DE2418302C2 - Beschichtetes Kochgerät bzw. -geschirr und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Beschichtetes Kochgerät bzw. -geschirr und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE2418302C2 DE19742418302 DE2418302A DE2418302C2 DE 2418302 C2 DE2418302 C2 DE 2418302C2 DE 19742418302 DE19742418302 DE 19742418302 DE 2418302 A DE2418302 A DE 2418302A DE 2418302 C2 DE2418302 C2 DE 2418302C2
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Description

und mit einer reduzierten Viskosität von wenigstens 03 (gemessen bei 25° C an einer Lösung des Polysulfone in Dimethylformamid mit 1 g Polysulfon in 100 cm3 Lösung) auf einer äußeren »Nicht-Kochoberfläche«.
2. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kochgeräts bzw. -geschirre nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtung eines aromatischen Polysulfone mit Struktureinheiten der Formel
VsO2-
25
und mit einer reduzierten Viskosität von wenigstens 03 (gemessen bei 25° C an einer Lösung des Polysulfons in Dimethylformamid mit 1 g Polysulfon in 100 cm3 Lösung) auf die äußere »Nicht-Kochoberfläche« des Kochgeräts bzw. -geschirrs aufbringt und danach die Beschichtung einbrennt.
dem Metallteil verbiegen lassen und infolgedessen eine gute Flexibilität haben. Keines der bekannten Materialien, wie z. B. GlasemaiL Polytetrafluorethylen, Siliconpolyester oder Polyphenylensulfid, für die Beschichtung von äußeren »Nicht-Kochoberflächen« weist alle vorstehend erwähnten Eigenschaften in Kombination auf. Bei dem als Material für die Herstellung von hitzebeständigen Beschichtungen bekannten Polytetrafluorethylen muß beispielsweise die Oberfläche des Substrats speziell vorbereitet werden, dama eine angemessene Haftung der Beschichtung erzielt wird.
Aromatische Polysulfone sind als Beschichtungsmaterial im allgemeinsten Sinne bekannt Thermoplastische, aromatische Polysulfone und Verfahren zu deren Herstellung sind aus den GB-PS 10 16 245; 10 60 546; IC 78234; 1109842; 1122 192; 1124 200; 1133561; 1153035; 1153528; 1163332; 1177 183; 1234 301;
12 55 588; i2 65 144; 12 95 584; 12 96 383; 12 98 821 und
13 02 252 sowie der BE-PS 7 41965; der CA-PS 8 47 963; der US-PS 34 32 468; der NL-PS 69 03 070; der DE-PS 19 38 806 und der CH-PS 4 91 981 bekannt.
Die aus den vorstehend erwähnten PS bekannten thermoplastischen, aromatischen Polysulfone haben Struktureinheiten der Formel:
-Ar-SO2-,
in der Ar ein zweiwertiger aromatischer Rest ist, der in der Polymerkette von Einheit zu Einheit (unter Bildung von Copolymeren unterschiedlicher Art) variieren kann. Thermoplastische aromatische Polysulfone haben allgemein zumindest einige Struktureinheiten der Formel:
35
Die Erfindung betrifft ein beschLntetes Kochgerät bzw. -geschirr und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Kochgeräte bzw. -geschirre (nachstehend als »Kochgeräte« bezeichnet), beispielsweise Pfannen, Schüsseln, Dampfkochtöpfe, Bratpfannen, Backbleche, Tiegel und -»o Töpfe, weisen oft eine Schale bzw. einen Topf auf, die bzw. der aus einem Metall wie Gußeisen, Aluminium oder Stahl hergestellt und mit einem Email beschichte? ist. Solche Kochgeräte sind im allgemeinen teuer und neigen zum Abblättern bzw. zur Beschädigung des *5 Emails. Andere Kochgeräte bestehen aus feuerfestem Glas oder einem anderen glasartigen Material, das oft pigmentiert ist; solche Kochgeräte sind ebenfalls im allgemeinen teuer.
