - Haftgrundierung auf der Basis einer wäßrigen Dispersion eines Fluorkohlenstoffpolymensatharzes und deren Verwendung - Google Patents

Haftgrundierung auf der Basis einer wäßrigen Dispersion eines Fluorkohlenstoffpolymensatharzes und deren Verwendung

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DE2152770B2 DE19712152770 DE2152770A DE2152770B2 DE 2152770 B2 DE2152770 B2 DE 2152770B2 DE 19712152770 DE19712152770 DE 19712152770 DE 2152770 A DE2152770 A DE 2152770A DE 2152770 B2 DE2152770 B2 DE 2152770B2
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Description

3 4
stoffpolymerisatharzes (A) zur Verbindung eines Poly- Diese handelsüblichen Dispersionen besitzen einen
tetrafluoräthylen-Überzugs mit einer Metalloberfläche Trockengehalt an Fluorkohlenstoffharz von 60%.
ist gekennzeichnet durch einen Zusatz (B) aus einer Dieses Harz ist mit einem nichtionischen Netzmittel,
wäßrigen Dispersion einer innigen Mischung von wie Isooctylphenoxypolyepoxyäthanol, in Wasser einem Polyphenylensulfidharz in Pulverform mit 5 dispergiert.
Lithiumhydroxyd und einem Pigment, das mindestens Der zweite Bestandteil B der Grundierung zur Ver-
bis 400°C beständig ist. besserung der Haftung an einer verglasbaren Fritte
Die erfindungsgemäße Haftgrundierung eignet sich enthält vorzugsweise die folgenden Produkte in den
insbesondere für Oberflächen aus Aluminium, Alu- angegebenen Mengen:
rniniumlegierungen oder rostfreiem Stahl, die zuvor io pulverförmiges Polypheny-
durch mechanischen oder chemischen Angriff auf- Jensulfidharz 4,62 bis 8,83 %
gerauht wurden. Es wurde nämlich überraschender- Lithiumhydroxyd (kristallin
weise gefunden, daß die erfmdungsgemaße Haftgrun- siertes LiOH) 1 85 bis 1767
dierung ein erhöhtes Haftvermögen an einer Alumi- Natriumsalz von' polymeri- ' ' °
niumoberflache oder an einer Oberflache aus rost- 15 <..·„,♦„„, r».^..if«-4;„-,«i,*i,.,i
.. <-.,,.· jLoj Li r. 11 j siertem Disuliodinaphthyl-
freiem Stahl, die zuvor durch Sandstrahlen, Stahlsand- methan O 46 bis 0 44°/
blasen oder durch chemischen Angriff durch Chlor- Pigment,'das mindestens bis ' ' °
wasserstoffsaure im Fall von Aluminium aufgerauht ^oQ beständi ist 0>46 bis 0440/
wurde, besitzt wobei man die interessantesten Ergeb- Destilliertes Wasser 92,4 bis 88,3 %
nisse mit Aluminium und Aluminiumlegierung^! 20 Kobaltoctoat 0 2 bis 0 19°/
erzielt. '
Es wurde ferner festgestellt, daß es möglich ist, der Das in Pulverform vorliegende Polyphenylensulfid-
Grundierung ein bemerkenswertes Haftvermögen an harz der Formel (C9H4S)n ist ebenfalls im Handel
einer harten Fritte-Grundlage zu verleihen, wenn man erhältlich. Zweckmäßigerweise besitzt dieses Harz
dem Bestandteil B ein Alkalisalz, insbesondere ein »5 eine genügend feine Körnung (die vorteilhafterweise
Natriumsalz, eines anionischen Dispergiermittels in zwischen 0,5 und 1 Mikron liegt),
einem wäßrigen Medium, wie ein Natriumsalz von Das Natriumsalz des polymerisierten Disulfodi-
polymerisiertem Disulfodinaphthylmethan der Formel naphthylmethans ist ein die Abscheidung verhindern-
[(C10Hj)2C(NaSO3)Jj]n und Kobaltoctoat zusetzt, wo- des Netzmittel und ebenfalls im Handel erhältlich,
bei letzteres zur Beschleunigung des Trocknens in der 3° Dieses Salz kann zusätzlich das Natriumsalz einer
Luft als Trocknungsmittel dient. Alkylnaphthalinsulfonsäure der Formel R —CO-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der CnH6SO3Na, worin R einen Alkylrest bedeutet, entErfindung umfaßt die Haftgrundierung 30 bis 35 Ge- halten, das die Benetzung des Phenylenpolysulfids wichtsprozent einer wäßrigen Dispersion von Poly- sowie die der Pigmente erleichtert,
tetrafluoräthylen mit einem Feststoffgehalt von 60% 35 Als verwendbare Pigmente seien insbesondere die und/oder eine wäßrige Dispersion von einem Fluor- folgenden genannt: Ruß, Kobaltoxyd, Cadmiumäthylen-Propylen-Mischpolymerisat mit 40 bis 60 Ge- pigmente, Spinelle und Titandioxyd und insbesondere wichtsprozent Feststoffgehalt und 65 bis 70% wäß- ein rotes im Handel erhältliches Eisenoxyd enthalrigen Dispersion der Bestandteile B mit etwa 7 bis tendes Pigment.
