DE68902145T2

DE68902145T2 - Gegenstand mit einer nicht-haftenden beschichtung, verfahren zu dessen herstellung und zusammensetzung, verwendet in diesem verfahren.

Info

Publication number: DE68902145T2
Application number: DE8989300007T
Authority: DE
Inventors: Alain Robert Emile Carre; Francoise Marie Michele Roger
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1988-01-05
Filing date: 1989-01-03
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2009-01-04
Also published as: EP0323882A1; US5037701A; JPH024478A; EP0323882B1; US4961996A; FR2625450B1; FR2625450A1; DE68902145D1

Description

Die Erfindung betrifft einen eine nicht-haftende Beschichtung aufweisenden Gegenstand, dessen Adhäsion an diesen Gegenstand und dessen Haltbarkeit verbessert sind, ein Herstellungsverfahren für diesen Gegenstand und eine Zusammensetzung zur Verwendung in diesem Verfahren.
Die nicht-haftenden Beschichtungen, die verwendet werden, um Kochgeschirr herzustellen, an welches Nahrungsmittel während des Kochvorgangs nicht anhaften, basieren im allgemeinen auf Fluorkohlenstoffpolymeren (Polytetrafluorethylen (PTFE), FEP, etc...) oder auf Silikonen.
Wenn der zu beschichtende Gegenstand ein Metallträger ist, wie z. B. Aluminium oder Gußeisen, wird im allgemeinen das Abstrahlen mit einem abrasiv wirkenden Mittel empfohlen, um die Adhäsion der Beschichtung an den Träger sicherzustellen.
Wenn der Träger ein Material wie Glas oder eine Glaskeramik ist, ist das Abstrahlen wenig geeignet, insbesondere bei einer PTFE-Beschichtung. Aufgrund der Porosität der Beschichtung wird die Polymer-/Träger-Grenzfläche bei Gebrauch schnell Wasserdetergentien und Fett ausgesetzt, so daß die Adhäsion der Beschichtung an den Träger, die hauptsächlich eine Art von Verankerung darstellt, nicht ausreichend ist, um eine Färbung oder ein Abblättern dieser Grenzfläche zu verhindern. Deren Beschädigung ist insbesondere dann sichtbar, wenn der Träger ein durchsichtiges Glas, wie z. B. ein Pyrex®-Kochgeschirr, ist. Um die Adhäsion der nicht-haftenden Beschichtung an den (Glas)-Träger des zu beschichtenden Gegenstandes zu verbessern, wird in der US-Patentschrift 3,555,345 vorgeschlagen, Aminoalkyltrialkoxysilane als Kopplungsmittel zu verwenden, die auf den Träger vor dem Aufbringen der nicht-haftenden Beschichtung aufgebracht werden. Typischerweise wird der (Glas)- Träger in eine verdünnte Lösung des Silan-Kopplungsmittels für eine ausreichend lange Zeit (etwa 5 Minuten bis etwa 4 Stunden) eingetaucht, um die Alkoxygruppen zu hydrolisieren und es den resultierenden -OH-Gruppen zu ermöglichen, mit den Silanol (=SiOH)-Gruppen, die auf der Glasoberfläche vorkommen, zu kondensieren (vgl. E.P. PLUEDDEMAN, Silylated surfaces, edited by D.E. Leyden and W. Collins, Gordon and Breach Science Publishers, N.Y., 31, 1978). Die Aminoalkylgruppen weisen eine hohe (Bindungs-)Wechselwirkung mit der organischen Beschichtung auf. Um zu ermöglichen, daß sich die Kondensationsreaktion ausreichend entwickelt, ist es notwendig, daß die Trägeroberfläche frei von Fett oder anderen organischen Verunreinigungen ist. Demnach muß die zu beschichtende Oberfläche sorgfältig mit einem Detergens oder einem organischen Lösungsmittel (Alkohol, Aceton) gereinigt und anschließend getrocknet werden, um sicherzustellen, daß Silanolgruppen auf der Oberfläche vorliegen; dieses Verfahren ist im industriellen Maßstab ein ernst zu nehmender Nachteil. Weiterhin ist dieses Verfahren nur auf Glasträger anwendbar.