Als äußere »Nicht-Kochoberfläche« wird nächste- so hend die äußere Fläche von Kochgeräten, die nicht mit den zu kochenden Speisen in Berührung kommt, bezeichnet. Bei Kochgeräten, deren äußere »Nicht-Kochoberfläche« beschichtet ist, sollte diese Beschichtung eine hervorragende Hitzbeständigkeit und auch eine gute Beständigkeit gegenüber einer offenen Erdgasflamme haben, sehr gut an der unbehandelten Substratoberfläche (worunter beispielsweise die Oberfläche eines Topfes oder einer Schale zu verstehen ist, auf den bzw. die die Beschichtung aufgebracht wird) haften, so daß keine aufwendige Vorbehandlung des Substrats erforderlich ist, und sehr klar sein, damit der Farbton von Pigmenten gut zur Geltung kommt. Kochgeräte werden oft durch Ausstanzen aus einem Metallteil hergestellt, wobei die Beschichtung der « äußeren »Nicht-Kochoberfläche« zweckmäßigerweise vor dem Ausstanzen auf das Metallteil aufgebracht wird. Diese Beschichtung muß sich deshalb zusammen mit SO2-
in der Y Sauerstoff oder Schwefel oder ein Rest eines aromatischen Diols wie 4,4'-Bisphenol ist. Ein im Handel erhältliches Beispiel (Imperial Chemical Industries Limited) für ein solches Polysulfon enthält Struktureinheiten der Formel:
-SOj —
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein beschichtetes Kochgerät bzw. -geschirr zur Verfugung zu stellen, das an seiner äußeren »Nicht-Kochoberfläche« eine Beschichtung aufweist, die eine hervorragende Hitzebeständigkeit und auch eine gute Beständigkeit gegenüber einer offenen Erdgasflamme hat, sehr gut an der unhehandelten Substratoberfläche anhaftet, so daß keine aufwendige Vorbehandlung des Substrats erforderlich ist, sehr klar ist und infolgedessen den Farbton von Pigmenten gut zur Geltung kommen läßt, eine ausgezeichnete Flexibilität hat und mit vergleichsweise geringen Kosten hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete, beschichtete Kochgerät bzw. -geschirr gelöst.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in dem im Patentanspruch 2 gekennzeichneten Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kochgeräts bzw. -geschirrs.
Das im Rahmen der Erfindung zur Beschichtung eingesetzte, aromatische Polysulfon sollte zumindest vor der Beschichtung thermoplastisch sein.
24 18 3Q2
Die beigefügte F i g. 1 zeigt einen Schnitt eines Metalltiegels, dessen äußere »Nicht-Kochoberfläche« gemäß der Erfindung mit aromatischem Polysulfon beschichtet ist. F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt des Tiegels gemäß F i g. t in vergrößertem Maßstab. s
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Metalltiegel 1 weist demnach an seiner äußeren Mantelfläche eine Beschichtung 2 aus pigmentiertem aromatischen Polysulfon auf. Auf diese Beschichtung 2 ist eine sich farblich abhebende Musterschicht 3 aufgedruckt i<>
Die Beschichtung der »Nicht-Kochoberfläche« der erfindungsgemäßen Kochgeräte kann, wie beim vorliegenden Beispiel, Teile wie z. B. die Mantelfläche eines Elektrotopfes bedecken oder — je nach Endgebrauch des Kochgeräts — auch auf Boden und Seitenwand π vorgesehen sein.
Die aromatischen Polysulfone, die die Beschichtung der erfindungsgemäßen Kochgeräte bilden, können zur Verbesserung der Haftung an der Oberfläche der Kochgeräte reaktive Endgruppen wie Hydroxylgruppen enthalten. Solche aromatischen Polysulfone werden in der N L-Patentanmeldung 71 -08 26C beschrieben.
!n der Beschichtung des erfindungsgemäßeu Kochgeräts ist vorzugsweise ein Pigment enthalten. Geeignete Pigmente sind bei den Kochtemperaturen and den 2~> Temperaturen, bei denen das aromatische Polysulfon nach der Beschichtung behandelt wird, (wenn eine solche Behandlung stattfindet) beständig. Zu geeigneten Pigmenten gehören beispielsweise Titandioxid, Ruß oder cadmiumhaltige Pigmente. jo
Das aromatische Polysulfon kann auch mit 5 bis 0,01 Gew.-% (bezogen auf die erhaltene Mischung) eines Mittels vermischt werden, durch das beim Aufheizen das Molekulargewicht des Polysulfons erhöht werden kann, beispielsweise mit Schwefel und Schwefelverbindungen r, wie aliphatischen und aromatischen Disulfiden und Bisthiolen. Nach dem Aufbringen einer solchen Mischung wird die Beschichtung zur Erhöhung des Molekulargewichts und somit zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit des Polysulfons auf eine Temperatür von 300 bis 4500C erhitzt.
