DE2744783A1 - Grundiermittel und dessen verwendung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Fluorpolymer-Grundiermittel, die zum Beschichten von Substraten geeignet sind, besonders Copolymere
auf der Basis von Äthylen und eines Comonomers aus der Gruppe
Chlortrifluoräthylen,,Tetrafluoräthylen und Gemischen hiervon.
Copolymere von etwa 40 bis 60 Mol-% Äthylen und entsprechend
etwa 60 bis 40 Mol-% Chlortdfluoräthylen, Tetrafluoräthylen
und Gemischen hiervon sind bekannt, wie beispielsweise aus der US-PS 3 847 881. Wie dort beschrieben ist, können solche
Copolymere 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropen enthalten,
um ihre Beständigkeit gegen Brüche unter Spannung zu verbessern. Wie in der US-PS 3 624 250 beschrieben ist, können solche
Copolymere auch bestimmte Vinylmonomere enthalten, um ihre Beständigkeit
gegen Bruch bei Beanspruchung zu verbessern. Solche Copolymere v/urden als brauchbar zum Beschichten von Gegenständen
nach der Pulverbeschichtungsmethode vorgeschlagen. Es wurde jedoch gefunden, daß die Haftung zwischen solchen Copolymerüberzügen
und dem darunterliegenden Substrat, besonders im Falle von Metallsubstraten, zu schwach für bestimmte Anwendungen
ist, besonders für jene mit harten Bedingungen. Die US-Patentanmeldung Serial-No. 561 012 vom 27. Mai 1975 beschreibt Grundierüberzüge
für solche Copolymere, die etwa 1 bis 40 Gew.-% eines Oxids von Kobalt, Nickel, Mangan, Chrom, Zinn, Molybdän,
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VJoIfram oder Gemischen hiervon enthalten. Auf den Inhalt
dieser Anmeldung wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Obwohl solche Grundierüberzüge wirksam für das Binden solcher
Copolymere an Metall und andere Substrate sind, wurde doch gefunden, daß dann, wenn man sie lange Zeit hoher Temperatur
bei feuchter Umgebung aussetzt, die Bindungsfestigkeit beschichteter Gegenstände wesentlich abnimmt. Es wäre erwünscht,
ein Grundierüberzugsmittel und beschichtete Gegenstände
auf der Basis eines solche Copolymers mit verbesserter Bindefestigkeit bei hoher Temperatur und feuchter Umgebung
zu bekommen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung bekommt man Copolymere von Äthylen, eines halogenierten Copolymers aus der Gruppe
Tetrafluoräthylen und/oder Chlortrifluoräthylen und mit O bis
10 Mol-% eines zusätzlichen Monomers, das aus 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropen
und/oder einem Vinylmonomer, das frei von telogener Aktivität ist und eine Seitenkette mit wenigstens
zv/ei Kohlenstoffatomen, die aromatischer Natur ist oder ihre Elememte nur durch eine Einfachbindung miteinander verbunden
hat, liefert, besteht, wobei die Copolymere etwa 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eines Epoxyharzes und
etwa 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eines Oxids von Kobalt, Nickel, Mangan und/oder Wolfram enthalten.
Solche Zusammensetzungen sind besonders brauchbar als Grundier-
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mittel für Substrate, wie Metalle, vorzugsweise in Verbindung mit einer darüberliegenden Schicht solcher Copolymere. Nach
einer anderen Ausführungform der Erfindung bekommt man beschichtete
Gegenstände, die ein Subtrat, einen darauf aufgeschmolzenen Grundierüberzug,der ein Copolymer von Äthylen,
eines halogenierten Comonomers der Gruppe Tetrafluoräthylen
und/oder Chlortrifluoräthylen und mit 0 bis 10 Mol-% eines
zusätzlichen Monomers, bestehend aus 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropen
und/oder einem Vinylmonomer , das frei von telogener Aktivität ist und eine Seitenkette mit wenigstens
zwei Kohlenstoffatomen, die aromatisch ist oder ihre
Elemente ausschließlich über eine Einfachbindung miteinander verbunden hat, ergibt, und etwa 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf
die Gesamtzusammensetzungen, eines Epoxyharzes und etwa 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eines Oxids
umfaßt vonKobalt, Nickel, Mangan und/oder Wolfram»iowie einen mit dem
Grundiermittelüberzug verschmolzenen Außenüberzug umfassen, welcher letzterer ein Copolymer von Äthylen, eines halogenierten
Copolymers aus Tetrafluoräthylen und/oder Chlortrifluoräthylen und 0 bis 10 Mol-% eines weiteren Monomers umfaßt,
das aus 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropen und/oder einem
Vinylmonomer, das frei von telogener Aktivität ist und eine Seitenkette mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen liefert, die
aromatisch ist oder ihre Elemente ausschließlich durch eine Einfachbindung miteinander verbunden hat, besteht. Vorzugsweise
ist das Substrat ein Metallsubstrat, und die Copolymere der Grundierung und der darüberliegenden Schichten sind
vorzugsweise die gleichen. Es wurde gefunden, daß die Verwendung
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solcher Grundierschichten, besonders jener, die ein Oxid von
Kobalt enthalten, Gegenstände liefert, die ausgezeichnete Bindefestigkeit besitzen, selbst wenn sie über längere Zeit
hoher Temperatur bei feuchten Bedingungen ausgesetzt werden.
