DE3425553A1

DE3425553A1 - Substrat mit fluorpolymer-beschichtung

Info

Publication number: DE3425553A1
Application number: DE3425553A
Authority: DE
Inventors: James L. Goose Creek S.C. Fabian; Michael P. Singletary; Jerry Charleston S.C. Zucker
Original assignee: RM IND PROD CO
Current assignee: RM IND PROD CO
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1985-02-07
Also published as: ZA845174B; GB8417540D0; US4504528A; AU574692B2; AU3045084A; GB2143151A; CA1222419A; GB2143151B

Description

PRINZ, LEISER, 3UNKE & PARTNER

Patentanwälte · European Patent Attorneys _

München Stuttgart ^ök ^{Z ö b} ^Oö

RM INDUSTRIAL PRODUCTS COMPANY, INC. 10. Juli 1984

P. O. Box 5205

North Charleston, South Carolina 29406 V.St.A.

Unser Zeichen: R 1125

Substrat mit Fluoropolymer-Beschichtung

Es besteht ein anhaltender Bedarf an der Schaffung von chemisch widerstandsfähigen und flexiblen Beschichtungen auf Substraten, insbesondere porösen Substraten wie Geweben oder anderen Textilstoffen. Viele Beschichtungen, die Elastomere enthalten, neigen zum Bruch, wenn sie in mehreren Schichten aufgetragen werden, und beeinträchtigen nachteilig die Zugfestigkeit des Substrats. Ferner ist es schwierig, eine gute Haftung der Beschichtung auf dem Substrat zu erhalten, um das Abblättern bzw. die Delamination zu verhindern.

Obschon es möglich ist, ein wäßriges Kolloid eines Fluorkohlenstoff-Kunststoffs· zur Beschichtung von Textilstoffen zu verwenden, neigt der so gebildete überzug, wenn er geschmolzen wird, zur Sprödigkeit und Porosität und beeinträchtigt nachteilig die funktionellen Eigenschaften.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine chemisch widerstandsfähige, fest haftende, aber flexible Beschichtung sowie ein entsprechendes Beschichtungsverfahren zu schaffen, die auch bei mehrschichtigem Aufbau die geschilderten Nachteile nicht aufweist und insbesondere nicht spröde und nicht rissig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung einer Beschichtungszusammensetzung bzw. eines Beschichtungsgemisches gelöst, die bzw. das kontinuierlich bequem in mehreren Schichten aufgetragen werden kann. Die Beschichtung enthält eine wäßrige kolloidale Suspension oder ein Gitter aus einem Fluorelastomer und kleinen Teilchen aus einem Tetrafluoropolymer wie Polyietrafluor äthylen oder einem ähnlichen Polymer. Nach dem Auftragen wird die Suspension getrocknet und dann erhitzt, um das Tetrafluoropolymer mindestens teilweise zu schmelzen. Die Kombination aus Elastomer und Polymer bildet einen zusammenhängenden, durchgehenden elastoplastischen Film, der fest auf dem Substrat haftet. Die Oberfläche des Films weist eine ausgezeichnete chemische Widerstandsfähigkeit und Korrosionsfestigkeit auf, ist frei von Hohlräumen und Rissen, ist hoch temperaturfest und besitzt eine geringe Porosität. Außerdem besitzt die Oberfläche einen geringen Reibungskoeffizienten, und die Biegecharakteristik und die Zugfestigkeit des Substrats wird nicht nachteilig durch die Anwesenheit der Beschichtung beeinflußt.

Die Erfindung zielt auf die Schaffung einer durchgehenden Beschichtung oder Schicht aus fluoroplastischem Material auf einem Substrat. Das Substrat ist vorzugsweise porös und enthält Fasern, beispielsweise ein Gewebe.oder einen anderen Textilstoff, einschließli-ch der non-wovens, Vliese, Geflechte, Gewirke und dergleichen. Die in dem Material

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verwendeten Fasern können organisch oder anorganisch sein, beispielsweise Glas, Asbest, Keramikfasern, Kohlenstofffasern, Baumwolle, Kunstfasern, Metallfasern oder Kombinationen und Gemische dieser Fasern. Ein besonders geeignetes Substrat ist ein Glasfasern enthaltendes Gewebe, das mit einem Bindemittel behandelt sein kann oder mit anderen chemisch relativ inerten Fasern kombiniert sein kann.