11 Gewichtsprozent Feststoffgehalt. 4° Die Pigmente dienen dazu, die Dispersion zu färben,
Es haben sich insbesondere die folgenden Verhält- um die Auftragung zu erleichtern und ihrer Farbe mit
nisse als günstig erwiesen: der des Gegenstands in Einklang zu bringen. Das
31,6% des Bestandteils A und Titandioxyd verstärkt zusätzlich das Anhaften des
68,4% des Bestandteils B. ,fZU£S"u . λ- , -r . · 1
45 Das Kobaltoctoat dient als Trockenmittel.
Vorzugsweise verwendet man die erfindungsgemäße Die für die verschiedenen Bestandteile A und B
Haftgrundierung auf einer metallischen Oberfläche, angegebenen Mengenverhältnisse sind relativ kritisch,
die zuvor durch Sandstrahlen behandelt und mit einer Es wurde insbesondere festgestellt, daß eine geringere
Glasfritte als Haftschicht versehen wurde. Diese Haft- Menge an Fluorkohlenstoffharz in dem Bestandteil A
grundierung wird vor dem Auftragen der endgültigen 50 das Haftvermögen der Endschicht auf der Grundierung
Fluorkohlenstoffpolymerisatschicht, die nach dem Er- vermindert. Es wurde ferner festgestellt, daß eine
hitzen in gesintertem Zustand 90 bis 100 Gewichts- geringere Menge Polyphenylensulfid eine Verminde-
prozent des reinen Polymerisats enthält, aufgetragen. rung des Haftvermögens der Haftgrundierung an der
Das zur Ausbildung der Endschicht verwendete Poly- verglasbaren Glasfritte nach sich zieht, während eine
merisat kann insbesondere aus reinem Polytetrafluor- 55 größere Menge Polyphenylensulfid Schwierigkeiten
äthylen bestehen oder ein anderes geeignetes handeis- bei dem Auftragen des Endüberzugs hervorruft,
übliches Produkt sein. Bei der Durchführung der Erfindung stellt man zu-
Im folgenden werden die Bestandteile der erfindungs- nächst eine homogene Mischung der verschiedenen
gemäßen Grundierung genauer beschrieben. Bestandteile B her. Diese Mischung kann durch Ver-
Das als Bestandteil A verwendete Fluorkohlenstoff- 6° reiben, insbesondere mit Hilfe einer Kugelmühle oder
polymerisat kann ein Tetrafluoräthylen-Mischpoly- durch mechanisches Verrühren, hergestellt werden,
merisat sein, wie ein Fluoräthylen-Propylen-Misch- Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der
polymerisat. Vorzugsweise ist dieses Polymerisat je- beschriebenen Haftgrundierung als Haftgrund für
doch Polytetrafluoräthylen, das in Form einer wäß- Beschichtungen aus pigmentiertem Polytetrafluor-
rigen Dispersion verwendet wird. Die Abmessungen 65 äthylenharz. Hierbei wird die zu beschichtende Ober-
der Fluorkohlenstoffharzteilchen, die in Wasser su- fläche mit der erfindungsgemäßen Haftgrundierung
spendiert sind, liegen zwischen 0,1 und 0,5 Mikron. bedeckt, worauf man die reine pigmentierte PoIy-
Derartige Dispersionen sind im Handel erhältlich. tetrafluoräthylenschicht aufträgt und das Zusammen-
sintern der so gebildeten zwei Schichten in einem einzigen Arbeitsgang durch Erhitzen während 10 bis 15 Minuten auf 400°C in einem Ofen durchführt.
Im folgenden Beispiel wird eine bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung des Bestandteils B der b erfindungsgemäßen Haftgrundierung beschrieben.
Polyphenylensulfid 10 g
Lithiumhydroxyd Ig
Pigment 5 g
Natriumsalz von Disulfodinaph-
thylmethan 0,5 g
Kobaltoctoat 0,2 ecm
Wasser 100 g
Beispiel 1
In eine Laboratoriums-Kugelmühle mit einer Schale aus Porzellan hoher Dichte gibt man die im folgenden angegebenen Produkte in den angegebenen Mengenverhältnissen.