Wie oben festgestellt wurde, sind die Copolymere nach der Erfindung
bekannt und können nach bekannten Polymerisationsmethoden hergestellt werden, wie gemäß den oben erwähnten US-PSen
3 347 881 und 3 624 250. Auf die technische Lehre dieser beiden Patentschriften wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Vorzugsweise
enthalten die Copolymeren etwa 40 bis 60 Mol.-% Äthyleneinheiten, etwa 60 bis 40 Mol.-% Chlortrifluoräthylen- und/oder
Tetrafluoräthyleneinheiten und 0 bis 10 Mol-% der zusätzlichen
Monomereinheiten, bestehend aus 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropeneinheiten
und/oder Vinylmonomerexnheiten, die frei von telogener Aktivität sind und eine Seitenkette mit wenigstens
zwei Kohlenstoffatomen ergeben, wobei diese Seitenkette aromatisch
ist oder ihre Elemente ausschließlich durch eine Doppelbindung miteinander verbunden hat. Etwa äquimolare Copolymere von Äthylen
und Chlortrifluoräthylen oder Tetrafluoräthylen sind besonders
bevorzugt.
Die Termonomere, die in der US-PS 3 847 881 (d. h. 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropen)
und in der US-PS 3 624 250 (d.h. Vinylmonomere) beschrieben sind, können in dem Copolymer gegebenenfalls
vorliegen. Mengen von etwa 0,1 bis etwa 10 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmolzahl der anderen Monomeren, können
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verwendet werden. Vorzugsweise werden etwa 0,5 bis etwa 5 Mol-%
solcher zusätzlichen Monomere verwendet.
Die in der US-PS 3 624 250 beschriebenen Monomere sind copolymerisierbare
Vinylmonomere, die frei von telogener Aktivität sind und die eine Seitenkette mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen
ergeben,wobei diese Seitenkette entweder aromatischer Natur ist oder ihre Elemente ausschließlich über Doppelbindungen
aneinander gebunden enthält. Unter "frei von telogener Aktivität" versteht man, daß das Vinylmonomer nicht in solchem
Umfang als ein Kettenüberführungsmittel wirkt, daß in unerwünschter
Weise das Molekulargewicht des Copolymers begrenzt wird. Beispiele solcher Vinylmonomere sind etwa fluorierte alpha-Monoolefine
und jene der folgenden Formeln:
R-CE=CF0; ROCF=CF0; CF, (CF0) CH0OCF=CF0; CH., (CH0) OCF=CF0;
λ Z i Z v\ Z 2 j 2 η 2
R1CH2(X)=CH2 und R2OCH2C(X)=CH2,
In diesen Formeln bedeutet R eine organische Gruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, R1 eine perfluorierte oder Chlorfluoralkylgruppe
mit T bis 7 Kohlenstoffatomen oder eine sekundäre
2 oder tertiäre Halogenalkoholgruppe, R eine perfluorierte oder
Chlorfluoralky!gruppe mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen, X ein Wasserstoff
atom oder die Gruppe CH0, m eine ganze Zahl von 0 bis 6
und η eine σ :.nze Zahl von 1 bis 7. Besonders bevorzugte Vinylmonomere
s.Lud Perfluorpropylperfluorvinyläther, 1 ,1,1-Trifluor-2-(trifluormethyl)-4-penten-2-ol
und Allylheptafluorisopropyläther.