Demgemäß besteht eine Notwendigkeit, ein Verfahren bereitzustellen, wodurch eine gute Adhäsion zwischen einer nicht-haftenden Beschichtung und einem Träger ermöglicht wird, wobei dieses Verfahren einfacher durchführbar ist als die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese und andere Probleme zu lösen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes, bestehend aus einem Träger, dessen Oberfläche -OH-Gruppen aufweist, und wenigstens einer auf einem nicht-haftenden Polymer basierenden Schicht, die wenigstens teilweise die obengenannte Oberfläche bedeckt, bereitgestellt wird, gekennzeichnet durch (A) das Aufbringen eines Polyam-Säure-Vorläufers (: polyamic-acid (PAA) precursor) von Polyamid-Imid und eines Organosilans mit zwei Arten funktioneller Gruppen, wobei eine dieser Gruppen mit den -OH-Gruppen der Trägeroberfläche und die andere Art mit der Polyam-Säure reagieren kann, auf den zu beschichtenden Teil der Trägeroberfläche, wobei die Polyam-Säure und das Silan entweder in Form einer Mischung in einer Schicht oder schrittweise in zwei Schichten, und zwar zuerst das Silan und anschließend die Polyam-Säure, aufgetragen werden; dann (B) Trocknen und Umwandeln der Polyam-Säure zum Polyamid-Imid durch Erhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur; und anschließend (C) Aufbringen der nicht-haftenden Schicht(en).
Erfindungsgemäß wird ein Gegenstand, bestehend aus einem Träger, dessen Oberfläche -OH-Gruppen aufweist, und wenigstens einer Schicht eines nicht-haftenden Polymers, welche die Oberfläche wenigstens teilweise bedeckt, bereitgestellt, wobei der Gegenstand dadurch gekennzeichnet ist, daß er zusätzlich, aufgetragen zwischen dem Träger und dem nicht-haftenden Polymer, eine Schicht enthält, hergestellt aus (A) einem Organosilan mit zwei Arten funktioneller Gruppen, wobei eine dieser Gruppen mit den -OH-Gruppen der Trägeroberfläche und die andere Art mit der Polyam-Säure reagieren kann, Reaktion mit (B) einem Vorläufer einer Polyam-Säure von Polyamid-Imid und mit (C) -OH-Gruppen der Trägeroberfläche, anschließendem Trocknen und Umwandeln der Polyam-Säure zu Polyamid-Imid durch Erhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Zusammensetzung bereitgestellt, die zur Verbesserung der Adhäsion einer nicht-haftenden Beschichtung mit einem Träger bevorzugt einsetzbar ist, wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie besteht aus einem Vorläufer einer Polyam-Säure des Polyamid- Imid, und einem Organosilan mit zwei Arten funktioneller Gruppen, wobei eine dieser Gruppen mit dem -OH-Gruppen der Trägeroberfläche und die andere Art mit der Polyam-Säure reagieren kann.
Die Polyam-Säure-Vorläufer werden aus Gründen der Sicherheit und der Vermeidung von Verschmutzungen bevorzugt in Form von wäßrigen Zusammensetzungen verwendet. Derartige Zusammensetzungen sind in der französischen Patentschrift 1,460,157, angemeldet am 10. November 1965, von den Imperial Chemical Industries beschrieben, wobei für weitere Einzelheiten auf diese Druckschrift voll inhaltlich verwiesen wird. In diesen wäßrigen Zusammensetzungen kommt Polyam-Säure entweder als Ammoniumsalz oder als Salz einer organischen Base vor. Die Umwandlung zum Polyamid-Imid wird im allgemeinen durch Erhitzen bewirkt. Ein Beispiel für eine wäßrige Zusammensetzung einer Polyam-Säure, die kommerziell erhältlich ist, ist 8470 A XYLAN® von der Firma Whitford Plastics Ltd (Brindley 86, Astmoor, Runcorn, Cheshire, WA7 1PF, GB) und der Firma Whitford Corporation (Box 507, West Chester, Pa 19381, USA).
Erfindungsgemäß kann aber die Polyam-Säure-Lösung auch in organischen Lösungsmitteln verwendet werden. Dem Fachmann sind hier ohne weiteres aus der veröffentlichten Literatur, die die Polyam-Säuren und Polyamid-Imide betrifft, Einzelheiten über die Zubereitung derartiger Lösungen in einem organischen Lösungsmittel bekannt. Nur beispielsweise sei hier auf die folgenden zwei Patentschriften hingewiesen: die Britische Patentschrift 898,651 und die US-Patentschrift 3,260,691.
