ITMI950159A1 - Vernice all'acqua atta a realizzare rivestimenti antiaderenti a base di ptfe su manufatti stampati o su lastra di alluminio - Google Patents

Vernice all'acqua atta a realizzare rivestimenti antiaderenti a base di ptfe su manufatti stampati o su lastra di alluminio Download PDF

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ITMI950159A1 IT95MI000159A ITMI950159A ITMI950159A1 IT MI950159 A1 ITMI950159 A1 IT MI950159A1 IT 95MI000159 A IT95MI000159 A IT 95MI000159A IT MI950159 A ITMI950159 A IT MI950159A IT MI950159 A1 ITMI950159 A1 IT MI950159A1
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Abstract

Si descrive una vernice all'acqua a base di PTFE, applicabile a spruzzo o mediante rullo, atta a realizzare un rivestimento antiaderente avente una elevata resistenza all'abrasione su un substrato di alluminio (in forma di lastra da stampaggio o di manufatto già stampato) avente ruvidità superficiale Ra anche inferiore a 1,2 micron.

Description

Vernice all ' acqua atta a realizzare rivestimenti antiaderenti a base di PTFE, su manufatti stampati o su lastra di alluminio,
La presente invenzione riguarda una vernice all ' acqua a base di PTFE, atta a realizzare un rivestimento antiaderente caratterizzato da una resistenza all' abrasione molto elevata, su un substrato di alluminio previamente sgrassato. Costituisce elemento essenziale del trovato una formulazione atta a formare lo strato di fondo o "primer" comprendente :
- politetraf luoroetilene (PTFE) sotto forma di dispersione acquosa al 60% di polimero ;
- resina poliammideimmide (PAI) sotto forma di soluzione in N-metil-pirrolidone al 30? di resina;
- carbon black;
- silice colloidale sotto forma di dispersione acquosa, e caratterizzata inoltre dal fatto di contenere, per 100 p. peso di vernice, da 1 a 6 p. peso di un additivo definito "antiabrasivo" avente l'effetto di aumentare la resistenza all'abrasione del rivestimento e consistente nel materiale siliceo "cristobalite" , in particolare del tipo noto sul mercato con il marchio commerciale Sibelco B0012.
Una formulazione tipica di questa vernice "primer" secondo il trovato ? riportata nella tabella 1 ( formulazione standard designata con la sigla LBD.007) .
Un ' altra formulazione per il primer secondo la presente invenzione , pure caratterizzata dal fatto di contenere da 1 a 6 p. peso dell ' additivo antiabrasivo sopra specificato, comprende i seguenti ingredienti fondamentali ;
- PTFE dispersione acquosa al 60%;
- polifenilensolfuro (PPS) , in polvere;
- resina PAI in soluzione in N-metil-pirrolidone;
- carbon black
I rapporti in peso tra questi componenti sono all ' incirca i seguenti con riferimento ai prodotti polimerici PTFE, PPS e PAI allo stato secco:
PTFE/PPS = da 35/65 a 55/^5 ? PAI resina allo stato secco inferiore del 10% della somma PTFE PPS ( polimeri secchi ) , carbon black da 10% a 15% in peso rispetto alla somma PTFE PPS PAI.
Una formulazione rappresentativa di questo secondo tipo di primer ? riportata nella tabella 2 (formulazione standard designata con la sigla LBD.2) .
Lo strato di rivestimento antiaderente, viene realizzato applicando uno strato esterno di vernice "top coat" sullo strato di fondo. Quale strato di finitura "top coat" ? particolarmente indicato quello avente la composizione seguente identificato qui con la sigla LBD.4:
a) dispersione acquosa di PTFE di tipo commerciale, contenente 60% in pesi di PTFE e tensioattivi usuali.
b) Dimetil polisilossano (DMPS) del tipo modificato con catene poliossialchileniche, in quantit? pari a 0,5 - 5 preferibilmente da 2 a 4 p. peso.
c) Polimeri acrilici fino al 2% peso rispetto alla somma PTFE DMPS, detti polimeri acrilici essendo in dispersione acquosa. L'ingrediente b) ? costituito da DMPS modificato in cui i gruppi ossialchilenici {ossietilenici e/o ossipropilenici) sono presenti in rapporto in peso rispetto ai gruppi silossanici (CH^)2 Si 0 compreso tra 92 : 8 e 88 : 12.
L'ingrediente c) pu? essere vantaggiosamente costituito dal prodotto BYC 302 della BYC Chemie contenente il 90% in peso di gruppi polietere (etossi e/o propossi) in forma di dispersione acquosa.
