DE2249862B2 - Wäßriges Überzugsmittel für Metalloberflächen aus einer Dispersion eines Fluorkohlenstoffharzes und einer Emaillefritte vom Schmelzpunkt höher als 400 Grad C - Google Patents

Description

3 4

gemäßen Überzugsmittel ein Überzug erhalten wird, können auch in Form der Metasilicate dieser Metalle

der auf seiner Oberfläche Unebenheiten, hervorgerufen eingebracht werden.

durch die kantigen Frittenteilchen, aufweist, die die Das erfindungsgeinäße bevorzugte und am häufignichthaftenden Eigenschaften der Oberfläche beträcht- sten eingesetzte Fluorkohlenstoffharz ist Polytetralich vermindern. Gerade jedoch die kantige Oberfläche 5 fluoräthylen, wobei man jedoch auch fluorhaltige der verwendeten Emaillefrittenteilchen trägt nicht Mischpolymerisate, wie Polyfiuoräthylen-Propylenzuletzt auch dazu bei, eine bemerkenswerte Abrieb- Mischpolymerisate und Polyäthylen-Tetrafluoräthylenfestigkeit der Überzüge zu erhalten. Mischpolymerisate, verwenden kann.

Die in dem erfindungsgemäßen Überzugsmittel Überzüge aus dem erfindungsgemäßen Uberzugs-

verwendete Emaillefritte weist vorzugsweise eine io mittel können auch mit Pigmenten gefärbt werden.

Schmelztemperatur zwischen 500 und 600⁰C auf. Die Hierzu kann man die Pigmente mit dem Schlicker

verwendete Fritte ist frei von Metallen, deren Schmelz- verreiben, um die Korngröße desselben auf den

punkt unterhalb 400⁰C liegt, und insbesondere auch gewünschten Wert zu bringen, sie in die Mischung

frei von Blei. aus dem Schlicker und dem Fluorkohlenstoffharz

Durch die Verwendung eckiger bzw. kantiger 15 einbringen oder mit der Dispersion des Fluorkohlen-

Emaillef rittenteilchen in dem erfindungsgemäßen Über- Stoffharzes vermischen.

zugsmittel kann das Fluorkohlenstoffharz gut an- Das erfindungsgemäße Überzugsmittel wird auf die

haften, so daß die Teilchen nicht durch Druck- gesamte Oberfläche mindestens einer Seite der zu

einwirkung, z. B. mit einem Spatel unter Beeinträchti- überziehenden Metallplatten, -scheiben oder -zu-

gung der Überzugsqualität verschoben werden können, ao schnitte derart aufgebracht, daß sich ein nicht unter-

Verwendet man hingegen an Stelle der kantigen brochener Überzug ergibt, dessen Dicke, wie vorstehend

Teilchen Kügelchen, so können diese unter Druck- angegeben, vorzugsweise zwischen 30 und 60 μ liegt,

einwirkung verschoben werden. Die Haltbarkeit des Diese Auftragung kann mit Hilfe sämtlicher geeigneter

Überzuges wird zusätzlich dadurch verstärkt, daß die Vorrichtungen, z. B. von Pinseln, Schwämmen oder

Körnchen der Fritte di:s erfindungsgemäßen Überzugs- as Druckluftpistolen, erfolgen.

mittels eine Korngröße ähnlich der der Fluorkohlen- Die Zusammensetzung wird anschließend bei 70 bis

stoffharzleüchen besitzen. 90⁰C, z. B. mit Hilfe von heißer Luft oder Infrarol-

Zweckmäßigerweise beträgt die Gesamtdicke des strahlen, getrocknet. Die Trocknungsdauer wird derart

Überzugs 30 bis 60 μ, vorzugsweise 30 bis 35 μ, um bemessen, daß eine vollständige Verdampfung des

eine statistische Verteilung der Körnchen der Emaille- 30 gesamten, in der wäßrigen Suspension enthaltenen

fritte zu erreichen, wobei im Mittel drei Frittekörnchen, Wassers sichergestellt ist. Nach dem Trocknen wird

die vollständig mit Fluorkohlenstoffharz umhüllt sind, die Zusammensetzung durch Einbringen in einen

