DE2217137A1

DE2217137A1 - Fluorkohlenstoffpolymer-stoffzusammensetzung

Info

Publication number: DE2217137A1
Application number: DE2217137A
Authority: DE
Inventors: Clifford Hugh Strolle
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1969-05-15
Filing date: 1972-04-10
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2180424B1; US3655604A; BE785591Q; FR2180424A1; DE2217137B2; DE2217137C3

Description

Pluorköhlenstoffpolymer-i-itoff zusammensetzung

Die Erfindung betrifft überzugsmittel, insbesondere Grundiermittel für die Verbesserung der Haftung von Fluorkohl enstoffpolymer-übei'zügen an ihren Unterlagen.

In den letzten Jahren haben !«'luorkohlenstoffpolymere als glatte Überzüge breite Anwendung gefunden. Mit Polytetrafluorethylen beschichtete Koch-, Brat- und Backgeräte haben sich auf Grund ihres EaftwidrigkextsCharakters besonders eingeführt.

Es ist auf Grund der physikalischen Natur dieser Fluorkohlenstoffpolymeren schwierig, sie genügend fest an Unterlagen zu binden, um eine Abhebung der Schichten oder eine Blasenbildung derselben im Einsatz zu vermeiden. Dies gilt besonders für Polytetrafluoräthylen.

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i FFD-1866 ·; Λ

I ^

" Es wurde gefunden, dass sich die Haftung einer Fluor-Y kohlenstoffpolymer-Schicht an ihrer Unterlage wesentlich verbessern lässt, wenn eine Stoffzusammensetzung mit einem

Gehalt an

a) -teilchenförmigen! Fluorkohlenctoffpolymerem,

b) ammoniakstabilisiertem, kolloidalem Siliciumdioxid und

c) flüssigem Träger

zur Grundierung der Unterlage vor dem Auftragen der Fluorkohlenstoffpolymer-Deckschicht verwendet wird.

Das in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung verwendete, kolloidale Silicumdioxid ist ein wässriges Sol von kolloidalem Siliciumdioxid, das mit Ammoniak stabilisiert ist. Vorzugsweise wird ein Kieselsol mit einem Feststoff gehalt von etwa 30 % und einem pH-V/ert von 9 »6 (verfügbar als "Ludox" ^- AS der Anmelderin) verwendet. Die Herstellung eines solchen Sols kann nach den allgemeinen Methoden der USA-Patentschrift 3 012 973 erfolgen.

Das kolloidale Siliciumdioxid liegt in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 10 bis 50 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Siliciumdioxid- und Fluorkohlenstoffpolymer-Feststoffe, vorzugsweise von etwa 20 bis 30 %, vor. In besondez's bevorzugter Weise wird eine Stoffzusammensetzung mit einem Gehalt an kolloidalem Siliciumdioxid von etwa 18 bis 25 % eingesetzt. Bei gewissen Anv/endungszwecken kann man auch mit 10 bis 20 % kolloidalem Siliciumdioxid arbeiten oder auch sich zum Überschreiten der bevorzugten Bereiche entscheiden und etwa 40 bis 50 % einsetzen. In gewissen Fällen kann es sogar erwünscht sein, mit derart geringen Mengen an kolloidalem Siliciumdioxid wie 5 bis 10 % oder grossen Mengen wie 60 bis 70 % zu arbeiten, wenngleich auch bei niedrigeren und höheren Prozentwerten eine Tendenz zur Minimierung der gemäße der Erfindung erhaltenen, vorteilhaften Effekte besteht.

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Das Fluorkohlenstoffpolymere in der Stoff .zusammensetzung gemäss der Erfindung ist ein Polymeres von Kohlenwasserstoff monomeren, die vollständig mit Fluoratomen oder mit einer Kombination von Fluor- und Chloratomen substituiert sind. Zu dieser Gruppe gehören Polytetrafluoräthylen, Mischpolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen in allen Verhältnissen der Monomereinheiten und Fluorchlorkohl enstoffpolymere, wie Polymonochlortrifluoräthylen. Polytetrafluorethylen wird bevorzugt.