Lo strato di rivestimento secondo il trovato pu? essere applicato sia su manufatto gi? stampato da lastra di alluminio, del tipo: pentole, padelle, coperchi, mestoli e altri attrezzi usati nella preparazione e cottura di cibi (teglie, griglie da forno, ecc.), sia su lastra di Al che viene poi formata per stampaggio nei manufatti suddetti. Nel secondo caso ? particolarmente adatta la formulazione secondo la tabella 2.
In entrambi i casi il substrato di Al viene preliminarmente sottoposto al solo trattamento di sgrassaggio con metodi convenzionali quali lo sgrassaggio in ambiente acido o alcalino o con solventi organici. Il substrato di Al presenta in ogni caso la ruvidit? superficiale Ra della lastra di partenza, inferiore a 1 ,2 micron. L' adesione dello strato di rivestimento secondo il trovato al supporto di Al risulta infatti ottima senza necessit? di aumentare apposta la ruvidit? con trattamenti meccanici (sabbiatura, smerigliatura) .
L ' incremento straordinario della resistenza nell ? abrasione conseguito con l ' addizione di oristabalite alla formulazione della vernice risulta in modo evidentissimo dal confronto con formulazioni identiche in cui si era introdotta una differente carica minerale al posto della oristobalite: si veda la tabella 3 ? Il test nella nostra caratterizzazione ? stato condotto misurando lo spessore di rivestimento dopo ogni 250 cicli di abrasione, fino al cedimento totale del rivestimento. In questo modo abbiamo ottenuto l' esaltazione dei differenti comportamenti dei vari campioni nei confronti della resistenza all ' abrasione.
Anche la granulometria della oristabalite usata rappresenta una selezione finalizzata all ' ottenimento di un rivestimento di propriet? superiori: infatti prove con oristobalite H. (Sibelco B0006) con granulometria pi? grossa hanno dato uno strato di rivestimento sul prodotto finale inadatto per la eccessiva ruvidit?.
Un vantaggio considerevole della vernice secondo il trovato consiste nel fatto che l ' ottima resistenza all ? abrasione ? ottenuta come si ? detto con substrato di Al avente ruvidit? molto ridotta corrispondente alla lastra di partenza usualmente usata nella fabbricazione dei manufatti secondo il trovato. Non occorre quindi procedere a trattamenti meccanici appositi ( smerigliatura o sabbiatura) per aumentare la ruvidit? superficiale che normalmente contribuisce a migliorare la resistenza all' abrasione: si veda a questo proposito il test di tabella 4.
Nella tabella 5 si riportano le denominazioni commerciali dei prodotti sperimentati come antiabrasivi e la loro granulometria. Nel grafico di figura 1 si riportano i risultati esposti in tabella 2.
Nel grafico di figura 2 si riportano i risultati composti in tabella 3?
Nella tabella 6 si riportano i risultati del test di adesione al supporto di Al.
Nella tabella 7 si riportano i risultati del test di adesione del latte carbonizzato.
Risultati sostanzialmente equivalenti a quelli riportati sulle tabelle 3*4 , 6 e 7 sono stati ottenuti effettuando i tests su rivestimenti ottenuti usando come primer la formulazione di tabella 2.
In base ai risultati ottenuti con le varie formulazioni sperimentate con i vari tests effettuati si possono ricavare le seguenti conclusioni .
Con l ' addizione di cristobalite si ? realizzato un aumento straordinario della resistenza all ' abrasione mentre si ? mantenuto elevato il valore della adesione al substrato di Al. Si sono mantenuti inalterati i valori di antiaderenza dello strato superficiale ("top coat" ) .