übereinanderliegen. Eine derartige Dicke gestattet auch Ofen bei einer Temperatur von etwa 400⁰C während

eine gute WirmeÜbertragung durch den Überzug 10 bis 15 Minuten gesintert.

hindurch. 35 Wegen der kantigen Form der Emaillefrittenteilchen

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die maximale Dicke und deren Korngrößenverteilung ist es auch wesentlich, des Gesamtüberzuges, die man ohne Risiko einer daß die Emaillefritte frei von Metallen mit einem Rißbildung des Überzuges nach dem Sintern des Schmelzpunkt unterhalb 400⁰C ist, um zu verhindern, Fluorkohlensloffpolymerisates erreichen kann, 60 μ daß während des ziemlich genau bei 400° C ablaufenbeträgt. Wenn man Überzüge mit einer Dicke von 40 den Sinterns diese Metalle schmelzen und die Körnmehr als 60 μ erhalten will, muß man das Überzugs- chen der Emaillefritte durch Einwirkung der Schwermaterial in mehreren Ansätzen aufbringen, wobei kraft in die unteren Beteiche der Uberzugszusammenman zwischen der ersten und der zweiten Auftragung setzung mitreißen. Hierdurch würde die gleichmäßige und zwischen zwei aufeinanderfolgenden weiteren statistische Verteilung der Körnchen innerhalb des Auftragungen das Material in den Ofen einbringen 45 Fluorkohlenstoffpolymerisates zerstört werden,
muß, in dem die zuletzt aufgetragene Schicht gesintert Durch Anwendung des vorstehend beschriebenen wird. Eine zu große Schichtdicke schadet jedoch der Verfahrens kann man aus den überzogenen Metallguten Wärmeübertragung durch den Überzug auf teilen, z. B. durch bekannte Tiefzieh- oder Stanzdie zu garenden Nahrungsmittel. verfahren, Gegenstände jeglicher Art, insbesondere

Die zu der wäßrigen Suspension der Emaillefritte 5° Kochgerätschaften, herstellen.

bzw. zu dem »Emaillefritten-Schlicker« gefügten Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Bestandteile, nämlich Natrium- und Kaliumsilicat, . I₁

Kaliumhydroxyd und Borsäure, wirken als Zer- Beispiel 1

kleinerungs- und Härtungsmittel. Sie dienen auch als Man stellt einen Schlicker der folgenden Zusammen-

Suspensionsmittel für die zerkleinerte Fritte, wodurch 55 setzung her:
die Viskosität der Suspension vor dem Einbringen in

den Ofen reguliert wird. Die Borsäure und das Kalium- Emaillefritte, bestehend aus 22,2 %

hydroxyd dienen insbesondere dazu, die Befeuchtung Na₂O, 7,2% K₂O, 32,1% SiO₈, 7,7%

des Aluminiums mit dem Schlicker zu erleichtern und Al₂O₃, 19,9% B₂O₃, 5,8% Sb₂O₃,
den pH-Wert von Schlickern zum Überziehen von 60 2,3% NaF, 1,6% AlF₃ und 1,2%

Aluminium auf einen Wert zwischen 10 und 11 zu CaF₂ 1000 g

bringen. Der pH-Wert kann somit auf den Wert einer Natriumsilicat (33%ig in Wasser) l

Polytetrafiuoräthylen-Dispersion, die mit dem Schlicker 1 Teil I -„

vermischt wird, der zwischen 9,5 und 11 liegt, gebracht Kaliumsilicat (33%ig) in Wasser) | ^g

werden. In dieser Weise gelingt es auch leicht, den 65 3 Teile J

Schlicker mit einer Polytetrafluoräthylendispersion zu Kaliumhydroxyd 10 g

vermischen. Die insbesondere zur Zerkleinerung der Borsäure 40 g

Emaillefritte dienenden Natrium- und Kaliumsilicate Wasse.- 35Oe

Man vermahlt die Materialien ζ. B. in einer Kugelmühle aus Porzellan mit hoher Dichte, bis man gemäß der DIN-Vorschrift 1.171-E 130 auf dem Kugelstumpfsieb von Bayer mit 16 900 Maschen pro cm² einen Feinheitsgrad von 0,1 erreicht hat.

