DE3005785A1 - Spruehbares gemisch und verfahren zur beschichtung eines substrats - Google Patents

Spruehbares gemisch und verfahren zur beschichtung eines substrats

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Description

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FLUOROCOAT, LTD., Box Π'4 Avondale, Pennsylvania 19311»· USA 4, South Pennsylvania Avenue
Sprühbares Gemisch und Verfahren zur Baschichtung eines Substrats
Es sind Beschichtungen aus Fluorkohlenwasserstoff-Polymerisaten auf verschiedenen Oberflächen für unterschiedliche Anwendungen bekannt. Besonders verbreitet sind Beschichtungen aus Polytetrafluorethylen (nachfolgend "PTFE") in Töpfen und Pfannen, um nichthaftende Oberflächen bei diesen Küchengeräten zu erzielen. Diese Oberflächen werden im allgemeinen dadurch beschichtet, daß man zuerst das Substrat ätzt, dann eine Beschichtung aus dem Fluorkohlenwasserstoff aufbringt und anschließend ein Koaleszieren (Sintern) des Polymerisats in situ auf dem Substrat bewirkt.
Neben der Eigenschaft geringer Haftung zeigen Beschichtungen aus Fluorkohlenwasserstoff-Folymerisäten auch eine hohe Wärmebeständigkeit, Stabilität bei sehr tiefen Temperaturen, nichtbenetzbare Oberflächen, außergewöhnliche dielektrische Eigenschaften und besondere Wetterbeständigkeit. Außerdem zählen diese Stoffe zu den besten chemisch inerten Materialien, die bekannt sind.
Es gibt bereits Verfahren zur Sprühbeschichtung mit PTFE in Form von EndbeSchichtungen und Lacken auf verschiedene Substrate. Diese Beschichtungen werden über einen Primer aufgebracht, um eine ausreichende Adhäsion zu erreichen. Der Auf-
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trag kann in mehreren Beschichtungen erfolgen, wobei Jede Be-
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schichtung über die Schmelztemperatur von PTFE erhitzt wird, um ein Koaleszieren der Polymerisatteilchen zu bewirken. Die bei dieser Verfahrensweise erreichbare maximale Filmdicke wird durch die Bildung von Fehlstellen (nud-cracking) begrenzt. Diese Erscheinung ist ein allgemeines Problem bei der Beschichtung von Substraten mit Fluorkohlenwasserstoff-Polymerisaten und bezieht sich auf den Oberflächeneffekt, der dem Aussehen von durch Sonne ausgedörrter Erde ähnelt. Derartige Fehlstellen sind bei Beschichtungen mit Fluorkohlenwasserstoffen im allgemeinen unerwünscht und vermindern die Qualität der Beschichtung.
Fehlstellen der genannten Art treten auf, wenn ein Film zu dick auf eine Oberfläche aufgetragen worden ist und sich beim Trocknen Piisse bilden. Die meisten PTFE-Endbeschichtungen und -Lacke können in einer einzigen Beschichtungsdicke von bis zu etwa 0,0025 cm aufgebracht werden, ohne daß solche Fehlstellen entstehen. Jedoch bilden sich bei allen PTFE-Endbeschiehtungen Risse, xvenn bei einer einzelnen Beschichtung eine kritische Dicke überschritten wird. Diese Risse werden durch Sintern nicht beseitigt. Beispielsweise liegt die maximale Trockenfilmdicke ohne Eisbildung für die PTFE-Lacke duPont 851-214 und 852-201 bei 0,0025 cm, bei den sogenannten "Dickschichtlacken" bei 0,0076 cm, für jeweils eine Beschichtung (vgl. "Teflon Finishes Product and Application Techniques", Bulletin Nr, 1, 14. Auflage, E.I. duPont de Nemours and Co., Inc.; "Teflon PTFE Coatings 851-Line", Bulletin Nr. E-05^40, 3. durchgesehene Auflage, duPont).
Es sind auch sprühbare Polyfluorkohlenwasserstoffpulver bekannt. Perfluoralkoxyharze (nachfolgend "PFA") in Pulverform können unter Einsatz einer üblichen elektrostatischen Sprühvorrichtung auf heiße oder kalte Substratoberflächen aufgebracht v/erden. Ein Perfluoralkoxyharz ist ein Copolymerisat aus Perfluoralkylperfluorvinyläthern und Tetrafluoräthylenmono-
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Mit der elektrostatischen Pulversprühtechnik kann das PFA-Harz "Teflon-P" (duPont, Nr. 532-5010) dazu verwendet werden, einen kontinuierlichen Film bis zu einer Dicke von 0,0051 cm ohne Bildung von Fehlstellen herzustellen, PFA-Filme mit Dikken von 0,013 cm und mehr wurden durch den Auftrag mehrerer Schichten aus sprühbarem PFA-PuIver erzielt. Die Herstellung von Beschichtungen mit dem PFA-PuIver Teflon-P sind in "Teflon coatings Fact Sheet - Teflon-P PFA Powder Coating 532-5010", duPont, Bulletin Nr. E-O544O, Juni 1977, beschrieben.
