DE2448634C2 - Mit einem Fluorkohlenstoffpolymeren überzogener Gegenstand - Google Patents

Mit einem Fluorkohlenstoffpolymeren überzogener Gegenstand

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Description

Mit Fluorkohlensloffpolymeren beschichtete Küchengeräte verschiedenster Art sind seit mehreren Jahren bekannt. Die Hausfrauen bevorzugen solche Kücheneeräie, well Nahrungsmittel daran weniger haften und diese Küchengeräte besser gereinigt werden können.
Gemäß der Erfindung werden Überzüge aus Fluorkohlenstoffpolymeren erhalten für die Beschichtung von Küchengeräten, die dichter und weniger porös sind und wodurch die Geräte dann noch einfacher gereinigt werden können und außerdem die Überzüge ein glänzenderes Aassehen haben.
Man kann diese Vorteile erzielen, indem man anstelle
ίο der üblichen Fluorkohlenstoffpolymer-Überzüge auf Küchengeräten eine Zusammensetzung verwendet, die als Hauptbestandteile ein Fluorkohlenstoffpolymeres, einen polymeren Zusatzstoff mit spezifischen physikalischen Eigenschaften und einen flüssigen Träger enthält.
Die in diesen Zusammensetzungen verwendeten Fluorkohlenstoffpolymeren sind solche von Kohlenwasserstoffmonomeren, die vollständig mit Fluoratomen substituiert sind oder mit einer Kombination von Fluoratomen und Chloratomen. Eingeschlossen in diese Gruppe sind Polytetrafluoräthylen (PTFE), Copolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen in allen Gewichisvcrhäunisseri (FEP) und iluorchloffcohlenstoffpolymere, wie Polymonochlortrifluoräthylen. PTFE wird bevorzugt.
Die verwendeten Fluorkohlenstoffpolymeren sind feinteilig. Die Teilchen sollen klein genug sein, um durch das Ventil einer Sprühpistole zu gehen ohne dieses zu verstopfen und auch klein genug sein, um dem entstehenden Film einen Zusammenhalt zu geben. Im allgemeinen sollen die Teilchen nicht größer sein als etwa 0,35 μ in ihrer größten Dimension.
Obwohl man einen trockenen Puder oder ein Pulver eines Fluorkohlenstoffpolymeren verwenden kann, wird ein Polymeres in Form einer wäßrigen Dispersion bevorzugt. weil es in dieser Form leichter erhältlich 1st. Dispersion von Fluorkohlenstoffpolymeren In organischen Flüssigkelten, die mit Wasser machbar sind, wie Äthanol, lsopropanol. Aceton und Glykoläthyläther können verwendet werden. In allen Fällen dient die Flüssigkeit als Träger für die Zusammensetzung.
Das Fluorkohlenstoffpolvmere Ist Im allgemeinen in den Zusammensetzungen in einer Konzentration von etwa 25 Gew-% bis etwa 95 Gew-%, bezogen auf die Feststoffe aus den gesamten Fluorkohlenstoffpolymeren und den Zusatzpolymeren, vorhanden, vorzugsweise In Mengen von etwa 85 Gew-% bis etwa 95 Gew-% und besonders bevorzugt In Mengen von 85 Gew-% bis etwa 89 Gew.-v
Im weitesten Sinne kann der polymere Zusatzstoff aus
einem depolymerlslerbaren Polyme' η eines äthylenisch ungesättigten Monomeren bestehen, wobei die Depolynerlsatlonsprodukte Im Temperaturbereich von etwa 150 C unterhalb der Schmelztemperatur des verwendeten Fluorkohlenstoffpolymeren bis /u etwa der ZersetzungstemiT;·.·,»:: de; Fluorkohlenstoffpolymeren verdampfen Je näher die Depolymerlsatlonstemperatur und die Verdampfungstemperaiur an der Schmelztemperatur des Fluorkohlenstoffs liegen, um so besser Ist dies
»Depolymerisation« bedeutet den Abbau des Polymeren bis /u einem Punkt, an dem die Abbauprodukte bei den helm Harten des Films verwendeten Temperaturen flüchtig sind. Diese Abbauprodukte können Monomere.