Nachdem man diesen Feinheitsgrad erreicht hat, vermischt man den Schlicker mit einer wäßrigen Dispersion von Polytetrafluorethylen unter Einhaltung der folgenden Mengenverhältnisse:

Wäßrige Dispersion von Polytetrafiuoräthylen mit einem Trockengehalt

von 60% 1000g

Schlicke? 250 g

Diese Zusammensetzung bringt man mit Hilfe einer Spritzpistole oder in anderer Weise auf eine Aluminiumscheibe auf, die zuvor durch Sandstrahlen oder vorzugsweise durch chemischen Angriff mit Chlorwasserstoffsäure aufgerauht wurde. Man trocknet zur Entfernung der flüssigen Phase bei etwa 80 bis 90⁰C und sintert dann im Ofen bei 400° C

Man erhält einen ausgezeichneten nichtklebenden Überzug mit guter Abriebfestigkeit.

Beispiel 2

Man stellt einen Schlicker der folgenden Zusammensetzung her:

Emaillefritte, bestehend aus 20,3% Na,O, 5,0% K₂O, 3,0% Li₂O, 21,9% SiO,, 5,4% Al₂O₃, 24,0% B₂O₃, 5% Sb₂O₃, 1% CaF₂, 6% ZnO und 8,4%

LiF 1000 g

Natriumsilicat (33%ig in Wasser) Ί

ITeil

Kaliumsilicat (33 "/„ig in Wasser) ^xug

3 Teile J

Kaliumhydroxyd 10 g

Borsäure 40 g

Wasser 300 g

Das Verreiben und die weiteren Verfahrensschritte werden in gleicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, wobei man jedoch 1000 g einer wäßrigen Dispersion von Polytetrafluoräihylen mit einem Trockengehalt von 60% mit 500 g Schlicker vermischt.

Man erhält einen ausgezeichneten nichtklebenden Überzug mit guter Abriebfestigkeit.

Der Überzug kann mit Pigmenten gefärbt werden.

Gute Ergebnisse erhält man außer mit den in den Beispielen angegebenen Fritten mit Frittenzusammensetzungen, die eine Mischung von Metalloxyden, wie ίο SiO₂, B₂O₃, TiO₂, ZnO, Alkalimetalloxyden und/oder Aluminiumoxyd, enthalten. Besonders geeignete Fritten weisen a'e folgende Zusammensetzung auf:

SiO₂ 30 bis 45%

B₂O₃ 0 bis 10%

LiO₂ + Na₂O + K₂O 25 bis 35 %

TiO, 15 bis 30%

Al₂O₃ 0 bis 10%

Es können auch andere Oxide, wie ZrO₂, SnO₂, ZnO, CaO oder P₂O₅, in Mengen von 0 bis 10% in die Zusammensetzung eingearbeitet werden.

Insbesondere haben sich auch die nachstehend angegebenen drei Formulierungen für Emaillefritten als geeignet erwiesen:

	Formel	Nr. 2	Nr. 3
	Nr. 1	17,8	24,8
Na2O	16,8	3,9	3,7
K,0	3,7
Li2O	—	22,3	21,5
SiO2	21,0	—	1,0
Al2O3	5,9	35,6	19,6
B2O3	33,66	5,1	4,9
Sb2O3	4,8	8,6	11,0
NaF	8,0	5,7	7,0
AlF3	5,4	1,0	1,5
CaF2	0,8		4,0
ZnO
LiF

Claims (2)

ι <— 2 durch Abscheiden von Metallen, Legierungen oder Patentansprüche: Oxiden von Metallen, wie Aluminium, oder durch Aoscheidung von Cermets auf die Metalloberfläche.