Bezüglich der Herstellung von EndbeSchichtungen können PFA-PuIver dann eingesetzt werden, wenn eine Beschichtung erwünscht ist, die eine oder mehrere der wesentlichen Eigenschaften von Fluorkohlenwasserstoff-Polymerisaten aufweist. Die sprühbaren Pulver sind in solchen Fällen vorteilhaft, in denen mechanische, elektrische, thermische und chemische Eigenschaften benötigt werden, die denen von PTFE nahekommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft sprünbare G-e&ische, gekennzeichnet durch einen G-eiia.lt an etwa 5 "bis etwa 95 Gewichtsprozent eines Polytetrafluoräthylens und etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines Perfluoral±coxyiiarzes, jeweils "bezogen auf das (ie samt gewicht der beiden Verbindungen. Diese G-emische enthalten PTFE- und PPA-Teilcnen in einem wäßrigen Träger dispergiert.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einem Fluorkohlenwasserstoff-Polymerisat, wobei man im wesentlichen
a) auf das Substrat mindestens eine Beschichtung eines Gemisches aufbringt, das PTFE und PFA in den vorgenannten Mengen in einem Träger enthält,
b) das beschichtete Substrat erhitzt, um den flüssigen Träger
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aus der Baschichtung zu verdampfen und ein Koaleszieren der Teilchan des PTFE und des PFA-Harzas zu bewirken.
Dar Ausdruck "PTFE-Disparsionspulver" bezieht sich auf PTFE-PuIver vom Extrusionstyp, die bsi der Extrusion von Pasten eingesetzt werden. Krfindungsgemäß können jedoch auch PTFE-Sranulata verwendet werden. Der Ausdruck "PTFE" umfaßt Homopolymerisate und Copolymerisate des Tetrafluoräthylens.
Das Aufbringen dar Beschichtung auf das Substrat erfolgt vorzugsweise durch Sprühen, Dar bevorzugte flüssige Träger ist Wasser.
Im wesentlichen nicht-poröse Beschichtungan, die frei von Fehlstellen sind, können durch Einwirken einer Kraft, entweder einer Scherkraft oder einer Druckkraft, auf die Oberfläche der Baschichtung vor dem Erhitzen gemäß der vorgenannten Stufe (b) erhalten werden, wobei ein Verdichten der Baschichtung erfolgt.
Die Erfindung betrifft außardom ein mit dem vorgenannten Gemisch beschichtetes Substrat.
Die Dicke einer jeden Schicht der erfindungsgemäß herstellbaren Beschichtung liegt über 0,0076 cm und kann 0,0228 cm überschreiten.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Formteilon sowie Formteile, welche die vorgenannten fluorkohlenwasserstoffhaltigen Gemische enthalten, gegebenenfalls in Kombination mit Füllstoffen und Verstärkern.
Die Erfindung gestattet, sowohl poröse als auch im wesentlichen nicht-poröse Beschichtungen undFornitaile, gegebenenfalls füllstoffhaltig und verstärkt, herzustallen.
Im Rahmen der Erfindung bedeuten alle Prozentangaben Gewichts -
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Prozente, soweit nichts anderes angegeben ist.
Es wurde gefunden, daß eine Suspension, die ein PTFE-Dispersionspulver und ein PFA-Pulver in den vorgenannten Mengenverhältnissen enthält, mit üblichen Sprühvorrichtungen, wie sie ζ ,3. zum Sprühen von Anstrichfarben eingesetzt werden, sprühbar sind, wenn die genannten Komponenten mit etwa 2 bis etwa 6 Volumteilen Wasser oder eines anderen geeigneten flüssigen Trägers kräftig gemischt werden. Andere geeignete flüssige Träger sind z.B. Lackbenzin, Öle und Kerosin. Jedoch ist Wasser bevorzugt, da es leicht erhältlich, einfach zu handhaben und nicht feuergefährlich ist sowie keine Umweltverschmutzung verursacht.
Die erfindungsgemäßen Gemische können auf das zu bescnichtende Substrat gesprüht werden, die Beschichtung kann zur Abtrennung des flüssigen Trägers erwärmt werden, und anschließend kann das beschichtete Substrat auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Polymerisatteilchen erhitzt >rerden, um ein Koaleszieren der Teilchen zu einer zusammenhängenden 3eschich-. tung aus dem Perfluorkohlenwasserstoff-Polymerisat auf dem Substrat zu bewirken. Dabei wird für die Beschichtung eine größere Schichtdicke erzielt als dies bisher unter Einsatz wäßriger sprühbarer Gemische möglich war.
Derartige Beschichtungen können mehrere Male auf ein einziges Substrat aufgebracht werden, um die Dicke der gesamten Be-"schichtung zu erhöhen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren tritt kein schädlicher Dampf oder Staub auf. Die Kosten für die erfindungsgemäßen Gemische liegen wesentlich niedriger als bei üblichen Beschichtungsmassen unter Einsatz von PFA-Pulver, da das PTFE billiger ist als PFA. Auch sind die Kosten für das Aufbringen der Beschichtung gemäß der Erfindung deutlich günstiger als bei üblichen Verfahren.· Erfindungsgemäß können einfache Sprühvorrichtungen zur Herstellung dicker Beschichtungen eingesetzt werden, während teure elektrostatische Sprühpistolen oder Wirbelschichten zum Auftragen von PFA-FuIver nötife . sind.
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Bei üblichen Sprühmethoden zum Aufbringen von PTFE ist eine viel größere Anzahl von Beschichtungsn erforderlich, ura Beschichtungsdicken zu erzielen (wenn überhaupt möglich), die mit den erfindungsgemäS erreichbaren Schichtdicken vergleichbar sind.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Beschichtungen können gegebenenfalls modifiziert v/erden. Falls eine Verstärkung erforderlich ist, um die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung zu verbessern oder seine thermische Ausdehnung zu vermindern, können Glasblättchen, Ru3>, PTFE-Granulat oder andere Füllstoffe zu diesem Zweck mit dem PTFE-Pulver und PFA-PuIver gemischt werden. Auch kann eine Schicht aus Glasgewebe, eine entsprechende Matte oder ein anderes Verstärkungsmaterial in die Beschichtung eingelegt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man eine Beschichtung aus dein erfindungsgemäßen Gemisch auf das gewünschte Substrat sprüht, die Beschichtung leicht trocknen läßt und dann das Gewebe oder die Matts auf die Beschichtung legt und in diese hineindrückt. Die Matte kann mit einer einfachen Walze, wie einer Tapezierwalze, in die Beschichtung eingedrückt werden. Anschließend können mehrere Beschichtungan des erfindungsgemäßen Gemisches aufgebracht, getrocknet, gewalzt und dann gesintert werden, wobei zusammenhängende, im wesentlichen nicht-poröse verstärkte Beschichtungen erhalten vier den, die im we sent liehen frei von Fehlstellen sind.