Diniere oder Ollgomere sein.
»Verdampfen« r>eüeuiet die Verflüchtigung der
hi Abbauprodukte und deren Verdampfen aus dem Überzug. Im idealen Falle gehen alle Abbauprodukte aus dem Überzug heraus, aber In der Praxis verbleiben Im allgemeinen geringe, jedoch unbedeutende Anteile
Beispiele für polymere Zusattprodukte, die hler verwendet werden können, sind Polymere äthyleniscb ungesättigter Monomerer, die eine oder mehrere monoäthylenisch ungesättigte Säureeinheiten enthalten.
Typisch für solche äthylenisch ungesättigte Monomeren sind Alkylacrylate und -methacrylate mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen In der Alkylgruppe, Styrol, ot-Methylstyrol, Vlnyltoluol und Glycldylester mit I bis 14 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt werden Alkylacrylate und -methacrylate.
Beispiele für monoäthylenlsch ungesättigte Säuren sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Ithaconsäure und Maleinsäure (oder Maleinsäureanhydrid). Acrylsäure und Methacrylsäure werden bevorzugt.
Die bevorzugte Glycldylesterelnhelt leitet sich von einem Produkt ab, das von der Shell Chemical Company als »Cardura E«-Ester verkauft wird. Dies ist ein gemischter Ester der allgemeinen Formel
R1
/\ Il /
HiC-CH-CH2-O-C-C-Rj
40
worin bedeuten
R1 = CH3
R2 und R3 = Nledrigalkylgruppen;
R1, R2 und Rj enthalten Insgesamt 7 bis 9 Kohlenstoffatome.
Die bevorzugten t olymeren Zusatzstoffe sind:
1. Methylmethacrylat/2-Äti-,ylhex)/crylat/Methacrylsäure-Terpolymere, vorzucswelse Terpolymere Im Gewichtsverhältnis 46-50/48-52/1 4;
2. Butylacrylat/Methylmethacrylat/nCardura E«/Acrylsäure-Quadripolymere. vorzugsweise die Quadripolymere im Gewichisverhältnls 23-27/33-37/21-25/ 15 19:
3. Styrol/Methylmethacrylat/wCardura E«/Acrylsäurequadrlpolymere. vorzugsweise Quadrlpolymere im Gewichtsverhältnis von 28-32/28-32/21-25/15-19 und
4. Methylmethacrylat/Äthylacrylat/Methacrylsäure-Terpolymere, vorzugsweise Teφolymere Im Ge-Wichtsverhältnis 37-41/55-59/1-6.
Der polymere Zusatzstoff Ist im allgemeinen In den Zusammensetzungen In einer Konzentration von etwa 5 Gew-% bis etwa 75 Gew-% bezogen auf die gesamten v> Feststoffe aus dem Fluorkohlenstoffpolymeren und dem polymeren Zusatzstoff und vorzugsweise in Mengen von etwa 5 Gew-% bis etwa 15 Gew-%, wobei ein Verhältnis von etwa 11 bis etwa 15 Gew-% ganz besonders bevorzugt Ist, enthalten.
Diese polymeren Zusatzstoffe können nach allen üblichen und jedem Polymerchemiker bekannten frelradlka-Iischen Polymerisationsmethoden erhalten werden. Die Zusammensetzungen können auch übliche Zusatzstoffe, wie Pigments. Füllstoffe. Mittel für die Fließkontrolle. Weichmacher u. dgl. enthalten, je nachdem, ob dies notwendig oder wünschenswert ist. Diese Zusatzstoffe werden aus den üblichen Gründen In üblicher Welse und In üblichen Mengen zugegeben.
Die Zusammensetzung wird hergestellt. Indem man b5 zunächst das Fluorkohlenstoffpolymere, den polymeren Zusatzstoff und solche üblichen Additive, wie sie verwendet werden. In solchen Mengen, wie sie am besten für den Zweck geeignet sind, auswählt. Dies Ist für den Fachmann ohne Schwierigkelten möglich. Die Herstellung der Zusammensetzung ist dann ganz einfach, indem man die Komponenten gründlich mischt.