Das verwendete Organosilan muß zwei Arten funktioneller Gruppen aufweisen. Eine dieser Arten muß mit den -OH-Gruppen, die auf der Oberfläche des zu beschichtenden Trägers vorliegen, und die möglicherweise den Silanolgruppen oder den Me-OH-Gruppen zuzurechnen sind, wobei Me ein Metall darstellt, reaktiv sein. Ein Beispiel für diese Art von Gruppe ist die Hydroxygruppe. Da jedoch Hydroxysilane nicht sehr stabil sind, werden Alkoxysilane bevorzugt, und diese müssen dann zu Hydroxysilanen hydrolisiert werden, wenn sie verwendet werden oder eine kurze Zeit vorher. Die andere Art muß mit der Polyam-Säure reaktiv sein. Ein Beispiel für eine derartige Gruppe ist die Aminogruppe.
Zu den erfindungsgemäß einsetzbaren Organosilanen gehören konsequenterweise die Amino- oder Polyamino-Silane. Unter diesen sind erfindungsgemäß besonders bevorzugt gamma-Aminopropyltriethoxysilan, gamma-aminopropyltrimethoxysilan und N-(beta- Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, die weiterhin den Vorteil aufweisen, daß sie von der U.S. F.D.A. zugelassen sind; dies ist dann wichtig, wenn die Endprodukte zum Kochen verwendet werden. Das funktionelle Silan ist einfacher als wäßrige oder alkoholische Lösung verwendbar, die kurz vor der Verwendung (Maximum 1 Stunde) zur wäßrigen Lösung der Polyam- Säure zugegeben wird. Die Silanmenge kann etwa 1 bis 10 Vol. -% der Gesamtzusammensetzung, bevorzugt 1 bis 5 Vol. -% der Gesamtzusammensetzung, betragen. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können das Silan und die Polyam-Säure sukzessiv auf den zu beschichtenden Träger aufgebracht werden. Der Trockengehalt der Endzusammensetzung einschließlich Harz und Pigmente beträgt im allgemeinen zwischen 10 und 22 Vol. -%. Als Pigmente werden im allgemeinen solche verwendet, die in herkömmlichen Polyam-Säure-Zusammensetzungen verwendet werden.
Die auf den Träger aufgebrachte Polyam-Säure und das Silan werden auf eine geeignete Temperatur (z. B. 100 bis 225ºC) wenige Minuten lang erhitzt, um die Schicht(en) zu trocknen und die Polyam-Säure zu Polyamid-Imid umzuwandeln. Eine Dicke von wenigen um (beispielsweise 5 bis 20um) ist für die durch Silan modifizierte Polyamid-Imid-Beschichtung ausreichend, um die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe zu lösen.
Obenauf kann die nicht-haftende Beschichtungszusammensetzung in herkömmlicher Weise als eine oder mehrere sukzessive Schichten gemäß den Vorschriften des Herstellers aufgebracht werden. Beispiele für geeignete Beschichtungszusammensetzungen sind solche, die auf PTFE basieren, erhältlich von der Firma E.I. Du Pont de Nemours and Co, Wilmington, Delaware, USA, und die Beschichtungszusammensetzung die auf Silikonen basiert, erhältlich von der Firma Dow Corning Co. Midland, Michigan, USA.
Silan ermöglicht einen hohen Adhäsionsgrad von chemischer Natur mit dem Träger aufgrund der Kondensationsreaktion der aus der Hydrolyse der Alkoxygruppen des Silans stammenden -OH- Gruppen mit den -OH-Gruppen der Trägeroberfläche. Auf der anderen Seite bilden die Aminogruppen des Silans chemische Bindungen mit der Polyam-Säure und demgemäß auch mit dem End-Polyamid-Imid. Durch Experimente konnte gezeigt werden, daß die nicht-haftenden Beschichtungen sehr gut mit der durch Silan modifizierten Polyamid-Imid-Schicht haften.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung, wobei darauf hingewiesen wird, daß die Erfindung nicht auf die angegebenen Beispiele beschränkt ist.
In den nachfolgenden Beispielen wurden die folgenden Testverfahren verwendet:

Adhäsionstest

Da die herkömmlichen Tests für Beschichtungen wie der Gitterschnittest und der Daumennageltest hauptsächlich qualitativer Natur sind, wurde von uns ein Test entworfen, um die Adhäsion der nicht-haftenden Beschichtung mit dem Träger zu quantifizieren. Dieser als Pflugtest (Ploughtest) bezeichnete Test besteht in der Bestimmung der Kraft F, die notwendig ist, um die Beschichtung vom Träger durch ein Wolframcarbidmesser (der Pflugschar), 2,5 mm lang, wobei ein 45º Winkel mit dem Träger eingehalten wird, und auf welches eine Belastung P von 6,5 N ausgeübt wird, zu entfernen, wobei die Meßung mit einem Dynamometer erfolgt. Um die Beschichtungsadhäsion auf einem Träger zu messen, mißt man zuerst die Reibungskraft FF des Messers auf einem Teil des Trägers ohne nicht-haftende Beschichtung und anschließend die Kraft FF, die notwendig ist, um die nicht-haftende Beschichtung vom Träger zu entfernen, wenn das Messer senkrecht zu sich selbst mit einer Geschwindigkeit von 50um/s bewegt wird. Die Differenz FT-FF = F mißt die Adhäsion zwischen der nicht-haftenden Beschichtung und dem Träger. Der Test wird bei 25±2ºC und einer relativen Feuchtigkeit 50±5% durchgeführt. Ein Mittelwert F wird aus 9 Messungen von 3 Proben 5,8·5,8 cm bestimmt.

Schnelltest für die chemische Beständigkeit

Ein erster Test besteht im Einweichen der nicht-haftenden beschichteten Proben in eine Lösung mit 3 Gew.-% Natriumcarbonat bei 95ºC für die angegebene Zeit. Nach diesem Einweichen wird die Adhäsionskraft F mit dem oben erwähnten Adhäsionstest gemessen.
Ein zweiter Test, der der wirklichen Verwendung nähersteht, besteht in der Bestimmung der Zahl N an Spülungen in einem herkömmlichen Geschirrspüler, denen der Gegenstand widerstehen kann, bevor irgendwelche Beschädigungen wie Färben, Abblättern oder Ablösung der Beschichtung usw. auftreten.

Thermischer Alterungstest

Dieser Test besteht im Erhitzen der nicht-haftenden beschichteten Proben in einem Ofen bei 200 oder 250ºC für 6 Tage, wobei anschließend an diesen Proben der Pflugtest durchgeführt wird.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurde die Adhäsion einer nicht-haftenden Beschichtung mit einer Dicke von etwa 35um, bestehend aus 2 PTFE-Schichten, die durch Pistolensprühen (2 Beschichtungssystem 458Z 62510/455Z 69801 von der Firma E.I. Du Pont de Nemours and Co.) auf sauberen Pyrex®-Gegenständen ohne jede Vorbehandlung aufgetragen wurde, verglichen mit der Adhäsion auf den gleichen Gegenständen, die vorher mit gamma-Aminopropyltriethoxysilan (Abkürzung: τ-APTES) bei 1% v/v in 95% Ethanol beschichteten wurden, und mit der Adhäsion der gleichen Gegenstände, die vorher mit einer wäßrigen Zusammensetzung aus Polyam-Säure (chemisch erhältlich unter 8470 A XYLAN®) mit 1% v/v von τ-APTES beschichtet wurden. Die Silan-Vorbeschichtung wurde durch Aufsprühen auf die bei 100ºC, um den Ethanol zu verdampfen, vorerhitzten Träger aufgebracht. Die aus der wäßrigen Zusammensetzung der Polyam-Säure und τ-APTES bestehende Vorbeschichtung wurde durch Sprühen auf das Glas aufgebracht, und anschließend bei 100ºC behandelt, um die Polyam-Säure zu Polyamid-Imid umzuwandeln, was der erfindungsgemäßen Vorbeschichtung entspricht.
Die Adhäsionskraft (oder Pflugkraft) F wird an den beschichteten Proben vor und nach der thermischen Alterung bei 250ºC und nach einer Stunde und nach vier Stunden bei der chemischen Alterung in der Natriumcarbonatlösung gemessen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle I dargestellt; die Standardabweichung σ auf die Werte F in diesem Beispiel beträgt 1,0 N. Tabelle I Behandlung des Pyrex®-Trägers Pflugkraft F; Standardabweichung vor Alterung nach thermischer Alterung nach chemischer Alterung Nil γAPTES