Die erfindungsgemäßen Gemische und das erfindungsgemäße Verfahren weisen wesentliche Vorteile gegenüber dar herkömmlichen Technik des Sprühens von PTFE-Lacken auf. Ss können nun erfindungsgemäß einzelne Beschichtungen mit Dicken von mehr als 0,0076 cm und im wesentlichen frei von Fehlstellen hergestellt werden, während auf bisher übliche Weise einzelne Beschichtun- *geri\ höchstens einer Dicke von 0,0076 cm erhalten werden konnten, Es ist jetzt möglich, einzelne Beschichtungen, die im wesentlichen frei von Fehlstellen sind, mit einer Dicke von über
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0,0228 cm herzustellen. Mehrfachbeschichtungen sind jetzt mit Dicken von mehr als 0,25^ cm erreichbar. Die Oberflächen von sehr großen Behältern und Tanks können jetzt wirtschaftlich mit dicken korrosionsbeständigen Beschichtungen versehen werden. Auch sind im Gegensatz zu früher verstärkte Beschichtungen möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform bezüglich des Hersteilens und Aufbringens der Beschichtung gemäß der Erfindung werden die folgenden Methoden angewandt.
50 g PFA-Harz, wie das Harz Nr. 532-5010 von duPont?und 50 g feines PTFE-Pulver, wie Fluon CD-I von ICI, Teflon βΑ von duPont oder Soreflon S62O oder S63O von Ugine Kuhlmann, werden zu 175 inl Wasser gegeben, das vorher mit 2 g eines Netzmittels (Triton XlOO) und einigen Tropfen eines Antischaummittels (Dow Corning) versetzt worden ist. Die genannten Komponenten werden etwa \ bis 5 Minuten kräftig gemischt, z.B. in einem Waring-Mischer. Die speziellen Mengen und Mengenverhältnisse der Komponenten müssen nicht genau eingehalten werden, sondern können in bekannter Weise dem speziellen Anwendungszweck angepaßt werden.
Das bei hoher Geschwindigkeit durchgeführte Rühren des Gemisches aus Polymerisat und Wasser in dem Viaring-Mischer ist eine wichtige Verfahrensstufe zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gemische. Dieses Rühren bei hoher Gewchwindigkeit mischt die Polymerisat -Wasser-3uspens ion in hohem Maß. Die Anwendung eines derartigen raschen Mischens bei der Herstellung von sprühbaren Gemischen widerspricht den bisher üblichen Techniken. Dem Rühren bei hoher Geschwindigkeit oder dem kräftigen Rühren wurde bisher ein irreversibles Koagulieren der wäßrigen PTFE-Dispersionen zugeschrieben, so daß ein rasches Rühren zu vermeiden war ("Teflon 30 TFE-Fluorocarbon Resin", Bulletin Nr, A-i)6iJ73, veröffentlicht von E. I duPont de Nemours & Co.; vor-
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genanntes Bulleton Mr, E-05^40, Revision 3). Im Rahmen der Erfindung muß das Mischen der wäßrigen Polymarisatsuspansion stark genug sein, um die Agglomerate aufzubrechen, die in dam PTFE-Dispersionspulver vorliegen, und um ein Sprühen der Suspension zu gestatten, ohne die Sprühpistole zu verstopfen.
Die Oberfläche des zu beschichtenden Substrats sollte vor dem Beschichten gründlich gereinigt und von allen Verunreinigungen befreit v/erden, welche die Ausbildung einer kontinuierlichen Beschichtung und die Bindung der aufzubringenden Beschichtung bseinträchtigen könnten. Ist die zu beschichtende Oberfläche aus einem Metall, wie Stahl, kann sie durch übliches Sandstrahlen und Aufbringen eines Primers, wie de°; Primers Nr, 350-201 von duPont, vorbereitet werden.
Anschließend wird die PTFE-PFA-^iasser-Suspension oder -Dispersion auf die vorgesehene Oberfläche unter Verwendung üblicher Farbsprühvorrichtungen- oder ähnlicher Vorrichtungen gesprüht. Beispielsweise ist hierfür die Farbsorühpistole "Modell 18" der Binks !Manufacturing Company oder dia Sprühpistole "EGA 502" von DsVilbis geeignet.
Nach dem Aufsprühen der Beschichtung auf das Substrat soll die Beschichtung auf eine praktische vieise gründlich getrocknet werden. Zum Beispiel kann Luft aus einer Warmluft?istöle direkt auf die Beschichtung geführt werden, um die enthaltenen Flüssigkeiten zu verdampfen. Das beschichtete Substrat wird dann in einen Ofen gebracht, der auf einer Temperatur über der Schmelztemperatur dar Polymerisate gehalten wird, Die Zeit, während der diese Temperatur einwirkt, soll so bemessen sein, daß sie ausreicht, um ein Koaleszieren der Polymerisate zu einem kontinuierlichen Film, der an das Substrat gebunden ist, zu bewirken. Die Schmelztemperatur für frisches PTFE liegt bei etwa 3^2OC, für früher bereits geschmolzenes PTFE bei etwa 327°C. Die Schmelztemperatur für PFA liegt bei etwa 3O7°C. Der bevorzugte Temperaturbereich?