Die Zusammensetzung Ist ganz besonders geeignet für die Endbeschlchtung von metallenen Küchengeräten, insbesondere Bratpfannen, aber sie kam» auch für andere Küchengeräte oder für andere Metallgeräte, die eine gleitfähige Oberfläche benötigen, verwendet werden,
in beispielsweise für Lager, Ventile, Drähte, Metallteilen, Boiler, Rohre, Schiffsböden, Ofenauskleidungen, Bügeleisenplatten, Waffelelsen, Eiswürfelschalen, Schneeschaufeln und -pflüge, Rutschen, Förderer, Gesenke, Werkzeuge, wie Sägen, Fellen und Bohrer sowie für Fülltrichter und andere industrielle Behälter und Formen.
HIe Zusammensetzung kann In üblicher Welse aufgetragen werden. Sprühen, Aufrollen, Tauchen oder Auftragen mit einem Spatel sind geeignete Auftragsmethoden, jedoch Ist das Sprühen im allgemeinen die Methode der Wahl. Der zu beschichtende Artikel wird vorzugsweise vorbehandelt, indem man ihn sandbestrahlt, flammbesprüht oder mit einer Frltte überzieht. Der Artikel wird dann mit einer Grundbeschlchtung aus einer Zusammensetzung versehen, wie sie in der US-PS 36 94 392 beschrieben Ist.
Die Zusammensetzung wird bis zu einer Dicke von etwa 0.0127 bis 0.127 mm (trocken) aufgetragen und dann 0,5 bis 30 Mlnut-n bei einer Temperatur von 370 bis 460° C eingebrannt.
Die folgenden Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, jedoch kann von den dort angegebenen Maßnahmen und Merkmalen Im Rahmen der vorliegenden Erfindung abgewichen werden.
Beispiel 1
Eine typische Beschtchtungszusammensetzung gemäß der Erfindung setzt sich wie folgt zusammen, wobei alle Teile Gewichtsteile sind:
(I) Man mischt zusammen 411 Teile
PTFE Dispersion 72 Teile
wäßrig. 60% Feststoffe
Wasser 12 Teile
(2) Man mischt getrennt 6 Teile
Trläthanolamln 40.2 Teile
Oleinsäure 7.2 Teile
Toluol
Dläthylenglycolbut) lather
(3) Man bereitet eine Mahlgrundlage, indem man vermischt und dann in einer Rohrmühle mit Kieselsteinfüllung vermahlt
Wasser 67 Teile Kanalruß 20 Teile Nalrlumpolynaphthallnsulfonat 3 Teile Alumlnlumslllcat 10 Teile
Man mischt (1) und (2) gründlich. Unter Rühren gibt man zu dieser Mischung 90 Teile einer wäßrigen Dispersion mit 40% Feststoffgehalt aus einem Terpolymeren aus Methylmethacrylat/Äthylaerylat/Methacrylsäure Im Gewichtsverhältnis 39/57/4 Dann mischt man 37.2 Teile von (3) zu dieser Mischung unter Rühren. Auf eine frlt-beschlchtete Aluminiumpfanne, die mit einem Primer gemäß US-PS 36 94 392 vorbehandelt war, wird die erhaltene Mischung bis zu einer Dicke von 0,020 bis 0,025 mm (trocken) aufgesprüht. Die Pfanne wird 5 Minuten bei 430° C gebrannt. Man erhält einen glänzenden und dichten Überzug.