1. Pulverförmiges Polyphenylensulfidharz mit einer Teilchengröße im Mikron-Bereich 200 g
2. Kristallisiertes Lithiumhydroxyd .. 40 g
3. Natriumsalz von polymerisieren! Disulfodinaphthylmethan 10 g
4. Ruß 10 g
5. Destilliertes oder entmineralisiertes
Wasser 500 g
Man setzt die Mühle während 8 Stunden in Betrieb, worauf man eine feine und gut homogene Mischung erhält, der man folgende Komponenten zusetzt:
6. Destilliertes oder entmineralisiertes Wasser 1500 g
7. Kobaltoctoat 4,5 g
Man setzt die Mühle erneut während 15 Minuten in Betrieb, stoppt sie dann, entleert sie und siebt die verriebenen und vermischten Bestandteile durch ein Sieb aus rostfreiem Stahl mit 16000 Maschen/cm2.
Nach dem Sieben vermischt man das erhaltene Produkt B mit 1000 g des Bestandteils A, der aus einer wäßrigen Dispersion von Polytetrafluoräthylen besteht, die 60% Polytetrafluoräthylen-Trockenmasse mit Teilchenabmessungen zwischen 0,1 und 0,5 Mikron enthält. Es versteht sich, daß das in dem obigen Beispiel beschriebene Verreiben der Bestandteile B unnötig wird, wenn die Bestandteile von Anfang an mit einer genügend feinen Korngröße im Bereich von 0,5 bis 1 Mikron vorhanden sind. Ein mechanisches Vermischen unter Erhalt eines gut homogenisierten Produkts ist dann ausreichend.
Im folgenden werden einige Beispiele für Endzusammensetzungen der erfindungsgemäßen Harzgrundierung gegeben:
Beispiel 2
Polytetrafluoräthylen (60%ige
Dispersion) 50 g
Polyphenylensulfid 10 g
Lithiumhydroxyd Ig
Rotes Eisenoxydpigment 5 g
Natriumsalz von Disulfodinaphthylmethan Ig
Kobaltoctoat 0,2 ecm
Wasser 100 g
Beispiel 4
Fl uoräthylen - Propylen - Mischpoly -
merisat (60 %ige Dispersion) 50 g
Polyphenylensulfid 10 g
Lithiumhydroxyd Ig
Pigment 5 g
Natriumsalz von Disulfodinaphthylmethan 0,5 g
Kobaltoctoat 0,2 ecm
Wasser 100 g
20 Im folgenden wird ein Beispiel zur Ausbildung eines vollständigen Polytetrafluoräthylen-Überzugs auf einem metallischen Gegenstand beschrieben, der eine poröse und/oder diskontinuierliche Schicht einer Glasfritte aufweist, wobei dieser Gegenstand beispielsweise ein auf dem Feuer zu verwendender Küchengegenstand, wie eine Pfanne oder eine Kasserolle, ist.
30
Beispiel 5 Beispiel 3
Polytetrafluoräthylen (60%ige
Dispersion) 25g
Fluoräthylen - Propylen - M ischpoly merisat (60%ige Dispersion) 25 g
Man verwendet eine vorzugsweise aus Aluminium bestehende Bratpfanne, deren Inneres durch Sandstrahlen aufgerauht und dann mit einer Glasfritte überzogen wurde derart, daß nur 35 bis 50% der mit Sandstrahlen behandelten Oberfläche bedeckt wurden. Auf diese harte Schicht trägt man mit Hilfe einer Spritzpistole die aus den Bestandteilen A und B bestehende Haftgrundierung derart auf, daß die Dicke der trockenen Schicht zwischen 6 und 10 Mikron liegt.
Diese Schicht kann auch derart aufgetragen werden, daß sie eine dünne kontinuierliche Haut bildet, jedoch erfolgt in diesem Beispiel das Auftragen vorzugsweise derart, daß sie diskontinuierlich ist. Zum besseren Erkennen der Diskontinuität wurde die Haftgrundierung schwarz gefärbt, obwohl sie in jeder anderen Farbe eingefärbt werden kann.
Nach dem Auftragen der Haftgrundierungsschicht trocknet man diese entweder bei Raumtemperatur oder vorzugsweise in auf etwa 80 bis 900C erhitzter Luft bis zum vollständigen Verdampfen der flüssigen Phase.
Anschließend trägt man nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur eine Schicht der Dispersion aus reinem pigmentiertem Polytetrafluoräthylen nach einem der in den französischen Patentschriften 1 440 738 oder 1 600 248 beschriebenen Verfahren auf.