1. Wäßriges Überzugsmittel für Metallober- Derartige Zwischenschichten werden in der Praxis flächen aus einer Dispersion eines Fluorkohlen- ₅ durch Aufsprühen der genannten Materialien mit stoffharzes und einer Emaillefritte vom Schmelz- Hilfe einer Hammen- oder Plasma-Pistole aufgetragen, punkt höher als 400°C, dadurch gekenn- Diese verschiedenen Verfahren sind jedoch äußerst zeichnet, daß es die Emaillefritte in Form kostspielig. Weiterhin ist in vielen Fällen das Vereines zusätzlich Natrium- und Kaliumsilicat, binden des Fluorkohlenstoffharzes mit der harten Kaliumhydroxyd und Borsäure enthaltenden ₁₀ Schicht nicht leicht, und es ist häufig schwierig, eine Schlickers enthält, wobei die Emaillefritte in der Schicht auszubilden, die den angestrebten Porositäts-Zusammensetzung in einer Menge zwischen 10 und grad und gleichzeitig eine geeignete Härte aufweist. 30 Gewichtsprozent vorliegt, die Emaillefritten- Aus der französischen Patentschrift 15 36 889 ist teilchen kantig sind und eine Korngröße zwischen ein Verfahren bekannt, daß darin besteht, daß man 3 und 20 μ und im Mittel von 8 μ besitzen und ₁₅ auf der Metalloberfläche eine einzige Schicht aus der Fluorkohlenstoffharzanteil 50 bis 30 Gewichts- glasigen Kügelchen mit einem Durchmesser von etwa prozent beträgt. 10 bis 500 μ derart aufbringt, daß etwa 15 Kügelchen

2. Überzugsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch pro cm² vorhanden sind. Diese Kügelchen werden gekennzeichnet, daß die Emaillefritte die folgende durch ein sie bedeckendes Bindemittel fixiert, das Zusammensetzung aufweist: ₂₀ seinerseits mit einer wäßrigen Dispersion von Fluoric ,_n, · ₄r_V kohlenstoffharzteilchen überzogen wird. Dieses Ver-

Z?Z? Ob 10V fahren ist jedoch äußerst umständlich und wenig

ffn Γ μ,' r\ Ί' ν r\ ->* J! is w arbeitsintensiv, da es schwierig ist, eine gleichmäßige

LiO₂ + Na₂O + K₂O 25 bis 35% Verteilung der Kügelchen auf der Metalloberfläche

λ Λ η hi« 10 V 25 ^zu erreichen. Schließlich ist in bestimmten Ländern

^¹^^{3 u /o} die Verwendung von Chromsäure und Chromaten

wobei auch andere Oxyde, insbesondere ZrO₂, bei der Herstellung von Küchengerätschaften aus SnO₂, ZnO, CaO oder P₂O₅ in Mengen von gesundheitlichen Gründen nicht zugelassen.
0 bis 10% in die Zusammensetzung eingearbeitet Aus der schweizerischen Patentschrift 3 90 740 ist

sein können. ₃o die Schaffung haftfester Polytetrafluoräthylenüberzüge

auf Metallen, Glas oder Keramik, die Alkali- und Erdalkalisilicate oder auch Emaillefritten enthalten, bekannt. Die nach dieser Patentschrift erhältlichen

Die Erfindung betrifft Fluorkohlenstoffharz ent- Oberflächenüberzüge lassen jedoch insbesondere in haltende Zusammensetzungen zur Ausbildung von 35 bezug auf ihre Abriebfestigkeit und ihrer nicht-Überzügen mit nichthaftender Oberfläche auf metal- klebenden Eigenschaften zu wünschen übrig,
lischen Oberflächen, wie Aluminiumscheiben. Ziel der Erfindung ist es, ein Überzugsmittel