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Bevorzugte Copolymere sind jene, die etwa 40 bis etwa 60 Mol-%
Äthyleneinheiten und etwa 60 bis 40 Mol-% Chlortrifluormethyleneinheiten
enthalten, besonders etwa äquimolare Copolymere solcher Comonomere, wie Copolymere von Äthylen und Chlortrifluoräthylen
mit den oben genannten Molgehalten (und besonders mit etwa äquimolarem Gehalt) zusammen mit etwa 0,5 bis 5 Mol-%
3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropyleneinheiten sowie Copolymere
von Äthylen und Tetrafluoräthylen des oben genannten Molgehaltes (und besonders mit etwa äquimolarem Gehalt) zusammen
mit etwa 0,5 bis 5 Mol-% Perfluorpropylerfluorvinyläthereinheiten.
Die Copolymeren und Terpolymeren können auch einen Anteil mit hohem Molekulargewicht enthalten, wie in der US-Patentanmeldung
Serial-No. 56 4 2 32 vom 2. April 1975 und der US-Patentanmeldung Serial-No. 649 936 vom 19. Januar 1976 beschrieben ist, auf die
hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Beispielsweise können die Copolymeren und Terpolymeren etwa 0,5
bis 60 Gew.-% einer hochmolekularen Komponente enthalten, die einen Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 bei 275 °C von etwa 0,0001
bis 1,0, vorzugsweise von etwa 0,005 bis 0,5 besitzt, und entsprechend können sie etwa 9 9,5 bis 40 Gew.-% einer niedermolekularen
Komponente enthalten, die einen Schmelzindex von etwa 3 bis 3000, vorzugsweise von etwa 5 bis 1000 besitzt.
Die Copolymer-Grundiermittel enthalten etwa 5 bis 60 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Epoxyharzes und vorzugsweise etwa 25 bis 50 Gew.-% eines solchen Harzes.
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Die hier brauchbaren Epoxyharze können irgendwelche der bekannten Epoxyharzkleber oder Epoxyharzhaftmittel sein. Solche Harze
können durch Kondensation von Epoxyverbindungen, wie Epichlorhydrin und Glycerxndichlorhydrin, mit mehrwertigen organischen
Verbindungen, wie Alkoholen, z. B. Pentaerythrit, zweiwertigen Alkoholen, z. B. Glycerin, zweiwertigen Phenolen, z. B. Bisphenol
A, oder dreiwertigen Phenolen, hergestellt werden. Beispielsweise können durch Kondensation von Bisphenol A mit Epichlorhydrin
hergestellte Epoxyharze verwendet werden. Andere Typen von Epoxyharzen sind beispielsweise Diglycidylather von
Bisphenol A, die epoxidierten Novolacharze, wie Epoxykresolnovolac und Epoxyphenolnovolac. Noch andere Epoxyharze sind
beispielsweise die cycloaliphatischen Harze, in denen die Epoxydgruppen direkt an die cycloaliphatischen Anteile des Moleküls
statt an die Alkylkette gebunden sind.
enthalten
Die obigen Epoxyharze / beispielsweise Härter und/oder Beschleuniger,
die ihre Härtung bei erhöhter Temperatur gestatten. Solche Katalysatoren sind etwa Lewis-Basen, wie tertiäre Amine
(z. B. Benzyldimethylamin) und Imidazole, und Lewis-Basen, wie
Bortrifluoridkomplexe mit Monoäthylamin. Härter, (Benetzungsmittel)
sind beispielsweise primäre und sekundäre Amine (z. B. Diäthylentriamin und Triäthylentetramin), Polyamide, Polyester,
Carbonsäuren, Anhydride (wie Maleinsäureanhydrid), Phenolverbindungen und Alkohole. Die Konzentration solcher Additive kann
stark variieren, je nach den erwünschten Eigenschaften in dem gehärteten Material.
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Solche Epoxyharze sind als Flüssigkeiten oder Feststoffe im Handel erhältlich. Wenn feste Epoxharze verwendet werden, liegen
sie vorzugsweise in der Form wässriger Emulsionen oder als Lösungen in geeigneten flüchtigen Lösungsmitteln, wie Ketonlösungsmitteln,
z. B. Methyläthylketon, Methylisobutylketon
und dergleichen, in cyclischen Äthern, wie Tetrahydrofuran,
usw. vor. Es erwies sich als erwünscht, das Epoxyharz als eine Lösung in einem flüchtigen Lösungsmittel zu verwenden, da man
so eine bessere Bindung auf Substraten, wie Metallen, bekommt.
Die Copolymergrundiermittel enthalten auch etwa 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis 15 Gew.-%, eines Oxids von Kobalt, Nickel,
Mangan, Wolfram oder Gemischen hiervon. Kobaltoxid ist bevorzugt und wird in der Form von Kobalt (IITT-oxid (Co-O.) verwendet, obwohl
auch Kobalt (II)-oxid (CoO) und Trikobalttetroxid (Co^O4) sowie
Gemische zweier oder mehreren Formen von Kobaltoxid verwendet werden können. Die Kobalt- und anderen Oxide werden vorzugsweise
in Pulverform verwendet.
