DE2217137C3 - FluorkohlenstoffpoIymerisatiDispersion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Überzugsmittel, insbesondere Grundiermittel für die Verbesserung der Haftung von Fluorkohlenstoffpolymer-Überzügen an ihren Unterlagen.

In den letzten Jahren haben Fluorkohlenstoffpolymere als glatte Überzüge breite Anwendung gefunden. Mit Polytetrafluorethylen beschichtete Koch-, Brat- und Backgeräte haben sich auf Grund ihres Haftwidrigkeitscharakters besonders eingeführt.

Es ist auf Grund der physikalischen Natur dieser Fluorkohlenstoffpolymeren schwierig, sie genügend fest an Unterlagen zu binden, um eine Abhebung der Schichten oder eine Blasenbildung derselben im Einsatz zu vermeiden. Dies gilt besonders für Polytetrafluoräthylen.

Es wurde gefunden, daß sich die Haftung einer Fluorkohlenstoffpolymer-Schicht an ihrer Unterlage wesentlich verbessern läßt, wenn eine Stoffzusammensetzung mit einem Gehalt an

a) teilchenförmigen! Fluorkohlenstoffpolymerem,

b) ammoniakstabilisiertem, kolloidalen Siliciumdioxid und

c) flüssigem Träger

zur Grundierung der Unterlage vor dem Auftragen der Fluorkohlenstoffpolymer-Deckschicht verwendet wird.

Das in der Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung verwendete, kolloidale Siliciumdioxid ist ein wäßriges Sol von kolloidalem Siliciumdioxid, das mit Ammoniak stabilisiert ist. Vorzugsweise wird ein Kieselsol mit einem Feststoffgehalt von etwa 30% und einem pH-Wert von 9,6 verwendet. Die Herstellung eines solchen Sols kann nach den allgemeinen Methoden der USA-Patentschrift 3012973 erfolgen.

Das kolloidale Siliciumdioxid liegt in der Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung gewöhnlich in einer Konzentration von etwa 10 bis 50%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Siliciumdioxid- und Fluorkohlenstoffpolymer-Feststoffe, vorzugsweise von etwa 20 bis 30%, vor. In besonders bevorzugter Weise wird eine Stoffzusammensetzung mit einem Gehalt an kolloidalem Siliciumdioxid von etwa 18 bis 25% eingesetzt. Bei gewissen Anwendungszwecken kann man auch mit 10 bis 20% kolloidalem Siliciumdioxid arbeiten oder auch sich zum Überschreiten der bevor-• zugten Bereiche entscheiden und etwa 40 bis 50% einsetzen. In gewissen Fällen kann es sogar erwünscht sein, mit derart geringen Mengen an kolloidalem Siliciumdioxid wie 5 bis 10% oder großen Mengen wie 60 bis 70% zu arbeiten, wenngleich auch bei niedrige-

i'i ren und höheren Prozentwerten eine Tendenz zur Minimierung der gemäß der Erfindung erhaltenen, vorteilhaften Effekte besteht.

Das Fluorkohlenstoffpolymere in der Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung ist ein Polymeres

i~> von Kohlenwasserstoffmonomeren, die vollständig mit Fluoratomen oder mit einer Kombination von Fluor- und Chloratomen substituiert sind. Zu dieser Gruppe gehören Polytetrafluoräthylen, Mischpolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen

-° in allen Verhältnissen der Monomereinheiten und Flucrchlorkohlenstcffpolymere, wie Polymonochlortrifluoräthylen. Polytetrafluoräthylen wird bevorzugt. Das in der Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung eingesetzte Fluorkohlenstoffpolymere hat

2i Teilchenform. Die Teilchen sollen genügend fein sein, um die Düse einer Spritzpistole ohne Festsetzung in dieser zu passieren und um einen vollständigen Film zu erhalten. Im Normalfalle soll das Teilchen mit seiner längsten Abmessung etwa 0,35 Mikron nicht

jo überschreiten.

Es ist möglich, "ein trocknes Mehl oder Pulver des Fluorkohlenstoffpolymeren einzusetzen und getrennt einen flüssigen Träger vorzulegen, aber vorzugsweise wird das Polymere in Form einer wäßrigen Dispersion

eingesetzt, da es in dieser Form am leichtesten beziehbar ist Auch eine Dispersion von Fluorkohlenstoffpolymerem in einer organischen, mit Wasser mischbaren Flüssigkeit, wie Äthanol, Isopropanol, Aceton oder einem Äthylenglykoläther (Cellosolve), kann Verwendung finden. In jedem Fall dient die Flüssigkeit auch als Trägermedium der Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung.

Das Fluorkohlenstoffpolymere liegt in der Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung gewöhnlich in

einer Konzentration von etwa 50 bs 90%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Fluorkohlenstoffpolymer- und Siliciumdioxid-Feststoff, vor. Vorzugsweise arbeitet man mit etwa 70 bis 85%, und in besonders bevorzugter Weise enthält das Mittel 75 bis 80% an

so Fluorkohlenstoffpolymerem. Für den einen oder anderen Anwendungszweck kann man auch derart geringe Mengen an Fluorkohlenstoffpolymerem wie 30 bis 45 % oder sogar 10 bis 25 % einsetzen. In ähnlicher Weise kann sich für gewisse Anwendungszwecke die

Wahl einer Zusammensetzung ergeben, die derart hohe Mengen an Fluorkohlenstoffpolymerem wie 90 bis 95% oder noch darüber enthält, wenngleich auch eine solche Stoffzusammensetzung zu einer normalerweise nicht erwünschten Dicke neigt.