TABELLA 1
PRIMERPER SUBSTRATIIN ALLUMINIO:FORMULAZIONE LBD.007PERVERIFICAADDITIVI ANTIABRASIVI: COMPOSIZIONE % IN PESO tu POLIMERI
Dispersione di PTFE
(60% politetrafluoroetilene)
resina poliamideimide PAI come residuo Becco
(soluzione al 29% in N-raetil-pirrolidone)
TENSIOATTIVI
alchilfenoli poi ietossi lati in % gi? presenti
nella dispersione di PTFE alla fornitura
alchilfenoli polietossilati
diolo acetilenderivato (Sur fi noi 104 della
Air Products)
PIGMENTI
carbon black
SOLVENTI
metossipropanolo
N-metilpirrolidone
(nella soluzione di PAI alla fornitura)
ALTRI COMPONENTI
silice colloidale in dispersione acquosa
stabilizzata con ione sodio
130% residuo secco)
trietilammina TEA
dimetiletanolammina DMEOLA
entiabraslvo
acqua deionizzata
TABELLA 2
PRIMER PER SUBSTRATI IN ALLUMINIO:FORMULAZIONE LBD.2 PER VERIFICA ADDITIVI ANTIABHASIVI:COMPOSIZIONE * IN PESO POLIMERI
Dispersionedi PTFE, Algoflou neo
{c>o% politetmlluoroetilene)
resinapollamldelmidePAIcome residuo secco
(soluzione al 29% in N-meti1-pirrolidone)
resina PPS in polvere Fortran X
resina acrilica dispersione acquosa al 45%
TENSIOATTIVI
nlchillnnoli polietossilatl in % gi? presenti
nella dispersione di PTFE alla fornitura
alcliilfenoll poliatossllati
uretano etossilato (ag?nte addensante)
PIGMENTI
carbon black
SOLVENTI
monometiletere di etilenglicole
N-metilpIrrolldone
(nella soluzione di PAI alla fornitura)
ALTRI COMPONENTI
trlatllammina TEA
dimetiletanolammina DMEOLA
nutinliriisivn
acqua deionlzzata quanto basta a
TABELLA 3 tr? a a o o oo TEST DI RESISTENZA ALL'ABRASIONE SECONDO BS 2069 (1988) A.l
N? cicli di abrasione
arica modificante Sigla della 0 500 750 1000 1250 1500 1750 2000
f ormul azione
ica A 100 90 40 20 0 0 0 o
ica platelata B 100 90 40 20 0 0 0 0
cciaio inox scagliette C 100 90 40 20 0 0 0 0 ? O
cciaio inox scagliette D 100 90 40 20 n-0 0 0 0 0)
lenite nefelinica E 100 90 40 20 0 0 0 0 5* P
lenite nefelinica F 100 90 40 20 0 0 0 rtI 0 O iienite nefelinica G 100 90 40 20 0 0 0 o 0
iristobalite (Sibelco B0012) Ri I 100 100 100 90 90 ' 90 90 90
?esina siliconica in polvere ? Toepearl 130 della Toshiba) N 100 90 ? 40 20 0 0 0 0 h ?esina siliconica in polvere O 100 90 40 (u Tgspearl 145 della Toshiba) 20 0 0 0 0 (n H
?esina siliconica in polvere P 100 90 40 20
Tospearl 240 della Toshiba) 0 0 0 0 fn St *) 100 90 40 20 0 0 0 o h I-J M Formulazione standard senza carica modificante
I valori riportati esprimono la percentuale indicativa di film rimasto sul supporto dopo il test di abrasione
TABELLA 4
Rivestimento residuo in % di quello iniziale dopo il test di abrazione
Formulazione carica modificante Ra (micron) 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 I (*) cristobalite Sibelco BQQ12 0,8 100 lOO 100 90 90 90 90 90 St (**) 0,8 100 90 40 20 0 0 0 0 St (**) 4 100 100 90 80 70 60 30 0
(*) 4 p. peao di carica per 100 p. peso di vernice formulazione standard primer LBD . 007.
Strato di ricoprimento (top coat) LBD.4.
(**) Formulazione standard primer LBD. 007. Strato di ricoprimento (top coat) LBD.4.
TABELLA 5
commercial products mohs hardnaee Particle 3ize distribution (microns) m a mica A mica 325 3 - 3.5 80 % < 40 microns o o oo mica piatelata B Iriodin" 163 3 - 3.5 20 - 150 microns
acciaio inox scagliette C novamet standard 5 20 - 160 microns
acciaio inox scagliette D novamet fine 5 20 - 100 microns
sienite nefelinica E minex" 4 5.5 - 6.0 98% < 30 microns
sienite nefelinica F minex? 7 5.5 - 6.0 97% < 15 microns
I
sienite nefelinica G minex? 10 5.5 - 6.0 98% < 10 microns ? o rt cristobai ite H sibelco B006 6,5 20 - 100 microns
cristobai ite I sibelco B001 2 60) 6,5 88% < 40 microns ?1 rt O
tsilica colloidale L ludox0 HS n.d. 12 microns O
silica colloidale M ludox0 AM n.d. 12 microns <n c? resina siliconica in polvere >? M (Tospearl 130 della Toshiba) tospearl 130 n.d. 3 microns (u In resina siliconica in polvere Q
(Tospearl 145 della Toshiba) tospearl 145 H-n.d. 4.5 microns
(0 resina siliconica in polvere p tospearl 240
(Tospearl 240 della Toshiba) n.d. 4 microns
TABELLA 6
imr1 a quadrettatura e stroppo dopo 24 ore di immersione In ocque e 80?C o o tu Adesione al supporto confronto allo standard