Es wurde gefunden, daß solche Zusammensetzungen, besonders Zusammensetzungen,
in denen das Copolymer ein etwa äquimolares Copolymer von Äthylen und Chlortrifluoräthylen ist und 3,3,3-Trifluor-2-trifluormethylpropen
enthält, wirksame Grundierüberzüge für Metall und andere Substrate ergeben. Die Einarbeitung
der Epoxyharze und Kobaltoxide in die Grundiermittel ergibt beschichtete Gegenstände, bei denen der Außenüberzug fest auf
dem Substrat haftet.
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Die Zusammensetzungen nach der Erfindung können nach irgendeiner für die Herstellung gemischter thermoplastischer Massen
bekannten Methode hergestellt werden. Vorzugsweise wird das Epoxyharz in einem geeigneten Lösungsmittel mit Pellets oder
Pulvern des Copolymers in einem Bandmischer, einem V-Kegelmischer oder einer ähnlichen Apparatur vermengt, und das Lösungsmittel
wird durch Verdampfen, unter Vakuum oder mit anderen Mitteln entfernt. Danach wird das Kobaltoxid, ebenfalls vorzugsweise
in Pulverform, in dem Mischer auf der gleichen Apparatur zugemischt. Wenn erforderlich, kann das Endgemisch auf
die erwünschte Teilchengröße vermählen werden, je nach der erwünschten
Aufbringungsmethode.
Die Copolymermassen liegen vorzugsweise in Pulverform vor, und
es kann irgendeine bekannte Pulverbeschichtungsmethode angewendet werden, um die Massen als Überzug auf dem Substrat aufzubringen.
Diese Methoden sind beispielsweise elektrostatische Ablagerungen, WirbeIschichtmethoden und ähnliche Techniken. Da diese
Methoden üblich sind, werden sie hier nicht im einzelnen beschrieben. Es ist bevorzugt, ein elektrostatisches Ablagerungsverfahren/zur
Beschichtung zu verwenden. Wie bekannt ist, ergibt dieses Verfahren ein anfängliches Anhaften einer Pulver^zusammensetzung
auf einem Substrat, und danach wird das Substrat einer Hitzebehandlung oberhalb des Schmelzpunktes des Pulvers unterzogen,
um die Teilchen des Pulvers zu einer zusammenhängenden Schicht zu verschmelzen oder zu verbinden ("Ausfließen"). Bei
der Ausbildung der beschichteten Gegenstände nach der Erfindung
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ist es bevorzugt, Ausfließtemperaturen im Bereich von etwa
204 bis 371 °C (400 bis 700 0F), vorzugsweise von etwa 260
bis 288 0C (500 bis 550 0F) für Copolymere auf der Basis
von Äthylen und Chlortrifluoräthylen und von etwa 232 bis 427 °C (450 bis 800 °F), vorzugsweise von etwa 302 bis etwa
343 nC (575 bis 650 0F) für Copolymere auf der Basis von Äthylen
und Tetrafluoräthylen oder Gemischen mit Chlortrifluoräthylen
zu verwenden.
Die Dauer dieser Erhitzungsstufe hängt von einer Reihe von Faktoren, wie von der angewendeten Temperatur, der überzugsdicke,
der Substratart usw. ab. Im allgemeinen liegen Ausfließzeiten bequemerweise in der Größenordnung von 1 oder 2 Min. bis
1 oder 2 Stunden oder mehr. Beim Erhitzen auf erhöhte Temperatur vernetzt das Epoxyharz und ergibt eine feste Haftung auf
dem Substrat.
Nachdem ein zusammenhängender Grundiermittelüberzug über dem Substrat ausgebildet ist, kann eine Schicht von Teilchen des
Außenüberzuges gleichermaßen auf dem Grundiermittelüberzug abgelagert
und dann erhitzt werden, um solche Teichen zu einem zusammenhängenden Überzug ausfließen zu lassen, der auf der
Oberfläche der Grundiermittelschicht aufgeschmolzen wird. Die zur Bildung des Außenüberzuges verwendete Zusammensetzung
braucht natürlich nicht das Epoxyharz oder das Kobaltoxid zu enthalten. Vorzugsweise ist das in dem Grundiermittel und den
Außenüberzügen verwendete Copolymer das gleiche. In bestimmten
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Fällen kann es auch erwünscht sein, den Außenüberzug wegzulassen. Stattdessen kann die Außenschicht auch auf der Grundiermittelschicht
abgelagert werden, bevor letztere zum Ausfließen gebracht wird, sodaß nur eine Ausfließstufe benötigt wird.