Beispiel 2

Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde im Beispiel 2 verwendet, mit der Ausnahme, daß 1% v/v τ-APTES, hinzugegeben zu 8470 A XYLAN®, durch 5% v/v ersetzt wurden. Die Pflugkraft (F), mit σ = 1,0 N) erreicht nun mehr als 11,8 N vor der Alterung (anstatt 5,0 N), 9,9 N nach der thermischen Alterung bei 250ºC und 9,3 bzw. 8,1 N nach der chemischen Alterung nach einer Stunde bzw. vier Stunden.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde die Adhäsion einer nicht-haftenden Beschichtung von etwa 20um Dicke verglichen, bestehend aus einer Schicht aus Silikonharzen (erhältlich von der Firma Dow Corning Corporation unter den Artikelnummern Q1-2531 und 6-2230), die durch Aufsprühen aufgetragen und anschließend 20 Minuten lang bei 250ºC auf sauberen Pyrex®-Trägern gehärtet wurden, und zwar entweder ohne Vorbehandlung oder mit einer Vorbeschichtung aus τ-APTES bei 1% v/v, die entweder in Form einer Lösung in Ethanol bei 95% auf einen bei 100ºC vorerhitzten Träger gesprüht wurde oder in Form einer wäßrigen Lösung auf einen bei 200ºC vorerhitzten Träger gesprüht wurde, oder mit einer Vorbeschichtung versehen war, die in gleicher Weise wie die Vorbeschichtung des Beispiels 2 bei 100ºC getrocknet wurde.
Die Adhäsionskraft F wird auf den beschichteten Proben vor und nach der thermischen Alterung bei 200ºC und 250ºC und nach einer viertel Stunde, einer halben Stunde, einer Stunde, zwei Stunden und drei Stunden chemischer Alterung in einer Natriumcarbonatlösung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. Tabelle II Behandlung des Pyrex®-Trägers Pflugkraft vor Alterung nach thermischer Alterung nach chemischer Alterung Nil gesprungen γ-APTES in Ethanol γ-APTES in Wasser gesprungen

Beispiel 4

Es wurden die gleichen Verfahrensschritte wie in Beispiel 3 ausgeführt, mit der Ausnahme, daß die Dicke der Silikon-haftenden Beschichtung etwa 45um betrug und die Konzentration des Silans in der Polyam-Säure 5% v/v betrug, anstatt von 1%. Die Ergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle III angegeben. Tabelle III Behandlung des Pyrex®-Trägers Pflugkraft vor Alterung nach thermischer Alterung nach chemischer Alterung Nil γ-APTES in Ethanol

Beispiel 5

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 4 angegeben verwendet, mit der Ausnahme, daß die Silankonzentration in der 8470 A XYLAN®-Vorbeschichtung 2,5% v/v an τ-APTES anstelle von 5% betrug.
Die Pflugkraft (F, mit σ = 2,0 N) beträgt hier 8,9 N vor der Alterung, 9,9 N nach der thermischen Alterung bei 200ºC und 11,8 bzw. 10,8 N nach der chemischen Alterung von einer Stunde bzw. vier Stunden.

Beispiel 6

Es wurde hier das gleiche Verfahren wie in Beispiel 4 verwendet, mit der Ausnahme, daß die Silankonzentration in der 8470 A XYLAN®-Vorbeschichtung 1% v/v an τ-APTES anstelle von 5% betrug.
Die Pflugkraft (F, mit σ = 2,0 N) beträgt hier 8,1 N vor der Alterung, 7,8 N nach der thermischen Alterung bei 200ºC und 7,7 und 9,7 N nach der chemischen Alterung von einer Stunde bzw. zwei Stunden.