Eine ähnliche Erhöhung des Molekulargewichts kann durch Bestrahlung des aufgebrachten Polysulfons mit ionisierender Strahlung wie z. B. ^-Strahlung, Elektronenstrahlen oder UV-Strahlung bei Temperaturen bis v-> zu 400° C, vorzugsweise unter nachfolgender weiterer Erwärmung auf eine Temperatur vor, 300 bis 450° C, wie in der NL-Patentanmeldung 71-17 565 beschrieben, erreicht werden. Eine ähnliche Erhöhung des Molekulargewichts wird beim Erwärmen von aromatischen >» Polysulfonen mit reaktiven Endgruppen wie Hydroxyl-Endgruppen in Gegenwart von Sauerstoff, zweckmäßigerweise Luft, beobachtet.
Eine Erhöhung des Molekulargewichts führt im allgemeinen zu einer verbesserten Widerstandsfähigkeit beim Abwaschen oder (ggf. automatischem) Geschirrspülen und verhindert ein Erweichen und Fließen der Beschichtung im Falle von Überhitzungen.
Das ggf. mit einem Pigment vorgemischte, aromatische Polysulfon kann durch verschiedene Verfahren auf &o eine äußere »Nicht-Kochoberfläche« aufgebracht werden. So kann das aromatische Polysulfon aus einer Lösung, die ggf. dispergiertes Pigment enthält, aufgebracht und das Kochgerät beispielsweise durch Besprühen oder Tauchen mit nachfolgender Abdamp-65 fung des Lösungsmittels beschichtet werden. Als Lösungsmittel wird vorzugsweise ein Lösungsmittel verwendet, das eine Polysulfoniösung mit langer Topfzeit ergibt Beispiele für solche Polysulfonlösungen sind Mischungen von Cyclohexanon (15 bis 20 VoL-Teile), Methyläthylketon (4 bis 7 Vol.-Teile) und Dimethylsulfoxid (1 bis 3 Vol.-Teile) mit 5 bis 25 g des aromatischen Polysulfons in 100 cm3 Lösung. Das Polysulfon kann durch Wirbelbettverfahren oder durch Aufsprühen von Polysulfonteilchen (vorzugsweise in einem Gas) gegen die zu beschichtende »Nicht-Kochoberfläche«, während diese über der Erweichungstemperatur des Polysulfons gehalten wird, aufgebracht werden. Alternativ kann eine Masse oder Paste des aromatischen Polysulfons auf die »Nicht-Kochoberfläche« oder Teile davon durch Druckverfahren wie Siebdruck aufgedruckt werden. Durch solche Druckverfahren oder durch selektives »Ätzen« oder Weglösen ausgesuchter Teile der Beschichtung können auch Muster erzeugt werden. Wenn die anfängliche Beschichtung jedoch kein Pigment enthält, muß das Pigment natürlich in einer nachfolgenden Stufe hinzugefügt werden, wenn eine pigmentierte, gemusterte »Nicht-iCochoberfläche« erhalten werden soll.
Das Kochgerät kann aus KCitali, z. B. Eisen, Aluminium oder Stahl, oder aus Xeramik bzw. wärmebeständigen, nicht-metallischen Materialien wie Glas, Töpfereimaterialien oder Porzellan hergestellt werden.
Beispiel 1
Ein aromatisches Polysulfon mit Struktureinheiten der Formel
und einer reduzierten Viskosität von 0,52 (gemessen bei 25°C an einer Lösung in Dimethylformamid mit 1 g Polysulfon in 100 cm3 Lösung) sowie mit 1 Hydroxyl-Endgruppe pro 100 Struktureinheiten wurde nach einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel 1 der NL-Patentanmeldung 71-08 260 beschrieben hergestellt
Eine Probe (100 g) des Polysulfons wurde in Dimethylformamid (300 cm3) gelöst. Die äußere »Nicht-Kochoberfläche« einer Aluminiumpfanne von 10 cm Tiefe und 20 cm Durchmesser wurde durch Eintauchen der Pfanne in die Polysulfoniösung beschichtet. Die erhaltene Beschichtung wurde durch 1 stündiges Aufheizen in einem Ofen von 150" C mit Luftzirkulation und 30minütiges Erhitzen in einem Unterdruckofen (etwa 13 mbar) bei 150° C getrocknet. Anschließend wurde die Beschichtung 30 Minuten lang in einem Ofen bei 35O0C eingebrannt. Die Reschichtung hatte eine Dicke von etwa 150 μπι.