Das Auftragen dieser Endschicht kann derart durchgeführt werden, daß die Gesamtdicke des Über-
b° zugs — Grundierungsschicht und Endschicht — eine Dicke zwischen 18 und 35 Mikron nach dem Sintern durch Erhitzen im Ofen bei 400° C während 10 bis 15 Minuten aufweist.
Die mit dieser Haftgrundlage und der Endschicht überzogenen und gesinterten Aluminiumpfannen wurden dem Raster-Test unterzogen und dann 3 Stunden in siedendes Wasser eingetaucht. Anschließend wurde ein Klebstreifen fest aufgetragen und heftig unter
7 ~ 8
einem Winkel von etwa 90 Grad abgerissen, ohne daß der Vierecke des Überzugs wurde von der Metal
eines der kleinen Vierecke abgerissen wurde. Die fläche entfernt. Andere mit der Haftgrundlag
Pfanne wurde dann während 3 Stunden in auf 2400C Beispiels 2 überzogene Pfannen wurden länger
erhitztes Erdnußöl eingetaucht, und dann wurde der unter normalen Bedingungen verwendet, ohne d
Abreißtest mit dem Klebstreifen, der auf der geraster- 5 Überzug irgendein Zeichen von Verlust des Anh
ten Zone aufgetragen worden war, wiederholt. Keines an der Oberfläche des Gegenstands zeigte.

Claims (4)

harte Schicht besteht entweder aus einem härteren Patentansprüche: Metall, wie rostfreiem Stahl, Molybdän, Chrom, Nickel oder Legierungen dieser Materialien, einer
1. Haftgrundierung auf der Basis einer wäßrigen Schicht von Cermet oder einer Mischung aus Metall-Dispersion eines Fluorkohlenstoffpolymerisathar- 5 oxydpulvern und Metallpulvern. Alle diese Metalle, zes (A) zur Verbindungeines Polytetrafluoräthylen- sowie auch die Cermets werden mit Hilfe eines Gas-Überzugs mit einer Metalloberfläche, ge kenn- Sauerstoff-Brenners oder mit Hilfe eines Plasmazeichnet durch einen Zusatz (B) aus einer Brenners aufgesprüht.
wäßrigen Dispersion einer innigen Mischung von Die Herstellung von Küchengerätschaften gemäß
einem Polyphenylensulfidharz in Pulverform mit io einem dieser Verfahren ist jedoch aufwendig.
Lithiumhydroxyd und einem Pigment, das min- Um diese Nachteile zu überwinden, wurde ein
destens bis 4000C beständig ist. anderer Weg zur Herstellung einer harten Zvischen-
2. Haftgrundierung gemäß Anspruch 1, dadurch schicht vorgeschlagen. Dieser besteht in einer diskontigekennzeichnet, daß sie 30 bis 35 Gewichtsprozent nuierlichen Emailabscheidung, insbesondere einer einer wäßrigen Dispersion von Polytetrafluor- 15 Abscheidung aus einem verglasbaren und porösen äthylen mit 60% Feststoff gehalt und/oder einem Email auf der Metalloberfläche. Diese harte Schicht Fluoräthylen/Propylen-Mischpolymerisat mit 40 wird gleichzeitig mit der Email-Dekorationsschicht bis 60 Gewichtsprozent Feststoff gehalt sowie 65 bis auf der Außenseite der gleichen Gegenstände aus 70 Gewichtsprozent einer etwa 7- bis U gewichts- Aluminium oder Aluminiumlegierungen gebrannt, prozentigen wäßrigen Dispersion der Bestandteile ao Dieses Verfahren zur Herstellung einer harten Grun- (B) enthält. dierung ist erheblich billiger als die oben beschriebenen.
3. Haftgrundierung gemäß Anspruch 1 oder 2, Es ist auch ferner bekannt, daß Polytetrafluoräthylen dadurch gekennzeichnet, daß sie im Bestandteil schlecht auf einer harten Grundierung dieser Art (B) zusätzlich ein Alkalisalz von polymerisiertem anhaftet. Aus diesem Grund wurden Haftgrundierun-Disulfodinaphthylmethan und Kobaltoctoat ent- 25 gen auf der Basis von Fluorkohlenstoffharzen enthält, wickelt. Die bekannteste dieser Haftgrundierungen
4. Verwendung der Haftgrundierung nach An- umfaßt Polytetrafluoräthylen und Lithiumpolysilicate. spruch 1 bis 3 als Haftgrund für Beschichtungen Wenn die Fritte, die die harte Grundierung bildet, aus pigmentiertem Polytetrafluoräthylenharz, wo- ein bei 54O0C (eine Temperatur, die im Hinblick auf bei beide Schichten gemeinsam bei 400°C während 30 das Aluminium, das bei 659°C schmilzt, geeignet ist) 10 bis 15 Minuten gesintert werden. schmelzbares Glas ist und man darauf die Mischung
aus Polytetrafluoräthylen und Lithiumpolysilicatcn aufträgt, erhält man durch Verbindung mit der Glasfritte und dem Metall ein Anhaften der Grundierung
35 und demzufolge ein Anhaften der End-Polytetrafluor-
äthylen-Schicht auf der harten Zwischengrundlage. Das Verhalten bzw. die Haftung des so erhaltenen Überzugs schien anfänglich zufriedenstellend zu sein.