Beispiel 2
Beispiel ! wird wiederholt mit der Ausnahme, daß anstelle des dort verwendeten Primers der wie folgt hergestellte verwendet wird:
(I) Man mischt zusammen
PTFE-Dispersion
wäßrig 60% Feststoffe
entionisiertes Wasser
kolloidaler SiO3-SoI
30% Feststoffe in Wasser')
•1.78,76 Teile 130,23TeIIe
327,18TeIIe
Kolloidales Siliciumdioxid mit Aluminium modifiziert und einer Teilchengröße von Ι3-Ι4ιημ und einer spezifischen Oberfläche von 210 bis 230 m:/g und einem Siliciumdioxidgehali. berechnet aus SiO2 von 30'Ό und einem pH bei 25° C von 9,0. »
(2) Man mischt getrennt
Polyätheralkohol (nlcht-lonlsches
oberflächenaktives Mittel) 17,52 Teile
Toluol 34,56 Teile
Dläthylenglycolbutylather 13,36 Teile
Silicon, 60% Feststoffe In Xylol 34,56 Teile
Unter Rühren gibt man 85,52 Teile von (2) Innerhalb von 2 bis 3 Minuten in einem schwachen Strom zu (1). ίο Dann gibt man unter Rühren hinzu
TlO3 (45% Feststoffe in Wasser) 35,46 Teile
und
Kanalruß
(22% Feststoffe In Wasser) 0,85 Teile
Man rührt weitere IO bis 20 Minuten.
Diese Zusammensetzung wird auf eine frlt-beschlchtete Aluminiumpfanne gemäß Beispiel 1 mit einer Dicke von 0,005 bis 0,015 mm (trocken) gesprüht und an der Luft getrocknet.
15

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Ein beschichteter Artikel mit einer Beschichtung aus
(a) einem gehärteten Primer aus
(1) 30 bis 90 Gew.-V bezogen auf die Feststoffgehalte von (1) und (2), eines Polymeren von einem Kohlenwasserstoffmonomeren, welches vollständig mit Fluoratomen substituiert ist oder mit einer Kombination von Fluoratomen und Chloratomen,
(2) 10 bis 70 Gew.-*, bezogen auf die Gesamtfeststoffe von (1) und (2), eines kolloidalen Siliciumdioxids mit einem SiO2-GehaIt von 30% und einem pH von 9,0 bei 25° C, dessen Teilchen mit Aluminiumoxid oberflächenmodifizlert worden sind und eine Teilchengröße von 13 bis 14 πιμ und eine spezifische Oberfläche von 210 bis 230 m2 pro Gramm haben und
(3) einem flüssigen Träger,
wobei der Primer Oberbeschichtet ist mit
(b) einem gehärteten Schlußstrich aus
(4) 25 bis 95 Gew.-%. bezogen auf die Feststoffe von (4) und (5) aus eln^m Polymeren wie in (a)(l).
(5) 5 bl» 75 Gew-%, bezogen auf die Feststoffe von (4) und (5) aus einem Polymeren von äthylenisch ungesättigten Monomeren, welches eine oder mehrere monoäthylenisch ungesättigte Säureeinheiten enthält und
(6) einem flüssigen Träger.
2. Artikel nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß In (b) (5) das äthylenisch ungesättigte Monomere aus einem oder mehreren Alkylacrylaten oder Alkylmethacrylaten mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen In der Alkylgrunpe, aus Styrol, aus α-Meth» !styrol, aus Vlnyltoluol oder einem Glycldylester mit 1 bis 14 Kohlenstoffatomen besteht und die monoäthylenisch ungesättigte Säure Acrylsäure. Methacrylsäure. Fumarsäure, Ithaconsäure. Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid Ist.
.V Artikel nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, dall das Polymere von (b) (5) ein Methylmelhacryldt^Älhylhexylaxrylat/Methacrylsaurc-Terpolymeres ist
4 Artikel nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das (b) (5) Polymere ein Quadrlpolymeres von Butvlacrylat/Methylmethacrylat/nCardura E«/· Acrylsäure Ist
5 Artikel nach Anspruch I. dadurch gekenn/eich net. daß das (b) (5) Polymere ein Styrol/Methylrveihacrylat/nCardura E«/Acrylsäure •Quadrlpolymeres Ist
6. Artikel nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das (bl (5) Polymere ein Methylmeth acrylal/Äthylacrylai/Meihacrylsäure-Terpolymeres
ist.
7 Artikel nach Ansprüchen I bis 6. dadurch gekennzeichnet, da» In (all11 und (b) (4) das Polymere PTFE ist.
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