Die Pfanne wurde 2 Monate lang in einer normalen Hausiialtsküche verwendet, wobei die Pfanne auch 6 Minuten lang ohne Inhalt in einer mittleren Erdgasflamme erhitzt wurde. Die Beschichtung war danach noch in gutem Zustand.
Beispiel 2
Eine Probe (100 g) des in Beispiel 1 beschriebenen Polysulfons wurde in einer Cyclohexanon (18 Vol.=Tei= Ie). Methyläthylketon (5 Vol.-Teile) und Dimfcthylsulfoxid (2 Vol.-Teile) enthaltenden Lösungsmittelmischung unter Bildung einer Lösung, die in 100 cm3 25 g Polysulfon enthielt, gelöst. Cadmiumrot (2 g; hellrot) wurde sorgfältig in die Lösung eingerührt. Eine Aluminiumpfanne wurde damit beschichtet und die
Beschichtung getrocknet, wobei die in Beispiel 1 beschriebene Verfahrensweise angewandt wurde. Vor dem Einbrennen wurde die Beschichtung durch Siebdruck unter Verwendung einer eine Probe des gleichen Polymeren (25 g). Titandioxid (25 g) und Dimethylformamid (50 g) enthaltenden Druckpaste bedruckt. Die aufgedruckte Schicht wurde durch 1 .stündiges Erhitzen in einem Ofen mit Luftzirkulation bei 150° C getrocknet. Die beschichtete und bedruckte Pfanne wurde dann 30 Minuten lang bei 3500C gebrannt.
Das Verhalten der Pfanne war dem Verhalten der in Beispiel 1 beschriebenen Pfanne ahnlich.
Beispiel 3
Ein thermoplastisches, aromatisches Polysulfon mit Struktureinheiten der Formel
-SO,-
wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 3 der GB-PS 11 55 035 beschrieben hergestellt. Das Polysulfon hatte eine reduzierte Viskosität von 0,40 bei 25" C in Dimethylformamid (1 Gew./Vol.-°/o). Eine Probe (49.5 g) des Polysulfons und elementarer Schwefel (0.5 g) wurden in Dimethylformamid (200 cm1) bei 1001C gelöst. Die Lösung wurde zur Beschichtung der äußeren »Nicht-Kochoberfläche« einer Aluminiumpfanne von 10 cm Tiefe und 20 cm Durchmesser verwendet. Die Beschichtung wurde durch I stündiges Aufheizen auf 1501C und anschließendes. 15minütiges Erhitzen auf 350"C getrocknet. Die Beschichtung war in Dimethylformamid unlöslich und hatte selbst nach wiederholtem Erhitzen ein ausgezeichnetes Verhalten und Aussehen.
Beispiel 4
Eine Lösung des aromatischen Polysulfons (25 g) von Beispiel I in Dimethylformamid (100 cm1) wurde auf eine ähnliche Aluminiumpfanne wie in Beispiel 1 beschrieben aufgestochen. Das aromatische Polysulfon wurde bei Raumtemperatur mit einem Elektronenstrahl aus einem Beschleuniger mit einer Bogenspannung von 500 keV zur Erzielung einer Dosis von l,00M)/kg bestrahlt. Beim Erhitzen auf 250°C zeigte die Beschich-'Uf." kein PÜeQen Währen*^ Hip Rpsrhirhtiinu pjnpr ähnlich, aber ohne nachfolgende Bestrahlung beschichteten Pfanne beim Erhitzen auf 25O1C ein Fließen des Polysulfons zeigte. Das Verhalten der Beschichtung konnte durch Erwärmen während der Bestrahlung oder anschließend daran verbessert werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Beschichtetes Kochgerät bzw. -geschirr, gekennzeichnet durch eine Beschichtung eines aromatischen Polysulfone mit Struktureinheiten der Formel
-SO2-
10
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