Die Beschichtung wird zunächst in einem flüssigen Träger zubereitet, der das Elastomer und die Tetrafluoröpolymer-Feststoffteilchen sowie gegebenenfalls weitere nachfolgend beschriebene Zusatzstoffe enthält. Um das Beschichten und die Handhabung zu erleichtern, werden die festen Bestandteile vorzugsweise nicht in eine organische oder andere Flüssigkeit gegeben, sondern in ein wäßriges Medium, so daß das Wasser in die Atmosphäre verdampft werden kann, ohne die Notwendigkeit einer Wiedergewinnungsanlage oder einer Sicherheitshülle.

Das Fluoroelastomer wird vorzugsweise in einer im Handel erhältlichen unvernetzten Latex-Form verwendet, in der das Elastomer in Form winziger Teilchen oder in Form eines Kolloids in einem wäßrigen Medium zusammen mit Suspensionshilfsmitteln, beispielsweise einem oberflächenaktiven Mittel, vorliegt. Der Ausdruck "Fluoroelastomer" schließt hierbei Copolymere von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, Terpolymere von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluoräthylen, wechselnde Copolymere von Propylen und Tetrafluoräthylen sowie deren Gemische ein. Die Latex-Form dieser Elastomere wird mit verschiedenen Prozentsätzen an Feststoffen verwendet, üblicherweise mit Feststoffgehalten im Bereich zwischen 30 und 60 Prozent. Der Gehalt an Fluoroelastomer beträgt etwa 2 bis etwa 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 7 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtung.

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Die Gegenwart des Elastomers verbessert wesentlich die Flexibilität der Beschichtung und vermindert gleichzeitig deren Porosität.

Ein für den hier beschriebenen Zweck geeignetes Fluoroelastomer ist der Fluoroelastomer-Latex ' "LD-242" von duPont oder "Florel" L-6517 oder L-6546. Obwohl, wie nachstehend beschrieben, nicht nötig, kann ein Härter oder Vernetzungsmittel wie ein Diimin sowie Metalloxide und Füllstoffe zugegeben werden.

Die andere Hauptkomponente des wäßrigen Beschichtungsgemischs besteht aus kleinen Teilchen eines Fluorkohlenstoffpolymers, beispielsweise eines Tetrafluoropolymers. Ein typisches Polymer dieser Art wird unter dem Warenzeichen "Teflon" vertrieben. Geeignete Polymere schließen beispielsweise Polytetrafluoräthylen, Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, Äthylen-Tetrafluoräthylen-Copolymer, Copolymer aus Perfluoralkyläthern und Tetrafluoräthylen sowie deren Gemische ein. Das Tetrafluoropolymer wird vorzugsweise mittels eines bekannten Verfahrens in Form eines Kolloids oder Suspensoids hergestellt, wie es beispielsweise in der US-PS 2 685 707 beschrieben ist. Das Polymer kann aber auch in Form eines feinen Pulvers verwendet werden, das in den Fluoroelastomer-Latex eingeschleppt worden ist. Das Polymer umfaßt mindestens etwa 50 Prozent der Feststoffe der Beschichtung und kann in einer Menge bis zu mehr als 90 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt, zugegen sein.

Außerdem, wenngleich nicht wesentlich oder erforderlich, kann das wäßrige Gemisch anorganische Füllstoffe oder Fasern enthalten, beispielsweise Kohlenstoff, Ton, zerhackte anorganische Fasern (Stapelfasern), andere anorganische Oxide und

dergleichen, und zwar in einer Menge bis zu etwa 35 Prozent der Beschichtungsfeststoffe, wobei der Rest aus Fluoroelastomer und Polymer besteht.

Das Tetrafluoropolymer ist verhältnismäßig inert und bei Raumtemperatur nicht reaktiv und weist im allgemeinen einen Schmelz- oder Sinterpunkt von mehr als 316 ⁰C auf. Andererseits wird das Fluoroelastoraer in unvernetztem Zustand geliefert und erfordert überraschenderweise keinen Zusatz eines gewöhnlich für solche Elastomere verwendeten Härters. Alternativ können jedoch geeignete Mengen eines Härters zugegeben werden. Außerdem können verträgliche Verdickungsmittel zugegeben werden.

Nach der Herstellung des wäßrigen Gemischs, das das Fluoroelastomer und das Tetrafluoropolymer enthält, kann das Substrat durch ein die Beschichtungszusammensetzung enthaltendes Bad hindurchlaufen, oder die Beschichtungszusammensetzung kann auf eine oder auf beide Seiten des Substrats auf andere geeignete Weise, beispielsweise durch Aufsprühen, Aufräkeln oder dergleichen, aufgetragen werden. Die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit und die Verweilzeit des Substrats in der Beschichtungsflüssigkeit können leicht eingestellt werden, um den gewünschten Feststoffgehalt bei jedem. Durchgang zu erhalten. Es können verschiedene Schichten der Beschichtung aufgetragen werden, indem man das Substrat zwischen den Durchgängen durch das Bad trocknet.