Beispiel 7

In diesem Beispiel wurde die Adhäsion einer nicht-haftenden Beschichtung von etwa 20um Dicke verglichen, wobei eine Schicht aus 8830 XYLAN® (eine nicht-haftende Beschichtungszusammensetzung, die auf PTFE basiert, erhalten von der Firma Whitford Plastics Ltd.) auf einen Pyrex®-Glasträger durch eine Sprühpistole aufgetragen wurde, und wobei die Beschichtung bei 390ºC 20 Minuten lang gehärtet wurde, und wobei die Träger entweder nicht vorbehandelt waren oder mit einer Vorbeschichtung versehen waren, bestehen aus einer wäßrigen Zusammensetzung von Polyam-Säure (Code 8470 A XYLAN®), enthaltend 3% v/v an τ-APTES gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren.
Die Adhäsionskraft F wird an den Proben vor und nach der thermischen Alterung bei 250ºC und nach einer chemischen Alterung von einer Stunde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben. Tabelle IV Behandlung des Pyrex®-Trägers Pflugkraft vor Alterung nach thermischer Alterung nach chemischer Alterung Nil XYLAN®

Beispiel 8

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 2 beschrieben verwendet, mit der Ausnahme, daß die zweite Schicht der PTFE- Beschichtung aus der Zusammensetzung mit Code-Nummer 455 Z 69801 der Firma E. I. Du Pont de Nemours and Co. durch die Zusammensetzung mit der Code-Nummer 455 Z 69800 der gleichen Firma ersetzt wurde.
Die Adhäsion der nicht-haftenden Beschichtung auf den Trägern wurde in einem herkömmlichen Geschirrspülgerät getestet, und durch die Zahl an Waschzyklen bestimmt, denen die Beschichtung widerstand, bevor sie beschädigt wurde.
Behandlung des Pyrex®-Glasträgers Zahl der Waschzyklen,N
Nil 10
8470 A XYLAN® + 5% τ-APTES(erfindungsgemäß) > 169

Beispiel 9

In diesem Beispiel wurde mit dem Gitterschnittest und dem Daumennageltest die Adhäsion der nicht-haftenden Beschichtungen, die auf PTFE basierten und aus Zusammensetzungen mit der Code- Nummer 459 523 und 456 396, bezogen von der Firma E.I. Du Pont de Nemours and Co., hergestellt wurden, aufgetragen auf ein Pyrex® Glas-kochgeschirr, verglichen, wobei das Kochgeschirr entweder keine Vorbeschichtung aufwies, oder mit einer wäßrigen Zusammensetzung der Polyam-Säure (Code-Nummer 8470 A XYLAN®), enthaltend 5% v/v an N-(beta-Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan vorbeschichtet war. Die mit dieser Vorbeschichtung versehenen Gegestände bestanden erfolgreich beide Tests nach einer Stunde chemischer Alterung. Im Gegensatz dazu bestanden die Gegenstände ohne jede Vorbeschichtung die Tests nicht, und die PTFE-Beschichtung konnte nach einer Stunde chemischer Alterung, beurteilt durch den Daumennageltest, leicht entfernt werden.