Die Grundiermittelzusammensetzung und die Zusammensetzung des äußeren Copolymers können irgendwelche der herkömmlichen Additive
enthalten, die gewöhnlich in solche Copolymerzusammensetzungen eingearbeitet werden. Solche Additive sind beispielsweise inerte
Füllstoffe, Stabilisatoren, Pigmente, Verstärkungsmittel, Schmiermittel und dergleichen. Beispielsweise kann hier das Vierkomponentenstabilisiersystem
gemäß der US-PS 3 773 69 8 oder das Dreikomponentenstabilisiersystem gemäß der US-PS 3 745 145 für etwa
äquimolare Äthylen-Chlortrifluoräthylencopolymermassen verwendet werden.
Die verschiedenen Substrate, die gemäß der Erfindung beschichtet werden können, sind beispielsweise Metalloberflächen, wie Oberflächen
von Stahl, Aluminium, Eisen, Zink, Kadmium, Magnesium, Messing, Bronze, Monel, Inconel, Gewebe, die den erforderlichen
Einbrenntemperaturen widerstehen, wie Glasfasergewebe, Asbestgewebe,
Metallgewebe und dergleichen, sowie Glas- und Kunststoffoberflächen,
soweit sie den erforderlichen hohen Temperaturen ohne Zerset-zung widerstehen. Beispiele solcher Kunststoffoberflächen
sind hitzehärtbare Harze, Polyurethane, Silikone, Fluorelastomere
und dergleichen.
90981S/0302
Die Type des Metalls oder anderen Materials, das als Basisschicht verwendet wird, ist nicht kritisch und wird von der
erwünschten Endverwendung des überzogenen Gegenstandes bestimmt. Besonders bevorzugte Substrate sind jene aus Messing,
Bronze, Aluminium, rostfreiem Stahl und Kohlenstoff stahl':.
Gleichermaßen ist die Dicke des Substrates nicht kritisch und hängt von Gestaltungsfaktoren ab.
Es ist bevorzugt, Metallsubstrate vor dem Beschichten mit der Grundiermittelschicht so vorzubehandeln, daß man eine aufgerauhte
Oberfläche bekommt, um ein festeres Anhaften des Grundiermittelüberzuges auf dem Substrat zu erreichen. Es kann irgendeine
geeignete Oberflächenbehandlung für diesen Zweck angewendet werden, wie ein Beblasen mit Sand oder Schmirgel, ein Ätzen oder
dergleichen.
Der Überzug selbst kann auf dem Substrat in irgendeiner erwünschten
Dicke abgelagert werden. Bei der Ausbildung dicker Überzüge (wie z. B. 0,025 mm oder mehr) kann es erwünscht sein, eine Vielzahl
dünner Schichten zu verwenden, wie es üblich ist, um die Gleichmäßigkeit und Unverletztheit des Überzuges zu verbessern.
Dies erfordert natürlich ein zusätzliches Erhitzen der darunterliegenden Beschichtungen auf hohe Temperaturen, und aus diesem
Grund ist es bevorzugt, Stabilisierungsmittel in die Überzugsmassen einzuarbeiten.
90981 5/0302
Substrate, die nach der Erfindung beschichtet werden, haben Überzugsoberflächen, die zusammenhängend und nadellochfrei
sind. Die Beschichtungen können als Schutzschichten sowie auch das Anhaften verhindernde Oberflächenschichten verwendet
werden. Beispiele von Gegenständen, die beschichtet werden können, sind Drähte und Kabel, Kochwaren, industrielle
Leitungen, Röhren, Pumpen und Behälter sowie Trockenwalzen und andere Gegenstände, die überzüge mit hoher Festigkeit
bei erhöhten Temperaturen, Beständigkeit gegen chemischen Angriff, gute Elektroisolationseigenschaften,Nichtanhaften
der Oberflächen, Abrieb- und Kratzbeständigkeit und festes Haften des Überzugs auf dem Substrat erfordern.
Die überzogenen Gegenstände nach der Erfindung enthalten vorzugsweise
das Substrat, eine Schicht des Grundiermittels mit einer Dicke von etwa 0,013 bis 0,50 mm (0,5 bis 20 Mil), vorzugsweise
von etwa 0,025 bis 0,25 mm (etwa 1 bis 10 Mil) und eine darüberliegende Schicht der Copolymermasse mit einer Dicke
von etwa 0,013 bis 1,3 mm (0,5 bis 500 Mil), vorzugsweise von etwa 0,075 bis 0,13 mm (etwa 3 bis 50 Mil).