Das in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung eingesetzte Fluorkohlenstoffpolymere hat Teilchenform. Die Teilchen sollen genügend fein sein, um die Düse einer Spritzpistole ohne Festsetzung -in dieser zu passi-eren und um einen vollständigen Film zu erhalten. Im Normalfalle soll das Teilchen mit seiner längsten Abmessung etwa 0,35 Mikron nicht überschreiten.

Es ist möglich, ein trocknes Mehl oder Pulver des Fluor-, kohlenstoffpolymeren einzusetzen und getrennt einen flüssigen Träger vorzulegen, aber vorzugsweise wird das Polymere in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt, da es in dieser Form am leichtesten beziehbar ist. Auch eine Dispersion von Fluorkohlenstoffpolymerem in einer organischen, mit Wasser mischbaren Flüssigkeit, wie.Äthanol, Isopropanol, Aceton oder einem Äthylenglykoläther (Cellosolve), kann Verwendung finden. In jedem Fall dient die Flüssigkeit auch als Trägermedium .der ßtoffzusammerisetzung gemäss der Erfindung .

Das Fluorkohlenstoffpolymere liegt in der Stoffzusammensetzung gemäss der Erfindung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 50 bis 90 ^c/o, bezogen auf das Gesamtgewicht von Fluorkohlenstoff polymer- und Siliciumdioxid-Feststoff, vor. Vorzugsweise arbeitet man mit etwa 70 bis 85 %, und

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j;- I; ^ so - ."l υ:;-..; :"-svc '-^uf^ üOj-' iiei^e enthält das riitiei 7b bis ί^;0 V₁-- οχ ir^:_u:.":";:obl "-ns^offpci^rtierem. 1-'¹Ur de-Ώ ."!inen, dder anderei-L Ki^-j-uaaagaiwecii. λ an η raan aacn derart gerinne Mengen an Pluorkohlenstoffpolymereni wie. 30 "bis 45 % cd.er sogar 10 "bis 2/ /ο einsetzen. In ähnlicher V/ei se kann sich für gewisse Anweiidungszwecke die Wahl einer Zusammensetzung ergeben, die derart hohe Mengen an i'luorkohlenstoffpolyiaerein wie 90 bis 95 % oder noch darüber enthält, wenngleich auch eine solche Stoffzusammensetzung zu einer normalerweise nicht erwünschten Dicke .neigt;.

Zur Herstellung der Stof !"zusammensetzung mischt man die richtigen Mengen an ei::ie:!i zweckentsprechenden, v/ässrigen Sol kolloidalen SiliciuDidioxids und einer Pluorkohlenstoffpolynier—Dispea?Gicn. Diese Zusammensetzung kann pigmentiert v/erden, indem man nach herkömmlicher Technik eine zv.'ecken'üsprtchende liguiontdispersion bildet und dann einfach diese ^u der ZusaawicnpebLinag hinzufügt.

Das :"-nfallsi?.de Grundiermittel kann durch spritzen, Sti?eiche.D-, iauchen, v/aj. ·.:.enauf trag oder dergleichen aufgebracht VJerden, wenn eine iletallfläche zu überziehen ist, wird sie vorzugsweise durch Gtrahlen, durch Flammspritzen mit einem Metali oder Metalloxid cd er durch i''rittebeschichtung vorbehandelt. Nach ö.-r Auftragung wird die Grundierschicht luftgetrocknet una. dann 10 bis 20 Min. bei 2JO bis 400° C gebrannt·.

Diese⁴ Grundierschiciit wird dann mit einem herkömmlichen, klaren oder pigmentierten Fluorkohlenstoffpolymer-Lack mit einer Deckschicht versehen und in der üblichen Weise gebrannt, am eine haftende Fluorkohlenstoffpolymer-ßchicht zu erhalten.

Die "beste Beschichtung wird mit dem vorstehenden Zwei-Schichten-System erhalten, aber eine fest haftende Fluor- +) Überzugs-, besonders

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kohlcnstoi'fpolyiaer-Schicht kann auch ein in einem einzigen <■ Be a chi clit ung s gang erhalten werden. Man "bringt hierzu eine dickere Schicht der Stoffzusammenoetzurig·,. die auch Pigmente und oberflächenaktive Mittel enthalten kann, auf und unterwirft diese Schicht dann dem Trocknen und Brennen wie bei dem Zv:ei~Schi ent en-System. Der Vorteil dieses Ein-Schicht-Systenis im Hinblick auf Arbeitskosten liegt auf der Hand.