Beispiel 10

In diesem Beispiel wurde die Adhäsion nicht-haftender Beschichtungen, die auf PTFE basierten und aus Zusammensetzungen mit der Code-Nummer 459 523 und 456 396, erhältlich von der Firma E. I. Du Pont de Nemours and Co., auf Trägern aus rostfreiem Stahl (Referenz Z 6 CN 18.09) verglichen, die vorher mit 1,1,1-Trichlorethan entfettet und anschließend bei 350ºC getrocknet wurden, wobei die Träger entweder keine Vorbeschichtung aufwiesen oder mit einer wäßrigen Zusammensetzung aus Polyam-Säure (Code-Nummer 8470 A XYLAN®), enthaltend 3% v/v von τ-APTES, vorbeschichtet waren.
Die Beispiele ohne Vorbeschichtung bestanden den Daumennageltest nach einer Stunde chemischer Alterung nicht. Die erfindungsgemäß vorbeschichteten Proben bestanden den Test, sogar nach einer chemischen Alterung von drei Stunden.
Die oben angeführten Beispiele zeigen klar, daß erfindungsgemäß Mittel bereitgestellt werden, um die Adhäsion und die Beständigkeit nicht-haftender Beschichtungen auf einer Vielzahl von Trägern wesentlich zu verbessern. Das erfindungsgemäß offenbarte Verfahren ist insbesondere geeignet, um in einem industriellen Maßstab durchgeführt zu werden.
Die oben beschriebenen Verfahren stellen lediglich Beispiele dar, die ohne weiteres veränderbar sind, insbesondere durch den Ersatz technischer Äquivalente, ohne hierdurch von der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes, bestehend aus einem Träger, dessen Oberfläche -OH-Gruppen aufweist, und wenigstens einer auf einem nicht-haftenden Polymer basierenden Schicht, die wenigstens teilweise die obengenannte Oberfläche bedeckt, gekennzeichnet durch (A) das Aufbringen eines Polyam-Säure-Vorläufers (= polyamic-acid (PAA) precursor) von Polyamid-Imid und eines Organosilans mit zwei Arten funktioneller Gruppen, wobei eine dieser Gruppen mit den -OH-Gruppen der Trägeroberfläche und die andere Art mit der Polyam-Säure reagieren kann, auf den zu beschichtenden Teil der Trägeroberfläche, wobei die Polyam-Säure und das Silan entweder in Form einer Mischung in einer Schicht oder schrittweise in zwei Schichten, und zwar zuerst das Silan und anschließend die Polyam-Säure, aufgetragen werden; dann (B) Trocknen und Umwandeln der Polyam-Säure zum Polyamid-Imid durch Erhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur; und anschließend (C) Aufbringen der nicht-haftenden Schicht(en).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionellen Gruppen, die vorhanden sind, um mit den -OH-Gruppen zu reagieren, entweder Hydroxygruppen oder Alkoxygruppen sind, die im Zeitpunkt der Verwendung zu Hydroxygruppen hydrolysiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Polyam-Säure reagierenden funktionellen Gruppen Aminogruppen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan ein Amino- oder Polyamino-alkoxysilan ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan entweder gamma-Aminopropyltriethoxysilan oder gamma-Aminopropyltrimethoxysilan oder N-(beta-Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des in Schritt (A) aufgetragenen Organosilans zwischen 1 und 10% des gesamten Volumens der Schicht(en) beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Organosilans zwischen 1 und 5 Vol. -% beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-haftende Beschichtung entweder ein Silikonoder ein Fluorcarbon-Polymer ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Glas, Glaskeramik, Keramik, glasiertem Metall oder Metall besteht.

10. Gegenstand, bestehend aus einem Träger, dessen Oberfläche -OH-Gruppen aufweist, und wenigstens einer Schicht eines nicht-haftenden Polymers, welche die Oberfläche wenigstens teilweise bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand zusätzlich, aufgetragen zwischen dem Träger und dem nicht-haftenden Polymer, eine Schicht enthält, hergestellt aus (A) einem Organosilan mit zwei Arten funktioneller Gruppen, wobei eine dieser Gruppen mit den -OH-Gruppen der Trägeroberfläche und die andere Art mit der Polyam-Säure reagieren kann, Reaktion mit (B) einem Vorläufer einer Polyam-Säure von Polyamid-Imid und mit (C) -OH-Gruppen der Trägeroberfläche, anschließendem Trocknen und Umwandeln der Polyam-Säure zu Polyamid-Imid durch Erhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur.

11. Gegenstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan ein Amino- oder Polyaminoalkoxysilan ist.

12. Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan entweder gamma-Aminopropyltriethoxysilan oder gamma-Aminopropyltrimethoxysilan oder N-(beta-Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan ist.

13. Gegenstand nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-haftende Polymer ein Silikon- oder ein Fluorcarbon-Polymer ist.

14. Gegenstand nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Gegenstand ein Kochgeschirr ist.

15. Zusammensetzung zur Verwendung im Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus einem Vorläufer einer Polyam-Säure des Polyamid-Imid, und einem Organosilan mit zwei Arten funktioneller Gruppen, wobei eine dieser Gruppen mit den -OH-Gruppen der Trägeroberfläche und die andere Art mit der Polyam-Säure reagieren kann.

16. Zusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyam-Säure in einer wäßrigen Zusammensetzung vorliegt.

17. Zusammensetzung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan ein Amino- oder Polyaminoalkoxysilan ist.

18. Zusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan entweder ein gamma-Aminopropyltriethoxysilan oder gamma-Aminopropyltrimethoxysilan oder N-(beta- Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan ist.

19. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 10 Vol. -% Silan enthält.