Die vorliegende Erfindung liefert eine einzelne Grundiermittelschicht,
die sowohl Kobaltoxid als auch ein Epoxyharz einschließt. Es wurde gefunden, daß eine solche Grundiermittelschicht mit überzügen
eines solchen Copolymers in wirtschaftlicher Weise ausgezeichnete Festigkeitseigenschaften bei hoher Temperatur und feuchter
909815/0302
Umgebung verleiht. Dies ist besonders überraschend, da nach dem Stand der TechniX gesagt wurde, daß zwei getrennte Grundiermittelschichten
nötig sind, um eine geeignete Haftung von Perfluorhalogenolefinpolymeren,
wie von Polychlortrifluoräthylen zu bekommen. Die US-PS 2 979 418 schlägt ein Grundiermittelsystem
für solche Perfluorhalogenolefinpolymere (die nicht die vorliegenden
Copolymere einschließen) vor, das eine erste Grundiermittelschicht, welche das Polymer und ein Haftharz, wie ein
Epoxy- und/oder Phenolharz umfaßt, und eine zweite Grundiermittelschicht, die das Polymer und ein Metalloxid eines Metalles
oberhalb der vierten Gruppe des Periodensystems der Elemente, wie Kobaltoxid, enthält, einschließt. Es wurde jedoch gefunden,
wie in dem nachfolgenden Beispiel 2 gezeigt ist, daß im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung ein solches bekanntes Grundiermittelsystem
den Copolymeren nach der Erfindung keine ausreichenden Hafteigenschaft verleiht.
Die US-PS 2 961 341 schlägt ebenfalls Grundiermittel für Perfluorhalogenolefine
(im Gegensatz zu dem vorliegenden Copolymer) vor, doch enthalten solche Grundiermittelschichten nur Kobaltoxid.
Die US-PS 3 019 206 schlägt Latexpolyblendgemische von Polytetrafluoräthylen und fluorhaltigen Elastomeren als brauchbare
Überzugsmaterialien vor. Unter den Hitzestabilisatoren, die für solche Gemische vorgeschlagen werden, befindet sich
auch Kobaltoxid. Obwohl Copolymere ebenfalls vorgeschlagen werden, sind alle dieser Copolymere fluorierte Copolymere oder
909815/0302
27U783
Perfluorhalogenolefine. Es ist klar, daß diese Patentschrift
nicht die Einarbeitung von Kobaltoxid und eines Epoxyharzes in ein Copolymer auf der Basis von Äthylen und Trifluoräthylen,
Chlortrifluoräthylen oder Gemischen hiervon als Haftungsförderer zur Gewinnung eines Grundiermittelüberzuges vorschlägt.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Alle Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile und
Gewichtsprozentsätze.
Beispiele 1-10
Ein äquimolares Äthylen-Chlortrifluoräthylencopolymer mit
einem Gehalt von etwa 2 Mol-% Hexafluorisobutylen und mit
einem Schmelzindex von 8 bis 14 wurde in Pulverform mit einem
flüssigen Epoxyharz (Handelsbezeichnung M & T primer 252 P der M & T Chemicals) in einem Gewichtsverhältnis von 65 % Epoxylösung
zu 35 % Fluorpolymer vermischt. Die Epoxylösung enthielt etwa 25 Gew.-% Feststoffe, so daß nach dem Trocknen die Zusammensetzung
etwa 32 Gew.-% Epoxyharz und 68 Gew.-% Fluorpolymer enthielt. Das Gemisch wurde in Luft während 48 Stunden getrocknet
und dann in einem Vakuumofen 16 Stunden bei 71 0C (160 0F) getrocknet,
um die Lösungsmittel zu entfernen. Der resultierende Kuchen wurde auf einer Mikropulverisiervorrichtung vermählen, wonach
10 Gew.-% Kobaltoxidpulver, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, zugesetzt wurden und die Zusammensetzung erneut
bis zu einer Teilchengröße von etwa 60 Mikron vermählen wurde.
909815/0302
Platten verschiedener Metallsubstrate mit Abmessungen von 20 χ 20 χ 0,6 cm wurden mit Schmirgel beblasen, wobei als
Schmirgel Aluminiumoxid 60 verwendet wurde. Die Substrate wurden auf 316 °C (600 0F) vorerhitzt und durch elektrostatische
Ablagerung mit dem Grundiermittel beschichtet. Die mit Grundiermittel beschichteten Platten wurden dann
nach der gleichen Methode mit dem gleichen Fluorpolymer, das zur Herstellung des Grundiermittels verwendet worden war ,
aber ohne Epoxyharz und Oxid pulverbeschichtet. Die beschichteten Platten wurden vertikal in einem elektrisch erhitzten
Luftofen angeordnet, und die Pulverüberzüge wurden bei 260
bis 277 C während etwa 10 Minuten zum Auslaufen oder Ausfließen gebracht.