Nach dem Auftrag enthält der Überzug bzw. die Beschichtung einen im wesentlichen durchgehenden Film aus ungehärteten Fluoroelastomer- und Fluorkohlenstoffteilchen zusammen mit verschiedenen Additiven, beispielsweise oberflächenaktiven Mitteln und sonstigen Zusätzen.

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Das beschichtete Substrat kann kalandriert werden und es wird zunächst auf eine Zwxschentemperatur in der Größenordnung von etwa 204 bis etwa 260 ⁰C erhitzt, um alle Spuren von Wasser und den verschiedenen organischen Stoffen zu entfernen. Das Material wird dann während eines ausreichenden Zeitraums auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Tetrafluoropolymer-Teilchen mindestens teilweise schmelzen oder sich vereinigen. Abhängig vom Polymer werden Temperaturen im Bereich von etwa 360 bis 399 ⁰C angewandt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Erhitzen härtet das Elastomer aus, und es wird angenommen, daß das Elastomer entweder selbstvernetzend ist oder mit den Polymerteilchen sich verbindet, mit dem Ergebnis, daß die Beschichtung im wesentlichen homogen wird, und zwar in Form eines durchgehenden, undurchlässigen elastoplastischen Films, der fest auf dem Substrat haftet. Das Fluoroelastomer wirkt mit dem Fluorkohlenstoff-Kunststoff zusammen und verbessert die Elastizität und Flexibilität und verringert die Porosität.

Die entstehende Beschichtung ist hochflexibel, nicht-porös, temperaturfest und chemisch widerstandsfähig. Daher kann das beschichtete Substrat für viele Zwecke verwendet werden, bei denen hohe Temperaturen, hohe Drücke" und eine korrosive Atmosphäre herrschen, beispielsweise bei Fugen, Dichtungen, Verschlüssen, Verpackungen, Umwicklungen, Auskleidungen und dergleichen. Weitere mögliche Anwendungsfälle schließen Hochtemperatur-Gummistreifen oder Klemmauflagen ein, die aus dem niedrigen Reibungskoeffizienten des Materials Nutzen ziehen.

Claims

PRINZ, LEISER,'3IiNKE & PARTNER

Patentanwälte · European Patent Attorneys _ _p _

München Stuttgart G 4 Z 3 J ü

RM INDUSTRIAL PRODUCTS COMPANY, INC. 10. Juli 1984

P. O. Box 5205

North Charleston, South Carolina 29406

V.St.A.

Unser Zeichen: R 1125

Patentansprüche

Poröses Substrat mit einer Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung etwa zwei bis etwa 25 Prozent Fluoroelastomer enthält und der Rest aus Teilchen eines Fluorkohlenstoff-Kunststoffs sowie aus 0 bis etwa 35 Prozent Füllstoffen besteht.
2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung etwa 2 bis etwa 6 Prozent Fluoroelastomer enthält.
3. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluoroelastomer und die Teilchen aus Fluorkohlenstoff-Kunststoff in wäßriger kolloidaler Form eingebracht werden.
4. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus mehreren Schichten besteht.

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5. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung unter Anwendung von Wärme gesintert ist.
6. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Glasfasergewebe umfaßt.
7. Verfahren zum Aufbringen einer undurchlässigen Beschichtung auf ein poröses Substrat, gekennzeichnet durch die Zubereitung einer wäßrigen Suspension von Feststoffen, die etwa 2 bis etwa 25 Prozent Fluoroelastomer-Teilchen enthält und zum Rest aus Teilchen eines Fluorkohlenstoff-Kunststoffs und aus 0 bis etwa 35 Prozent Füllstoffen besteht, Auftragen der wäßrigen Suspension auf das Substrat und Erhitzen des beschichteten Substrats, bis die Teilchen des Tetrafluoropolymers geschmolzen sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Suspension verwendet wird, die etwa 2 bis etwa 6 Prozent Fluoroelastomer enthält, und daß das Fluoroelastomer und die Teilchen aus Fluorkohlenstoff-Kunststoff in Form von Kolloiden verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als poröses Substrat ein Glasfasergewebe verwendet wird.
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