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-lodern die Beschichtung ausgesetzt wird, liegt bei 371 bis 399°C. Das beschichtete Substrat kann auch einem mehrere Stufen umfassenden Erhitzungszyklus unterworfen v/erden, wobei die erste Erhitzungsstufe bei niedrigen Temperaturen liegt, um den flüssigen Träger wirkungsvoll abzutrennen. Eine zweite Erhitzungsstufe wird bei höheren Temperaturen durchgeführt, um das Koaleszieren der Polynierisatteilchen zu einer kontinuierlichen Beschichtung auf dem Substrat zu erreichen.
Durch beliebig häufiges 'Wiederholen der vorgenannten Methode können gegebenenfalls weitere Beschichtungen aufgebracht werden.
Um nicht-poröse Beschichtungen zu erhalten, ist es erforderlich, die aufgebrachte Beschichtung zu verdichten. Dies kann durch Walzen der Beschichtung vor dem Erhitzen geschehen, bei dem das Koaleszieren der Beschichtung erreicht v/erden soll. Hierzu kann eine Walze, wie eine Tapezierwalze, verwendet werden. Falls ein. Polymerisat dazu neigt, an der Walze zu kleben, kann auf die Oberfläche dsr Walze ein dünner Film oder eine dünne Beschichtung eines Kunststoffs, wie Polyäthylen, aufgebracht werden, um das Kleben zu vermeiden.
Sind mehrfache Beschichtungen erforderlich, ist es vorteilhaft, nach dem Walzen und vor dem für das Koaleszieren durchgeführten Erhitzen eine dünne Beschichtung der Polymerisatsuspension auf die vorhergehende Beschichtung aufzubringen, um eine gute Adhäsion der nachfolgenden Beschichtung zur vorhergehenden Beschichtung zu erzielen. Die vorgenannten Gemische und Verfahrensweisen haben sich beim Sprühbeschichten von verschiedenen Substraten bewährt. Sie sind besonders vorteilhaft beim Beschichten großer unregelmäßiger Flächen, wie das Innere von großen chemischen Reaktoren. Diese Beschichtungen sind auch besonders geeignet, um mit Glas überzogene chemische Geräte, wie Pfaudier-beschichtete Behälter und mit Glas beschichtete metallische Rohrleitungen,
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zu reparieren. Praktisch kann jedes Substrat, das den zum Koalas zieren der Polymerisate erforderlichen Temperaturen widersteht, erfindungsgemäß beschichtet werden.
Es wurde auch gefunden, daß aus den erfindungsgemäßen Gemischen Formteile, einschließlich einfache flache Platten als auch äußerst unregelmäßig geformte Formteile, hergestellt werden können. Insbesondere kennen erfindunrsgemäß Kolben, "wie Erlenmeyer-Kolben, erhalten v/erden. Dies geschieht durch Sprühen der Gemische auf die Außenseite einer Forin, ζ, B. eines üblichen Erlenmeyer-Kolbens aus Glas, wobei gemäß vorstehender Arbeitsweise gereinigt und beschichtet wird. Vorzugsweise werden mehrere Beschichtungen aufgebracht, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. N ac λ dem Aufbringen der Btsenichtung ^ird die C-lasform zerbrochen und entfernt, wobei ein Kolben in der Gestalt der verwendeten Form zurückbleibt, der aus der erfindungsgemäßen Beschichtung besteht.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Dabei wird auf einen Funkentest Bezug genommen. In diesem Test wird ein elektrischer Detektor verwendet, um Bereiche oder Punkte auf einer beschichteten Metalloberfläche festzustellen, wo ein großer Unterschied im elektrischen Widerstand zwischen einer über die Beschichtung geführten Suchelektrode und dem darunterliegenden Metall vorliegt, Der Detektor besteht aus einer elektrischen Stromquelle, wie einer Batterie oder einer Hochspannungsspule, einer Suchelektrode und einer Verbindung zwischen der Energiequelle und dem beschichteten Metall. Die Vorrichtung ist im allgemeinen mit einer visuellen oder akustischen Anzeigevorrichtung versehen, die einen Stromfluß durch die Vorrichtung signalisiert. Beim Einsatz des Funkendetektors wird die Oberfläche der Beschichtung einer hohen Spannung, im allgemeinen im Bereich von 1 000 bis 30 000 Volt, ausgesetzt. Die Suchelektrode kann eine Drahtbürste, ein elektrisch leitfähiges Silikon oder eine Bandfeder sein. Wenn die Elektrode einen Bereich mit einer sehr dünnen Beschichtung überstreicht, springt ein Funke von der Elektrode durch den
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Luftspalt zu dem Metall und zeigt dadurch eine Fehlstelle in der Beschichtung an.
Beispiel 1
Eine Stahlplatte wird sandgestrahlt und mit dem Primer 350-201 von duPont vorsehen.
50 g PPA-Pulver (532-5010 von duPont), 50 g PTFS-Dispersionspulver (CD-I von ICI), 2 g grenzflächenaktives Mittel Triton XlOO und 1 Tropfen eines An ti schaummitte Is (Dow Coming Antifoam A) "werden zu 175 ml Wasser gegeben und etwa 2 Minuten in einem Waring-Mischer gemischt. Das erhaltene Gemisch wird mit einer Sprühpistole (SC-A 502 von DeVilbis) auf die Oberfläche der mit einem Primer versenarien Plat ce gesprüht. Die Beschichtung auf der Platte wird mit einer Eaißluftpistole getrocknet. Anschließend wird die beschichtete Platte ir. einem Ofen 15 Minuten bei 335°C gebrannt.