Die überzogenen Platten wurden sodann einer Hochdruckwasserdampfumgebung
ausgesetzt, um die Beständigkeit und die Haftung des Überzuges zu bestimmen. Die beschichteten Platten wurden
Wasserdampf von 3,5 kg/cm überdruck (50 psig) mit einer Kreisbiegung
des Überzuges von 15 cm (6 Inch) in Berührung mit dem
Wasserdampf gebracht. Nach dem Test wurden die Proben hinsichtlich Blasen und Abhebungen des Überzuges untersucht. Die Ergebnisse
sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. In der Tabelle bedeutet E-CTEFE das Fluorpolymer.
909815/0302
Grundiermittel, % Grundier-
Bsp. Substrat
E-CTFE Epoxyverbdg. Kobaltoxid mitteldicke, mm(Mil)
Kohlen- 61
stoffstahl
stoffstahl
Kohlenstoffstahl
Kohlenstoffstahl
Kohlenstoffstahl
XJ Kohlen-
o stoffstahl
Kohlenstoffstahl
Messing
47
76
83
80
61
61
29
43
14
29
29
10
10
10
10
20
10
10
0,15 (6) Außenüberzug- Hafteigendicke, mm(Mil) schäften
0,6 (24) gute Bindung
nach 140 Stdn. in Wasserdampf
gute Bindung
nach 140 Stdn. in Wasserdampf
viele kleine
Blasen nach 22 S tdn^in:.Wasserdampf
ι
viele Blasen nach 22 Stdn. in Wasserdampf
vollständiges
Abheben des Überzuges nach 16 Stdn.in Wasserdampf
gute Haftung nach 1000 Stdn. in Wasserdampf,doch brach der Außenzug
unter Spannung *"*
gute Haftung ^ nach dem Mes- .psertest
-~
Grundiermi tte1, % Grundiermittel- Außenüberzug- Hafteigen-
8 | rostfr. Stahl |
61 | |
9098' | 9 | Aluminium | 61 |
ι s / ο: | 10 | Bronze | 61 |
ο ro |
29
0,15 (6)
0,6 (24;
24
24
gute Haftung nach dem
Messertest
Messertest
gute Haftung nach dem
Messertest ι
Messertest ι
gute Haftung ^ nach dem
Messertest
Messertest
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, ergeben die Grundiermittel nach der Erfindung gute Bindungsfestigkeit, wenn man
lange Zeit Wasserdampf aussetzt. Das Vergleichsbeispiel 5 demonstriert die schlechte Haftung mit Grundiermittelzusammensetzungen,
dietein Epoxyharz enthalten. Die Einarbeitung von 7 % Epoxyharz (Beispiel 4) ergab eine bessere Haftung
als das Vergleichsbeispiel, und die Einarbeitung von 14 % Epoxyharz (Beispiel 3) ergab eine weitere Verbesserung. Die
Beispiele 1 und 2 demonstrieren die ausgezeichneten Ergebnisse, die man mit 29 % bzw. 43 % Epoxyharz bekommt. Der in
der Tabelle angegebene Messertest wurde durch Einschneiden einer X-Form in den Überzug einer Platte von 5x1OxO,6cm
und Versuchen, den überzug von dem Metallsubstrat mit einem Messer abzutrennen, durchgeführt. Beispiel 6 demonstriert,
daß das Grundiermittel nicht der begrenzende Faktor für die Unversehrtheit des Überzuges ist.
In Beispiel 11 wurde das Beispiel 7 auf einer Messingplatte
von 20 χ 20 χ 0,6 cm wiederholt, und diese wurde dann dem
Wasserdampftest bei einem überdruck von 3,5 kg/cm unterzogen.
Die Haftung war nach 24 Stunden gut. In dem Beispiel 12 (Vergleichsbeispiel)
wurde das Beispiel 7 mit zwei Grundiermittelüberzügen entsprechend dem Vorschlag der US-PS 2 979 418 wiederholt.
Der erste Grundiermittelüberzug enthielt 32 Gew.-% des Epoxyharzes und kein Kobaltoxid und wurde in einer Dicke
909815/0302
27U783
- 23 von etwa O,O75 bis O,13 mm aufgebracht.