Zur Herstellung der Stoffzusammensetzung mischt man die richtigen Mengen an einem zweckentsprechenden, wäßrigen Sol kolloidalen Siliciumdioxids und einer Fluorkohlenstoffpolymer-Dispersion. Diese Zusammensetzung kann pigmentiert werden, indem man nach herkömmlicher Technik eine zweckentsprechende Pigmentdispersion bildet und dann einfach diese zu der Zusammensetzung hinzufügt.
Das anfallende Überzugs-, besonders Grundier-

mittel kann durch Spritzen, Streichen, Tauchen, Walzenauftrag oder dergleichen aufgebracht werden. Wenn eine Metallfläche zu überziehen ist, wird sie vorzugsweise durch Strahlen, durch Flammspritzen mit einem Metall oder Metalloxid oder durch Frittebeschichtung vorbehandelt. Nach der Auftragung wird die Grundierschicht luftgetrocknet und dann 10 bis 20 Min. bei 230 bis 400° C gebrannt.

Diese Überzugs-, besonders Grundierschicht wird dann mit einem herkömmlichen, klaren oder pigmentierten Fluorkohlenstoffpolymer-Lack mit einer Deckschicht versehen und in der üblichen Weise gebrannt, um eine haftende Fluorkohlenstoffpolymer-Schicht zu erhalten.

Die beste Beschichtung wird mit dem vorstehenden Zwei-Schichten-System erhalten, aber eine fest haftende Fluorkohlenstoffpolymer-Schicht kann auch in einem einzigen Beschichtungsgang erhalten werden. Man bringt hierzu eine dickere Schicht der Stoffzusammensetzung, die auch Pigmente und oberflächenaktive Mittel enthalten kann, auf und unterwirft diese Schicht dann dem Trocknen und Brennen wie bei dem Zwei-Schichten-System. Der Vorteil dieses EinSchicht-Systems im Hinblick auf Arbeitskosten liegt auf der Hand.

Die Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung eignet sich besonders zur Grundierung von Metall-Koch-, -Brat- und -Backgeräten, wie Bratpfannen, für die Beschichtung mit Polytetrafluoräthylen, kann aber auch zur Grundierung von anderen Gegenständen Verwendung finden, die bleibend an die Unterlagen gebundene Fluorkohlenstoffpolymer-Filme verlangen. Diese Gegenstände können von Glas oder anderen Materialien gebildet werden, welche die zur Anwendung kommenden Brenntemperaturen vertragen. Zum Beispiel kann die Stoffzusammensetzung gemäß der Erfindung zum Grundieren oder Beschichten von Lagern, Ventilen, Draht, Metallfolie, Boilern, Rohren, Schiffsboden, Ofenauskleidungen, Bügeleisen-Grundplatten, Waffeleisen, Eiswürfel-Schalen, Schneeschaufeln und -pflügen, Rutschen, Förderorganen, Zieh- und Spritzwerkzeugen, Werkzeugen wie Sägen, Feilen und Bohrer, Trichtern und anderen technischen Behältern und Formen verwendet werden.

Das folgende Beispiel, in dem alle Teile Gewichtsteile sind, dient der weiteren Erläuterung der praktischen Durchführung der Erfindung.

Beispiel
Durch gründliches Mischen von

Polytetrafluoräthylen-Dispersion,

wäßrig, 60% Feststoff-Gebalt, 48,1 TdIe

Sol kolloidalen Siliciumdioxides

(30% Feststoffgehalte) 38,5 Teile

Pigment-Dispersion, weiß, TiOj-Gehalt 44,5 % 6,1 Teile

wur.ie ein Grundiermittel hergestellt, das auf eine Trockendicke von etwa 0,008 mm auf eine gestrahlte, frittebeschichtete Aluminiumbratpfanne aufgespritzt wurde. Die Pfanne wurde dann 20 Min. bei 232° C gebrannt.

Die erhaltene, grundierte Pfanne erhielt dann eine Deckschicht mit einem Lack der Zusammensetzung:

Polytetrafluoräthylen-Dispersion,

wäßrig, Feststoffgehalt 50% 99,5 Teile

Na-SaIz des Schwefelsäureesters einer
Mischung langkettiger Alkohole (überwiegend Laurylalkoho!) 0,5 Teile

Zur Auftragung dieser Lackdeckschichten wurde der Lack auf eine Trocken-Dicke von etwa 0,025 mm über die Grundierung gespritzt und dann 20 Min. bei 400° C gebrannt.

Der anfallende Polytetrafluoräthylen-Überzug haftete gut an der Bratpfanne; auch nach langzeitiger Verwendung war keine Blasenbildung oder Abhebung festzustellen.

Die in einem einzigen Beschichtungsgang aufzutragenden Stoffzusammensetzungen eignen sich besonders zum Überziehen des Äußeren ve ti metallischen Koch-, -Back- und -Bratgeräten. Über die ausgezeichnete Haftung am Metall hinaus ergeben diese Oberflächenschichten eine leichte Reinigung und ausgezeichnete Eigenschaften in Form von Färbung, Glanz, Härte, Wärmebeständigkeit, Schlagfestigkeit und Detergensbeständigkeit.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Fluorkohlenstoffpolymerisat-Dispersion mit einem Gehalt

a) von 50 bis 90%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe (α) und (f>), an teilchenförmigen! Fluorkohlenstoffpolymerisat,

b) von 10 bis 50%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe (α) und (fe), an Sol von kolloidalem Siliciumdioxid und

c) einem flüssigen Träger,

dadurch gekennzeichnet, daß das Sol mit Ammoniak stabilisiert ist.

2. Fluorkohlenstoffpolymerisat-Dispersion nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 70 bis 85% an Fluorkohlenstoffpolymerisat und etwa 18 bis 25% an Kieselsol.

3. Fluorkohlenstoffpolymerisat-Dispersion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das F.uorkohlenstoffpolvmerisat Polytetrafluoräthylen ist.