Nachfolgend wird mit "dem vorgenannten Genisch auf die erste Beschichtung eine zweite Beschichtung aufgebracht und wie vorstehend getrocknet. Diese zweite Beschichtung wird nach dem Trocknen mit einer Tapetenwalze (Breite und Durchmesser jeweils 3j3l ca) gewalzt, um die Dichte der Beschichtung zu erhöhen. Die beschichtete Platte wird dann 15 Minuten bei 385°C gebrannt.
Gemäß der vorstehenden Methode wird auf die zweite Beschichtung eine dritte Beschichtung aufgebracht.
Es wird auch eine vierte Beschichtung aufgesprüht, die getrocknet, aber nicht gebrannt wird. Darauf folgt eine fünfte Beschichtung, die xfie die zweite Beschichtung getrocknet und gebrannt wird. Die Dicke der Gesamtbeschichtung (5 Schichten) beträgt etwa 0,101 cm. Die durchschnittliche Dicke je Schicht beträgt 0,020 cm.
U ö ν J O O / y f ü ι
Die beschichtete Stahlplatte wird auf ihrer gesamten Oberfläche einem Funkentest unterworfen. Sie hat ein gutes Aussehen und ist frei von Fehlsteller..
Es zeigt sich somit, daß das Gemisch leicht sprühbar ist und in einer einzigen Beschichtung Dicken erzielt werden, die größer sind als die Dicken, die mit üblichen Sprühtechniken mit Fluorkohlenwasserstoffen erzielt wurden.
BeisOiel 2
Eins Stahlplatte mit der Abmessungen 20,32 cm χ 20,32 cm χ 0,63 cm wird sandgestrahlt und mit dem Primer 350-201 (duPont) versehen.
Es wird ein Gemisch aus 50 g PFA (532-5010 von duPont) und 50 g PTFE (CD-I von ICI) in 175 ml V/asser hergestellt, das mit 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton XlOO) versetzt worden war. Zu diesem Gemisch wird ein Viertel Teelöffel Ruß-Pigment gegeben. Anschließend wird das Gemisch etwa 4 Minuten in einem Waring-Mischer gemischt.
Das erhaltene Gemisch wird auf die vorgenannte Stahlplatte aufgesprüht und mit heißer Luft getrocknet. Eine zweite Beschichtung wird auf die erste Beschichtung aufgebracht, getrocknet und in einem Ofen bei 335°C gebrannt, bis sich die Farbe des Harzes in Schwarz ändert.
Eine dritte Beschichtung wird auf die Platte aufgesprüht, mit heißer Luft getrocknet und gewalzt. Dabei wird eine Kunststoffplatte verwendet, um die Walze abzudecken, damit ein Ankleben des Harzes an der Walze vermieden wird. Dann wird eine weitere Beschichtung aufgebracht, getrocknet und bei 3-S5°C 15 Minutengebrannt.
Eine fünfte und eine sechste Beschichtung werden entsorechend
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der ersten und der zweiten Beschichtung aufgebracht.
Eine siebte und eine achte Beschichtung werden entsprechend der dritten und der vierten Beschichtung aufgebracht,
Eine neunte Beschichtung wird aufgesprüht und getrocknet. Eine Schicht aus einem Glasfaser-Schleier wird unter Verwendung einer mit einem Kunststoff bedeckten Walze in die Beschichtung eingepreßt.
Eine zehnte Beschichtung wird über die Glasseide gelegt, getrocknet und sehr hart gewalzt. Eine elfte und eine zwölfte Beschichtung werden gemäß der ersten und der zweiten. Beschichtung auf ge Lr ac lit-
Eine dreizehnte und eine vierzehnte Beschichtung werden gemäß der dritten und der vierten Beschichtung aufgebracht.
Nach dem Entnehmen aus dem Sinterofen ist die Gesamtbeschichtung fest an das Substrat gebunden und hat eine Dicke von etwa 0,139 cm. Die durchschnittliche Dicke der einzelnen Beschichtung beträgt somit etwa 0,010 cm. Die Beschichtung wird auf ihrer gesamten Oberfläche einem Punkentest bai 10 000 Volt unterworfen. Es zeigt sich eine gute Bindung zum Substrat. Fehlstellen sind nicht vorhanden. Die schwarze Farbe des Pigments führt zu einem ansprechenden Aussehen der Beschichtung.
Beispiel 3
70 g PFA (532-5010 von duPont), 30 s PTFE (CD-I von ICI) und 30 g Glasblättchen mit einem Durchmesser von 0,039 cm werden in einem Waring-Mischer 5 Minuten mit 175 ml Wasser gemischt, das mit 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton XlOO) versetzt worden war.
Das erhaltene Gemisch wird gemäß Beispiel 2 auf eine sandge-
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strahlte und mit einem Primer versehene Stahlplatte aufgebracht. Die Beschichtung wird getrocknet und 15 Minuten bei 0C gebrannt.
Es werden drei weitere 3eschichtungen aufgebracht, wobei jader der vorstehenden Schritte wiederholt wird, jedoch mit der Ausnahme, daß man vor dem Brennen jede Beschichtung mit der vorstehend beschriebenen kleinen Walze walzt.
Sine v/eitere Beschichtung wird durch Aufsprühen eines Gemisches aus 70 g PFA (532-5010) und 30 g PTFE (CD-I) in 175 ml Xiasser, das 2 g des vorgenannten oberflächenaktiven Mittels, jedoch keine Glasblättchen, enthält, aufgebracht. Diese oberste Beschichtung wird wie oben gewalzt, getrocknet und 15 Minuten bei 3850C gebrannt. Nach dor Entnahme aus dem Ofen wird die beschichtete Platte einem Funkentest bei 10 000 Volt unterworfen. Die Beschichtung ist einheitlich und gut auf das Substrat gebunden.