Der zweite »"rundiermi tte lüber zug enthielt 20 Gew.-% Kobaltoxid
und kein Epoxyharz und wurde etwa mit der gleichen Dicke aufgebracht. Ein Außenüberzug wurde wie zuvor verwendet. Bei
dem Messertest konnte der überzug vollständig von dem Messing abgehoben werden, was zeigt,daß das bekannte Grundiersystem
keine genügende Haftung bei hoher Temperatur und feuchter Umgebung liefert. Diese Ergebnisse demonstrieren die überraschende
Verbeserung der Haftung gemäß der Erfindung.
Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das Grundiermittel
jeweils in einer Menge von 10 Gew.-% Nickeloxid, Manganoxid bzw. Wolframoxid in den Beispielen 13 bis 15 und ein Gemisch
von 5 Gew.-% Kobaltoxid und 5 Gew.-% Nickeloxid in Beispiel 16 enthielt. Es wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das Copolymer ein etwa äquimolaren Copolymer von Äthylen und Tetrafluoräthylen
war. Es wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
909815/0302
27U783
- 24 Beispiel 18
Beispiel 17 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das Copolymer
3 Mol-% Perfluorpropylperfluorvinyläthereinheiten
enthielt. Es wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
Das Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das Copolymer ein etwa äquimolares Copolymer von Äthylen und
Chlortrifluoräthylen war. Es wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
909815/0302
Claims (8)
1. Grundiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Copolymer
von Äthylen, eines halogenierten Comonomers bestehend aus Tetrafluoräthylen und/oder Chlortrifluoräthylen sowie
O bis 10 Mo1-% eines weiteren Monomers bestehend aus 3,3,5>—
Trifluor-2-trifluormethylpropen und/oder einem Vinylmonomer ,
das frei von telogener Aktivität ist und eine Seitenkette mit wenigstens zv/ei Kohlenstoffatomen, die aromatisch ist oder
ihre Elemente ausschließlich über Einfachbindungen miteinander verbunden hat, ergibt, umfaßt und etwa 5 bis 60 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Grundiermittels, eines Epoxyharzes und etwa 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
90981 5/0302
des Grundiermittels, eines Oxids von Kobalt, ,Nickel, Mangan
und/oder Wolfram enthält.
2. Grundiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es Copolymere aus etwa 40 bis 60 Mol-% Äthyleneinheiten und entsprechend etwa 60 bis 40 Mol-% der halogenierten
Comonomereinheiten sowie das Epoxyharz in einer Menge
von etwa 25 bis 50 Gew.-% enthält.
3. Grundiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Copolymer als halogenierte Comonomereinheiten
solche von Chlortrifluoräthylen oder Tetrafluoräthylen enthält
und etwa 0,1 bis etwa 10 Mol-%3,3,3-Trif luor-2-trif luormethylpropeneinheiten
enthält.
4. Grundiermittel nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sein Copolymer etwa 40 bis 60 Mol-% Äthyleneinheiten
und entsprechend etwa 60 bis 40 Mol-% Chlortrifluoräthyleneinheiten
enthält.
5. Grundiermittel nach Anspruch 1-4, dadurch aekennzeichnet,
daß sein Copolymer etwa 0,1 bis 10 Mol-%3ßf3,-Trifluor-2-trifluormethylpropeneinheiten
enthält und daß es das Epoxyharz in einer Menge von etwa 25 bis 50 Gew.-% enthält.
6. Verwendung eines Grundiermittels nach Anspruch 1-5 zum Beschichten
eines Substrates.
909815/0302
7. Verwendung nachAnspruch 6 zum Beschichten eines Metallsubstrates.
8. Verwendung nach Anspruch 6 und 7 zusammen mit einem Außenüberzug,
der ein Copolymer von Äthylen, eines halogenierten Comonomers, bestehend aus Tetrafluoräthylen und/oder
Chlortrifluoräthylen, sowie 0 bis 10 Mol-% eines weiteren
Monomers, bestehend aus3,3, 3 ,-Trif luor-2-trif luormethylpropen
und/oder einem Vinylmonomer, das frei von telogener Aktivität ist und eine Seitenkette mit wenigstens zwei
Kohlenstoffatomen ergibt, wobei die Seitenkette aromatisch ist oder ihre Elemente ausschließlich über Einfachbindungen
miteinander verbunden hat, umfaßt.
909815/0302
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ALLIED CORP., MORRIS TOWNSHIP, N.J., US |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Owner name: AUSIMONT U.S.A., INC., MORRISTOWN, N.J., US |
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D2 | Grant after examination | ||
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