Die Erfindung betrifft eine Haftgrundierung auf der Es wurde jedoch festgestellt, daß die Überzüge auf
Basis einer wäßrigen Dispersion eines Fluorkohlen- 40 Kochgerätschaften, die mit Hilfe einer Grundierung Stoffpolymerisatharzes, die das dauerhafte Anhaften auf der Basis von Polytetrafluoräthylen und Lithiumeiner pigmentierten Polytetrafluoräthylenharzbeschich- polysilicaten hergestellt worden waren, sehr schnell tung an einer Metalloberfläche sicherstellen soll. Diese bei normaler Anwendung dieses gute Anhaften an der Grundierung ist anwendbar, wenn die zu überziehende harten Frittengrundierung verlieren. So bilden sich Oberfläche zuvor durch Sandstrahlen oder durch eine 45 bei dem Überzug einer Pfanne, beispielsweise bei andere Behandlung, wie z. B. mit einer Chlorwasser- mehrmaliger Verwendung zum Braten von Fleisch, stoffsäurelösung, aufgerauht wurde. Hierbei kann die Blasen. Die wenigen verwendeten Fettmaterialien, die Oberfläche anschließend mit einer Glasfritte versehen mit dem Fleischsaft vermischt sind, dringen in die werden. Die vorliegende Erfindung ist besonders zur Poren des Polytetrafluoräthylen-Überzugs ein, im-Herstellung von Kochgerätschaften für Nahrungs- 50 prägnieren das durch die Lihtiumpolysilicate gebildete mittel wie Topfen, Pfannen und Kasserollen mit einem Gitterwerk und erweichen es.
Polytetrafluoräthylen-Überzug geeignet. Diese fetthaltigen Materialien verflüchtigen sich bei
Es ist bekannt, daß man die Oberfläche von Koch- den folgenden Benutzungen beim Kochen und unter
gerätschaften, die mit den Nahrungsmitteln in Beruh- Einwirkung von Hitze, da die gasförmigen Produkte rung kommen, mit Polytetrafluoräthylen überziehen 55 nicht schnell genug aus den Mikroporen des PoIy-
kann, um die selbstschmierenden und antiadhäsiven tetrafluoräthylen-Überzugs entweichen können. Hier-
Eigenschaften von Polytetrafluoräthylen zu nutzen. bei wird dieser abgehoben, wodurch sich Taschen und
Es ist ferner bekannt, daß direkt auf die Metallober- Blasen bilden, die den Überzug schnell unbrauchbar
flächen, wie Aluminiumoberflächen oder Aluminium- machen.
legierungsoberflächen oder Oberflächen aus rostfreiem 60 Aufgabe der Erfindung ist es daher, das schlechte Stahl, aufgetragene Überzüge aus Polytetrafluoräthylen Verhalten von Haftgrundierungen auf der Basis von den mechanischen und thermischen Belastungen, denen Polytetrafluoräthylen und Lithiumpolysilicaten gegensie bei ihrer Verwendung unterliegen, schlecht wider- über harten Fritte-Basen zu verbessern. Die Erfindung stehen. zielt insbesondere darauf ab, eine dauerhafte Bindung
Um die physikalische Beständigkeit dieser Überzüge 65 zwischen den Fritten und/oder dem Basismaterial und zu verbessern, hat man eine Schicht eines harten dem Polytetrafluoräthylen-Überzug sicherzustellen.
Metalls zwischen dem Überzug und der Metallober- Die erfindungsgemäße Haftgrundierung auf der
fläche, die das Kochgerät bildet, eingeschoben. Diese Basis einer wäßrigen Dispersion eines Fluorkohlen-
DE19712152770 1970-11-20 1971-10-22 Haftgrundierung auf der Basis einer wäßrigen Dispersion eines FluorkoMenstoffpolymerisatharzes und deren Verwendung Expired DE2152770C3 (de)

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