mica A invariata
mica piatelata B invariata
acciaio inox scagliette C invariata
acciaio inox scagliette D invariata
sienite nefelinica E invariata
sienite nefelinica F invariata
sienite nefelinica G invariata o? r cristobalite I invariata
silica colloidale L perdita
silice colloidale M at
Di h perdita rt O
resina siliconica in polvere N hinvariata O {Tospearl 130 della Toshiba)
resina siliconica in polvere Rn (Tospearl 145 della Toshiba) 0 invariata
O
fi) resina siliconica in polvere P
(Tospearl 145 della Toshiba) invariata 3pi H-Per standard viene considerato il rivestimento comprendente il primer non addittivato con antiabrasivi in ?h
TABELLA 7
l'es t d i mlcii ionn del l nt.be carbon i zzato ascondo US 7069 (?= ottimo 4= pesa imo) o o CD
Antladerenza
mica A 0 -1
mica platelata B 0-1
acciaio inox scagliette C 0-1
acciaio inox scagliette D 0- 1
sienite nefelinica * E 0 -1
i
sienite nefelinica F 0 -1
sienite nefelinica ? G 0 o ncristobalite I 0 Cu silica colloidale L & 0 Di *1 silica colloidale M Q ri Q
resina siliconica in polvere (Tospearl 130 de h-i (Tospearl 130 della Toshiba) N 0 O resina siliconica in polvere fri o
(Tospearl 145 della Toshiba) 0 - 1 ci (0 resina siliconica ir?polvere 0 - 1
(Tospearl 240 della Toshiba) 3 fu 0 - 1 tn standard H Per standard viene considerati il rivestimento comprendente il primer non addittivato con antiabrasivi in ? ? h

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Vernice all'acqua, atta a realizzare rivestimenti antiaderenza a base di PTFE su manufatti stampati in alluminio o su lastra di alluminio da utilizzare nella Fabbricazione dei manufatti stessi, comprendente: a) una formulazione per lo strato di fondo (primer) comprendente come ingredienti essenziali: - dispersione acquosa di PTFE al 60% in peso, di tipo commerciale, contenente tensioattivi usuali, - resina PAI sotto forma di soluzione in N-metil-pirrolidone, - carbon black, - cristobalite in quantit? pari a 1-6 parti peso per 100 p. peso di formulazione, - tensioattivi convenzionali e acqua quanto basta a 100 p. peso. b) una formulazione atta a formare uno strato di finitura {top coat) sullo strato di fondo cos? ottenuto, comprendente come ingredienti essenziali: - dispersione acquosa di PTFE al 60% in peso di tipo commerciale, contenente tensioattivi usuali, - DMPS del tipo modificato con catene poliossialchileniche in quantit? del 2-4 % in peso rispetto al PTFE - polimeri acrilici fino 2 % peso del PTFE, sotto forma di dispersione acquosa.
  2. 2. Vernice secondo la rivendicazione 1 in cui si impiega cristobalite del tipo Sibelco B0012.
  3. 3. Vernice secondo la rivendicazione 1 in cui il DMPS modificato con unit? ossialchileniche (ossietileniche e/o ossipropileniche) presenta un rapporto in peso tra unit? ossialchileniche e unit? silossaniche (CH^^ Si 0 compreso tra 92:8 e 88:12.
  4. 4. Vernice secondo la rivendicazione 1 in cui il primer ? costituito da: a) una formulazione per lo strato di fondo (primer) costituita da: - dispersione acquosa di PTFE al 60# in peso, di tipo commerciale contenente tensioattivi usuali, in quantit? pari a 18 p.peso di PTFE per 100 p.peso di formulato; - resina PAI 4,4 p.peso sotto forma di soluzione in N-metilpirrolidone. - carbon black 1 ,5 p.peso - silice colloidale 20 p.peso di dispersione acquosa al 30# > - cristobalite 4 p.peso - tensioattivi e solventi convenzionali pi? acqua quanto basta a 100 p.peso.
  5. 5) Vernice secondo la rivendicazione 1 in cui il primer ? costituito da: - dispersione acquosa di PTFE al 60# in peso, di tipo commerciale contenente tensioattivi usuali, in quantit? pari a 11 ,4 p. peso di PTFE per 100 p. peso di formulato; - resina PAI 2 , 25 P - peso sotto forma di soluzione in N-metilpirrolidone ; - resina PPS in polvere 12 p. peso; - resina acrilica dispersione acquosa al 45%, parti peso 3,2; - carbon black 3,5 P- peso; - cristobalite 4 p. peso; - tensioattivi e solventi convenzionali pi? acqua, quanto basta a 100 p. peso. (PAS/lm)
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