Seit 1956 wurden in steigendem Maße Überzüge bereitzustellen, das die billige Herstellung von Küchenauf der Grundlage von Fluorkohlenstoffpolymerisaten gerätschaften mit abriebbeständigen und nichttoxials Überzüge mit nichthaftender Oberfläche für 40 sehen sowie auch nichthaftenden Oberflächen erlaubt Küchengerätschaften entwickelt. Diese Überzüge ha- und das ohne die Ausbildung einer Zwischenschicht ben weltweites Interesse gefunden, seit durch das in aufgebracht wird.

der französischen Patentschrift 11 20 749 beschriebene Gegenstand der Erfindung ist ein wäßriges Über-

Verfahren eine sichere Fixierung dieser Überzüge auf zugsmittel für Metalloberflächen aus einer Dispersion verschiedenen Metallen, wie insbesondere Aluminium 45 eines Fluorkohlenstoffharzes und einer Emaillefritte und Aluminiumlegierungen, möglich wurde. Hiernach vom Schmelzpunkt höher als 400° C, das dadurch wird durch eine zuvor durchgeführte chemische gekennzeichnet ist, daß es die Emaillefritte in Form Behandlung der Metalloberfläche auf dieser eine eines zusätzlich Natrium- und Kaliumsilicat, Kaliumporöse Haftschicht ausgebildet. Dann kann man das hydroxyd und Borsäure enthaltenden Schlickers entreine Fluorkohleiistoffpolymerisat mit dieser Ober- 50 hält, wobei die Emaillefritte in der Zusammensetzung fläche verbinden. in einer Menge zwischen 10 und 30 Gewichtsprozent

Es sind weitere Verfahren zum dauerhaften Auf- vorliegt, die Emaillefrittenteilchen kantig sind und bringen derartiger Überzüge beschrieben worden, die eir.e Korngröße zwischen 3 und 20 μ und im Mittel darin bestehen, daß man zu einer Dispersion des von 8 μ besitzen und der Fluorkohlenstoffharzanteil ; Fluorkohlenstoffharzes verschiedene chemische Haft- 55 50 bis 30 Gewichtsprozent beträgt.

j mittel zusetzt. Verfahren dieser Art sind insbesondere Aus diesen Zahlenwerten ergibt sich, daß man eine

S Gegenstand der französischen Patentschriften 10 20 903, bevorzugte Uberzugszusammensetzung, ausgehend von

J 15 36 986, 15 37 129, 13 86 898 und 20 24 171. einer wäßrigen Suspension, erhalten kann, die insge-

Die gemäß diesen Verfahren ausgebildeten Über- samt 60% wasserfreie Produkte und 40% Wasser

! züge besitzen jedoch alle den Nachteil, daß ihre 60 enthält.

• Abriebfestigkeit nur unzureichend den Gebrauchs- Durch Vergleichsversuche konnte gezeigt werden,

: bedingungen von Küchengeräten entspricht. daß das erfindungsgemäße Überzugsmittel zu harten,

Zur Überwindung dieser Nachteile wurden Mehr- nichthaftenden Überzügen mit einer ausgezeichneten schichtüberzüge vorgeschlagen, bei denen eine poröse, Abriebfestigkeit und hoher Dichte führt, die Uberhäufig als »harte Grundlage« bezeichnete Schicht auf 65 zügen aus Überzugsmitteln ohne die erfindungsdas Metall des Gegenstands aufgebracht wird, die wesentlichen Merkmale überlegen sind. Dieses Ergebdann mit dem Fluorkohlenstoffharz überdeckt wird. nis war unter anderem insofern überraschend, als man In der Praxis erhält man diese harten Grundlagen hätte annehmen können, daß mit dem erfindungs-