Die StoffzusaLimensetzung gemäss der Erfindung eignet sich besonders zur Grundierung von Metall-Koch-, -Brat- und -Backgeräten, wie Bratpfannen, für die Beschichtung mit Polytetraflucräthyleii, kann aber auch zur Grundierung von anderen Gegenständen Verwendung finden, die bleibend an die Unterlagen- gebundene Fluorkohlenstoffpolymer-Filme verlangen. Diese Gegenstände· können von Glas oder anderen Materialien gebildet werden, welche die zur Anwendung kommenden Brenntemperaturen vertragen. Z. B. kann die Stoffzusammensetzung geinäss der Erfindung zum Grundieren oder Beschichten von Lagern, Ventilen, Draht, Metallfolie, Boilern, Bohren, Schiffsboden, üfenauskleidungen, Bügeleisen-Grundplatten, Waffeleisen, Eiswürfel-Schalen» Schneeschaufeln und -pflügen, Rutschen, Förderorganen, Zieh-- und fcipritzwerkzeugen, Werkseugen wie Sägen, Feilen und Bohrer, Trichtern und anderen technischen Behältern und Formen verwendet werden.

Das folgende Beispiel, in dem alle feile Gewichtsteile sind, dient der weiteren Erläute:-?ung dor praktischen Durchführung der Erfindung,

B e. i s ρ i e 1

Durch gründliches Misehen von

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Polytetrafluoräthylen-Dispersion, 48,1 Teile wässrig, 60 % Feststoff-Gehalt,

Sol kolloidalen Siliciumdioxid.es 38? 5 " (30 % Jeststoffgehalte, "Ludox" . AS)

. Pigment-Dispersion, weiss, 6,1 "

TiO₂-Gehalt 44,5 %

wurde ein Grundiermittel hergestellt, das auf eine Trockendicke von etwa 0,008 mm auf eine gestrahlte, frittebeschichtete Aluminiumbratpfanne aufgespritzt wurde. Die Pfanne wurde dann 20 Min. bei 232° C gebrannt.

Die erhaltene, grundierte Pfanne erhielt dann eine Deckschicht mit einem Lack der Zusammensetzung:

Polytetrafluoräthylen-Dispersion, 99 ₅ 5 Teile wässrig, i'eststoffgehalt 50 %

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

Zur Auftragung dieser Lackdeckschicht wurde der Lack auf eine Trocken-Dicke von etwa 0,025 ^ über die Grundierung gespritzt und dann 20 Min. bei 400° C gebrannt.

Der anfallende Polytetrafluoräthylen-Überzug haftete gut an der Bratpfanne; auch nach langzeitiger Verwendung war keine Blasenbildung oder Abhebung festzustellen.

Die in einem einzigen Besehichtungsgang aufzutragenden Stoffzusammensetzungen eignen sich besonders zum Überziehen des Äusseren von Metall-Koch-, -Back- und -Bratgeräten. Über die ausgezeichnete Haftung am Metall hinaus ergeben diese Oberflächenschichten eine leichte Reinigung und ausgezeichnete Eigenschaften in Form von Färbung, Glanz, Härte, Wärmebeständigkeit, Schlagfestigkeit und Detergensbeständigkeit.

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Claims

FFD-1866 P a t e η t a ii Sprüche

1.'StoffZusammensetzung mit einem Gehalt

a) von etwa 50 bis 90 %, bezogen auf das Gesamtge-

- wicht der Feststoffe a und b₅ an teilchenförmigem Fluorkohlenstoffpolymeren^

b) von etwa 10 bis 50 fo₃ bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe a und b_? an Sol kolloidalen Silieiumdioxides

und

c) an flüssigem Träger,

dadurch gekennzeichnet., dass das Sol mit Ammoniak stabilisiert ist.

2. Zusammensetzung nach i\ η sprue!! I. gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 70 bis 85 % an Fluorkohlenstoffpolymerem und etwa 18 bi3 25 fo an Kiesalsol.

3. Zusammensetzung nach ÄsisprUGh 1 oder 2₃ dachireh gekeimzeichnet, dass das Fluor-kolilenstoffpolymere Polytetrafluoräthylen ist.

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