DE60007855T2

DE60007855T2 - Antihaftbeschichtung mit verbesserter kratzfestigkeit

Info

Publication number: DE60007855T2
Application number: DE60007855T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Buffard; Michel Fontaine; Claudine Gardaz
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JP2002538958A; DE60007855D1; BR0009021A; ATE258083T1; WO2000054896A1; AU3298300A; EP1169142B1; KR100472848B1; BR0009021B1; MXPA01009323A; CN1343144A; FR2791066A1; US6596380B1; JP2007185959A; HK1045661A1; KR20010105333A; EP1169142A1; HK1045661B; CN1153632C; TR200102521T2

Description

Die Erfindung betrifft eine Antihaftbeschichtung mit einer verbesserten Kratzfestigkeit.
Bekannt sind Antihaftbeschichtungen, die auf Küchengeräten angebracht sind. Man weist, daß diese Beschichtungen empfindlich gegen Schnitte und Kratzer sind.
Um die Kratzfestigkeit dieser Beschichtungen zu verbessern, werden diese gegenwärtig auf eine harte Unterschicht aus Aluminiumoxid, Email, rostfreiem Stahl, Polyamid-imid (PAI) aufgebracht.
Diese Unterschicht bildet im Prinzip eine Schranke, die verhindert, daß die Kratzer die Oberfläche des Substrats erreichen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antihaftbeschichtung mit gegenüber den bekannten Beschichtungen verbesserter Kratzfestigkeit zu schaffen, wobei eine ausgezeichnete Antihaftwirkung erhalten bleibt.
Die Erfindung sieht so eine Antihaftbeschichtung mit einer verbesserten Kratzfestigkeit vor, die eine auf ein Substrat aufgebrachte Unterschicht aufweist, die mit einer ersten Schicht, die einen Fluorkohlenwasserstoffkunststoff enthält, und einer oder mehrere Abschlußschichten auf der Grundlage von Fluorkohlenwasserstoffkunststoff beschichtet ist.
Erfindungsgemäß ist die Antihaftbeschichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschicht im wesentlichen aus mindestens 50 Gewichtsprozent des Polymers Oxy-1,4-phenylen-oxy-1,4-phenylen-carbonyl-1,4-phenylen besteht, das Polyetheretherketon (PEEK) genannt wird, wobei diese Unterschicht keinene Fluorkunststoff enthält.
Diese Polymer hat folgende Formel:
Der Restanteil kann zusammengesetzt sein aus:

– Thermostabilen Polymeren, rein oder in Mischung, wie Polyphenylensulfid, Polyetherimid, Polyimid, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polyamid-Imid;
– inerten Zusatzstoffen, wie Metalloxide, Siliziumdioxid, Glimmerteilchen oder lamellare Zusätze.

Das PEEK wurde bereits in Rezepturen für Antihaftbeschichtungengemisch mit einem Fluorkohlenwasserstoffharz, wie Polytetrafluorethylen (PTFE) verwendet.
Jedoch wurde das PEEK niemals ohne Mischung mit einem Fluorkunststoff verwendet, um eine harte Unterschicht zu bilden.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß eine Antihaftbeschichtung, die auf einer Unterschicht auf der Grundlage von PEEK aufgebracht ist, eine verbesserte Kratzfestigkeit zeigt.
Die Antihaftbeschichtung wird so verwendbar bei Spachteln aus Metall.
Es wurde gefunden, daß die Unterschicht aus PEEK zwischen 60 und 95 % der gesamten beschichteten Fläche des Substrats bedeckt.
Die mechanischen Eigenschaften dieser gemischten Unterschicht unterdrücken die Kratzer auf dem Metall beim Gebrauch von metallischen Spachteln.
Das bedeutet einen idealen Kompromiß, der es ermöglicht, gleichzeitig die Härte des Aluminiums und die Elastizität des PTFE zu verbessern.
Es sei hier bemerkt, daß das Gitter über eine raube Fläche hinweg kontinuierlich werden oder auch weniger als 60 % bedecken kann, ohne die Erfindung zu verändern.
Die Dicke dieser Unterschicht kann je nach dem Fall von 5 bis 100 μm variieren.
Der in der Primärschicht und der oder den Abschlußschichten verwendete Fluorkunststoff ist vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) oder eine Mischung PTFE/PFA.
Die Erfindung sieht besonders Küchengeräte vor, die innen oder außen mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind, die auf eine Unterschicht aufgebracht sind, die mindestens 50 Gewichtsprozent PEEK enthält.
Das Substrat dieser Geräte kann aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Glas, Keramik oder Email bestehen.
Vor dem Aufbringen der Unterschicht auf der Grundlage von PEEK kann das Substrat unbehandelt sein oder chemisch beispielsweise durch Säurebehandlung oder mechanisch beispielsweise durch Sandstrahlen vorbehandelt sein.
Die gemischte Unterschicht kann auf das bei Raumtemperatur befindliche oder bis auf etwa 450° C erhitzte Substrat in Form von Pulver oder Dispersion aufgebracht werden.
Sie kann auch durch Siebdruck oder Tampographie als eine Paste aufgebracht werden, und in diesem Fall kann die Zusammensetzung der aufgebrachten Unterschicht wie folgt sein:

Gewichtsteile

Gemisch PEEK + Polymere und/oder inerte Zusätze 30 bis 400

Verdickungsmittel 1 bis 10

Verdünnungsmittel 10 bis 450

Wasser 100 bis 300
Die anderen Bestandteile außer dem PEEK und den inerten Zusätzen verschwinden beim Härten (Erhitzen).
Die thermostabilen Polymeren, die sich wie Co-Bindemittel verhalten, ermöglichen die Verbesserung der Haftung der Unterschicht am Träger.
Die inerten Zusatzstoffe bewirken die Verstärkung der Rauheit und/oder der Härte der Unterschicht. Die Kratzfestigkeit und Abriebfestigkeit der Beschichtung werden dadurch verbessert.
Außerdem kann man durch Kombinieren der thermostabilen Polymeren, welche eine Verringerung der Härte der Unterschicht bewirken, mit den inerten Zusatzstoffen die Härte der Unterschicht einstellen.
Schließlich hat die Verwendung von inerten Zusatzstoffen in der Bildung der Unterschicht eine nicht vernachlässigbare wirtschaftliche Bedeutung wegen ihrer geringen industriellen Kosten.
Die Korngröße des verwendeten PEEK-Pulvers kann zwischen 4 und 80 μm liegen bei einer mittleren Korngröße gleich etwa 20 μm.
Je nach der Art der Aufregung kann es erforderlich sein,

– diese Unterschicht auf eine Temperatur von mindestens 340° C zu bringen;
– man bringt auf diese Unterschicht nacheinander die Primärschicht und die Abschlußschicht oder Abschlußschichten auf der Grundlage von PTFE auf und
– man härtet die Gesamtheit der Schichten bei 400 bis 420° C.

Im folgenden ist als Beispiel die Zusammensetzung der Schichten angegeben, die nacheinander auf die PEEK-Unterschicht aufgebracht werden:
Primärschicht
Abschluß-Zwischenschicht
Obere Abschlußschicht
Nach dem Trocknen wird die Gesamtheit der oben angegebenen Schichten bei 400 bis 420° C während 5 bis 10 Minuten gesintert.
Man erhält eine Antihaftbeschichtung mit verbesserten Eigenschaften.
Tatsächlich ergeben die nach der Norm NF 21-511 bei verschiedenen Temperaturen gemessenen Härtewerte im Vergleich mit einer klassischen Beschichtung die folgenden Ergebnissen:
Vor allem beim Gebrauch bei der praktischen Zubereitung mit Erhitzen von Lebensmitteln ist die Widerstandsfähigkeit von Metallspachteln gegen Angriffe erstaunlich. Nach Zyklen von Kochen, Braten, Grillen, Fritieren, verschiedener Lebensmittel entsprechend 2 Jahren Verwendung zeigt die Oberfläche der Beschichtung kaum Kratzer und das Metall ist unberührt.
Tatsächlich liegt hier das erste Beschichtungssystem mit Unterschicht vor, das wirklich eine Verbesserung der Kratzfestigkeit beim Gebrauch von Metallgeräten außer Messern bietet, da bisher alle untersuchten Unterschichten keine wirklich befriedigenden Lösungen brachten (Plasma-, Aluminiumoxid, Titan, Anodisationsbehandlung und andere Verfahren der Oberflächenbehandlung).
Wie ersichtlich ist diese Verbesserung der Kratzfestigkeit in allen inneren und äußeren Anwendungsbereichen von Küchengeräten und kleinen Elektrohaushaltsgeräten anwendbar: Kochplatten, Grillplatten und alle Gleitflächen, wie beispielsweise Bügeleisen.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt und man kann zahlreiche Modifikationen vornehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Antihaftbeschichtung mit verbesserter Kratzfestigkeit mit einer Unterschicht, die auf ein Substrat aufgebracht ist und beschichtet ist mit einer Primärschicht, die einen Fluorkunststoff einschließt, und einer Abschlußschicht oder mehreren Abschlußschichten auf der Grundlage von Fluorkunststoff dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschicht aufweist: – mindestens 50 Gewichtsprozent des Polymers Oxy-1,4-phenylen-oxy-1,4-phenylencarbonyl-1,4-phenylen, genannt PEEK, – wobei der Restanteil zusammengesetzt ist aus reinen oder im Gemisch vorliegenden thermostabilen Polymeren, wie Polyphenylensulfid, Polyetherimid, Polyimid, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polyamid-imid, – inerten Zusatzstoffen ausgewählt aus Metalloxyden, Siliziumdioxid, Glimmerteilchen oder lamellaren Zusatzstoffen, wobei diese Unterschicht keinen Fluorkunststoff enthält.
Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus PEEK bestehende Unterschicht zwischen 60 und 95 % der beschichteten Gesamtfläche des Substrats bedeckt.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Unterschicht zwischen 5 und 100 μm beträgt.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorkunststoff Polytetrafluorethylen (PTFE) oder ein Gemisch PTFE-PFA (Perfluoralkoxypolymer) ist.
Küchengeräte, die mit einer Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 beschichtet sind.
Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf ein Substrat, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – man bringt auf das Substrat die aus PEEK bestehende Unterschicht auf, – man schmilzt diese Unterschicht bei einer Temperatur von mindestens 340° C, – man bringt auf diese Unterschicht nacheinander die Primärschicht und die Abschlußschicht oder Abschlußschichten auf der Grundlage von PTFE auf, sodann – man härtet die Gesamtheit der Schichten bei 400 bis 420° C.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das PEEK in Form eines Pulvers mit einer Korngrößenverteilung zwischen 4 und 80 μm aufgebracht wird, wobei die mittlere Korngröße bei etwa 20 μm liegt.