Beispiel 4
95 g PTFE für Dispersionen (CD-I von ICI), 5 g PFA (532-5010 von duPont), 2 g grenzflächenaktives Mittel (Triton XlOO) und 2 Tropfen eines Antischaummittels (Dow Coming) werden zu 175 ml '//asser gegeben und etwa 2 bis 3 Minuten in einem Waring-Mischer gemischt. Das erhaltene Gemisch wird dann auf eine Stahlplatte aufgebracht, die gemäß Beispiel 2 sandgestrahlt und mit einem Primer versehen worden ist. Die beschichtete Platte wird getrocknet, um das Wasser und die Additive abzutrennen, und dann in einem Ofen bei 385 C getrocknet. Die Platte wird dann dem Ofen entnommen und mit Wasser abgeschreckt. Anschließend wird mit dem vorgenannten Gemisch eine zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung aufgesprüht. Diese zweite Beschichtung wird getrocknet, zur Erhöhung der Dichte mit einer Tapetenwalze gewalzt und bei 3850C gebrannt.
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Die Dicke der erhaltenen Gesamtboschichtung beträgt 0,025 bis 0,027 cm. Die durchschnittliche Dicke jeder Schicht liegt bei 0,0125 bis 0,0145 cm. Die Beschichtung ist im wesentlichen nicht-porös und frei von Fehlstellen.
vdicke
Eine derartige Beschichtung ist besonders alsl Trennschicht geeignet .
Beispiel 5
95 g PFA (532-5010 von duPont), 5 g PTFE für Dispersionen (CD-I von ICI), 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton XlOO) und 2 Tropfer eines Antischaummittels werden zu 100 ml Wasser gegeben. Das Gemisch wird 2 bis 3 Minuten in einem Waring-IVüscher behandelt. Das Gemisch wird darn auf eine Stahlplatte gasprüht, die gemäß Beispiel 2 sandgestrahlt und mit einem Primer versehen .worden ist. Die beschichtete Platte vrird getrocknet und bei 3710C gebrannt, bis die Beschichtung geliert. Dieses Sprühen, Trocknen und Brennen wird 4mal wiederholt, um fünf Schichten auf der Plattenoberfläche zu bilden. Es wird dabei nicht gewalzt.
Die hergestellte Beschichtung weist ein gutes Aussehen auf. Etwa 95 % der Plattenoberfläche wird einem Funkentest bei 10 000 Volt unterworfen. Das vorgenannte Gemisch kann auf Oberflächen aufgebracht werden, die sehr unregelmäßig und daher schwierig zu walzen sind, z. B. in Ecken, wenn dicke Beschichtungen aus einem Fluorkohlenwasserstoff ervrünscht sind. Die Dicke der Beschichtung beträgt 0,063 cm. Die durchschnittliche Dicke jeder Schicht liegt bei 0,013 cm.
Beispiel 6
50 s PTFE (CD-I von ICI), 50 g PU1A (532-5010 von duPont), 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton XlOO) und 2 g Rußpigment werden 1 bis 2 Minuten in einem Waring-Mi3eher gemischt. Das erhaltene Gemisch wird dann, wie vorstehend beschrieben, auf einen Mannlochdeckel (35,56 cm χ 45,72 cm) gesprüht, der vorher sandgestrahlt und mit einem Primär (Primer 850-201 von
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duPont) behandalt worden ist. Die Boschichtuns wird getrocknet und bei 385°C grob rannt, bis die Farbe der Beschichtung in Schwarz übergeht. Der beschichtete Deckel wird dann in Wasser abgeschreckt. Eine zweite Beschichtung wird wie vorstehend aufgebracht und in einem Ofen getrocknet, bis die Farbe der Beschichtung in einen wel3>lich3n Ton übergeht und das gesamte Wasser verdampft ist.
Die Beschichtung auf dem Deckel wird dann mit einer Walze (Durchmesser 3,31 cn) gewalzt, -0±s &±e Beschichtung einen grauen Farbtor, annimmt. Mt dem vorgenannten Gemisch wird dann auf die zweite Beschichtung eine dritte Beschichtung aufgetragen. Der beschichtete Deckel wird getrocknet und bei 3ö5°C gebrannt, bis die Beschichtung schwarz wird. Nach der Entnahme des beschichteten Deckels aus dem Ofen wird er in lias s er ab ge s c hr e c kt.
Das vorgenannte Beschichten, Trocknen, Walzen und Brennen wird mehrfach wiederholt, bis insgesamt sechs Beschichtungen auf der Oberfläche des Deckels vorliegen.
Die gesamte Oberfläche des Dackels wird einem Funkentest bei 10 000 Volt unterworfen. Die Dicke der Beschichtung beträgt etwa 0,127 bis 0,152 cm. Die durchschnittliche Dicke jeder Schicht liegt bei 0,020 bis 0,0254 cm. Die Beschichtung ist frei von Fehlstellen und zeigt ein ansprechendes Aussehen.
Beispiel 7
100 g PTFE (CD 014 von ICI), 2 Tropfen eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton XlOO) und 22p ml V/asser werden 2 bis Minuten in einem VJaring-Kischer gemischt. Das erhaltene Gemisch wird dann auf eine Stahlplatte gesprüht, die vorher sandgestrahlt worden ist. Anschließend erfolgt ein Brennen bei 399°G, bis das Polymerisat koalesziert.
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Auf die erste Beschichtung wird bis zu einer Dicke von etwa 0,033 cm eine zweite Beschichtung aus diesem Gemisch aufgesprüht. Nach dam Trocknen, in einem Ofen und der Entnahme aus dem Ofen haben sich Fehlstellen gebildet. Diese oberste Schicht wird dann gemäß Beispiel 6 gewalzt, bis im wesentlichen alle Fehlstellen verschwunden sind. Die Beschichtung wird dann in einem Ofen bei 399°C gebrannt, bis das Polymer!« s at koales zi ert.
Die erhaltene zweite Beschichtung ist im wesentlichen nichtporös, sieht glatt aus und weist eine Dicke- von etwa 0,030 cm auf»
BeispielB
50 g PTFE (CD-I von ICI), 50 g PFA (532-5010 von duPont), 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton ZlOO) und ein Viertel Teelöffel Ruß-Pigment werden zu 175 ml Wasser gegeben und 1 bis 2 Minuten in einem Waring-Mischcr gemischt. Das erhaltene Gemisch wird auf die Außenseite eines Erlenmeyer-Kolbens (125 ml) gesprüht. Die Beschichtung wird getrocknet. Der beschichtete Kolben wird in einem Ofen auf 3850C erhitzt, bis die Beschichtung schwarz wird.
Es werden sieben weitere Beschichtungen unter Wiederholung der vorgenannten Verfahrensweise aufgebracht.
Der als Form dienende Glaskolben wird dann zerbrochen. Das gebrochene Glas wird beseitigt. Man erhält einen Kolben entsprechend der Gestalt der verwendeten Form, der jeweils 50 % PTFE und PFA enthält.
Gemäß dieser Methode können Formteile aus Fluorkohlenwasserstoffen, einschließlich solcher mit sehr komplexer Gestaltung, unter Verwendung von billigen Glasformen oder anderen Formen hergestellt werden.
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Beispiel 9
100 g PTFE (CD 014 von ICI) und 2 Tropfen eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton XlOO) .'/erden zu 225 ml Wasser gegeben und 2 bis 3 Minuten in einem Viaring-Mischer kräftig gemischt.
Das erhaltene Gemisch wird auf die Außenseite eines Glasbechers gesprüht, der vorher sandgestrahlt worden ist. Die Beschichtung wird getrocknet und dann in einen Ofen bei 371 bis 399°C gebrannt.
In dieser Weise werden sechs weitere Beschichtungen aufgebracht, getrocknet und gebrannt. Die Glasform wird dann zerbrochen und beseitigt. Der so hergestellte PTFE-Becher weist eine Wanddicka von 0,114 cm (entsprechend 0,001 cm pro Schicht) auf. Die Oberfläche des PTFE zeigt keine sichtbaren Fehlstellen.
Der PTFE-Becher wird mit Wasser gefüllt. Unter Druck dringt das V/asser durch die Wände des Bechers. Dies zeigt, daß der Becher porös ist.
Beispiel 10
Eine Spule aus mit Glas verkleidetem .Stahlrohr wird sandgestrahlt, mit einem Primer (850-201 von duPont) behandelt, dann 10 Minuten in einen Ofen bei 371°C gebracht und an der Luft abgekühlt. Die Glasbeschichtung weist eine Absplitterung auf. An dieser Stelle liegt der Stahl frei,
50 g PTFE (CD-I von ICI), 50 g PFA (532-5010 von duPont), 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton X-IOO) und ein Viertel Teelöffel eisenhaltiges Schwarzpigment werden zu 175 ml Wasser gegeben. Das Gemisch wird 1 bis 2 Minuten in einem Waring-Hiseher gemischt.
Das erhaltene Gemisch wird dann in der Umgebung der Absplitta-
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rung auf dan mit Glas bsschichteten Stahl aufgesprüht und in einem Ofan bei 399°C gebrannt, bis das Gemisch schwarz wird. Eine zweite Beschichtung wird aufgetragen und in einem Ofen getrocknet, Diese zweite Beschichtung wird dann zur Verdichtung gewalzt, worauf eine dritte Beschichtung aufgebracht, getrocknet und gewalzt wird. Auf ähnliche Weise werden insgesamt sechs Beschichtungen aufgetragen. Dann wird die beschichtete Spule in einem Ofen bei 3990C gebrannt, bis das Beschichtungsmaterial koalesziert.
Die erhaltene Beschichtung ist fest an die Spule gebunden und besteht einen Funkentest bei 10 000 Volt an der ganzen Oberfläche der Stelle, wo das Glas abgesplittert ist.
Die Gesamtdicke der Beschichtung auf dem Substrat beträgt etwa 0,127 cm. Die durchschnittliche Dicke jeder Schicht liegt bei 0,018 cm.
Somit können erfindungsgemäß Schaden "in mit Glas verkleideten Teilen dadurch repariert werden, daß ein erfindungsgemäSes Gemisch aufgebracht wird.
Vergleichsbeispiel 11
80 g PPA (532-5010 von duPont) und 20 g PTFE (CD-I von ICI) werden mit 175 ml Viasser gemischt, das 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels (Triton XiOO) enthält. Während des Mische ns wird 1 Tropfen eines Antischaummittel (Antifoam A von Dow Corning) zugesetzt.
Das erhaltene Gemisch wird bei Raumtemperatur auf eine sandgestrahlte und mit einem Primer behandelte Stahlplatte aufgesprüht. Mit Hilfe einer Heißluftpistole wird das Wasser verdampft. Die getrocknete beschichtete Platte wird 15 Minuten bei 371°C gebrannt.
Ein Gemisch aus 95 g PFA (532-5010 von duPont) und 175 ml Wasser, das mit 2 g eines grenzflächenaktiven Mittels versetzt cordon ist, wird 5 Minuten gemischt. Dieses Gemisch wird auf eine erste Beschichtung aufgebracht, die gemäß Beispiel 1 erhalten worden ist. Das V/asser wird mit Hilfe einer Heißluftpistole- verdampft. Die beschichtete getrocknete Platte wird 15 .Minuten bei' 371°c gebrannt.
Es zeigt sieh, dais die oberste Beschichtung aus FFA auf etwa 60 % der Oberfläche kleine Blasen und eine geringe oder keine Adhäsion zur ersten Beschichtung aufweist. Dieses Vergleichsbeispiel zeigt, daß eine Beschichtung aus reinem P?A ungeeignet ist und keine einheitliche nicht—poröse Beschichtung ergibt.
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Claims (30)

DIPI,.»ING. HANS W. GROE.MXG PATENTANWALT F ι - χ Patentansprüche :
1. Sprühbares Gemisch, gekennzeichnet durch
einen Gehalt an etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines Polytetrafluoräthylens und etwa 95 bis etwa 5 Gewichtsprozent eines Perfluoralkoxyharzes, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Verbindungen.
2. Gemisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an etwa 20 Geviichtsprozent eines Polytetrafluoräthylens und etwa 80 Gewichtsprozent eines Perfluoralkoxyharzes.
3. Gemisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an etwa 50 Gewichtsprozent eines Polytetrafluoräthylens und etwa 50 Gewichtsprozent eines Perfluoralkoxyharzes.
4. Gemisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 95 Gewichtsprozent eines Polytetrafluoräthylens.
5. Gemisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an einem Füllstoff.
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SIEBMTSTn. 1 · 8000 MCSCKEX 8P · POB 800 340 · KABEL: RIIEIXPArEXT · TEL. <089) 471079 · TELEX 3-SÜ6S0
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6. Gemisch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Glas, Kohlenstoff, ein Pigment, mindestens eines der Oxide Chromoxid, Eisenoxid und Titandioxid oder granuliertes PcIytetrafluoräthylen ist.
7. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einem ein Fluorkohlenwasserstoff-Polymerisat enthaltenden Gemisch, dadurch gekennzeichnet, daS man
a) auf das Substrat mindestens eine Beschichtung eines Gemisches aufbringt, das etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines PoIytetrafluoräthylens und etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines Perfluoralkoxyharzes, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Verbindungen, in einem flüssigen Träger enthält, und
b) das beschichtete Substrat erhitzt, um den flüssigen Träger zu verdampfen und ein Koaleszieren der Teilchen des PoIytetrafluoräthylens und des Perfluoralkoxyharzas zu bewirken.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch durch Sprühen auf das Substrat aufbringt.
9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, das man vor dem Erhitzen gemäß Stufe b) auf die Oberfläche der erhaltenen Beschichtung eine Kraft ausübt, um die Beschichtung zu verdichten.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche der Beschichtung eine mischende Kraft oder Druckkraft ausübt.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gemisch eine Dispersion einsetzt, die etv/a 20 % eines Polytetrafluoräthylens und etwa 80 % eines Perfluoralkoxyharzes enthält.
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12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gemisch eine Dispersion einsetzt, die etwa 50 % eines Polytetrafluorethylen und etwa 50 % eines Perfluoralkoxyharzes enthält.
13· Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gemisch eine Dispersion einsetzt, die 95 % eines PoIytetrafluoräthylens in einem flüssigen Träger enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssigen Träger Wasser einsetzt.
15. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispersion einsetzt, die zusätzlich einen Püllstoff enthält.
Id. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in mindestens eine Beschichtung eine Verstärkung einarbeitet.
17. Beschichtetes Substrat, gekennzeichnet durch mindestens eine Beschichtung, die unter Einsatz eines Gemisches nach Anspruch 1 erhalten worden ist.
18. Substrat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede Beschichtung eine Dicke von über 0,0076 cm aufweist.
19. Substrat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung etwa 95 % eines Polytetrafluoräthylens enthält.
20. Substrat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung zusätzlich einen Füllstoff enthält.
21. Substrat nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Glas, Kohlenstoff, ein Pigment, mindestens eines
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der Oxide Chromoxid, Eisenoxid und Titandioxid oder ein granuliertes Polytetrafluoräthylen ist.
22. Substrat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daS die Beschichtung zusätzlich eine Verstärkung enthält.
23. Substrat nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung mindestens eines der Materialien tuchartiges Gewebe, schleierartiges Gewebe und Matte oder ein Glasmaterial ist.
24. Substrat nach Anspruch 17, dadurch gekannzeichnet, daß die Beschichtung auf Stahl oder mit Glas überzogenen Stahl als Substrat aufgebracht ist.
25. Verfahren zur Herstellung von Formteilen, die ein Fluorkohlenwasserstoff -Polymerisat enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) eine Dispersion aus etwa 5 bis etwa 100 Gewichtsprozent eines Polytetrafluoräthylens und etwa 0 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines Perfluoralkoxyharzes, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Verbindungen, in einem flüssigen Träger mischt und
mindestens eine Beschichtung aus der so behandelten Dispersion auf eine Form aufbringt,
b) die beschichtete Form erhitzt, um den flüssigen Träger zu verdampfen und ein Koaleszieren der Teilchen des Polytetrafluoräthylens und des Perfluoralkoxyharzes zu bewirken, und
c) die Form vom gebildeten Formteil abnimmt.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion durch Sprühen auf die Form aufbringt,
27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekannzeichnet, daß man vor dem Erhitzen gemäß Stufe (b) di-3 äußere Oberfläche der
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Beschichtung einer Krafteinwirkung aussetzt, um die Polymerisate zu dichten.
28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Beschichtung eine Dispersion einsetzt, dia zusätzlich einen Füllstoff enthält.
29. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß man in mindestens eine Beschichtung eine Verstärkung einarbeitet.
30. Formteil, dadurch gekennzeichnet, daß es gemäß Anspruch hergestellt worden ist.
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