AT303225B - Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von Sinterpolyäthylen auf Stahloberflächen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von Sinterpolyäthylen auf Stahloberflächen, wobei Polyäthylen nach allfälliger Bildung einer Zwischenschicht auf die Stahloberflächen gebracht und anschliessend aufgesintert wird. Unter dem   Ausdruck"Aufsintern"ist   hier eine Hitzebehandlung zu verstehen, die eine Verschmelzung entweder von Polyäthylenteilchen oder eines Polyäthylenfilms mit einer Unterlage und die Bildung einer porenfreien zusammenhängenden Schicht zur Folge hat. Auf übliche Weise hergestelltes Polyäthylen haftet häufig nicht beim Aufsintern auf Eisenmetalloberflächen. Infolgedessen wurden viele Versuche unternommen, um ein Verfahren zu finden, Polyäthylen auf Eisenmetalloberflächen haftbar zu machen. 



   So ist es nach der   brit. Patentschrift Nr. 859, 728   bekannt, Polyäthylen mit Stahl mit Hilfe eines klebenden Gemisches, bestehend aus Polyisobutylen, einem tertiären Amin, einem Polyäthylenglykol und einem Kondensationsprodukt eines Hydroxylgruppen enthaltenden Polyesters und eines Polyisocyanats, zu verbinden. Polyäthylen, das mit anderem Material verbunden werden soll, kann auf bekannte Weise,   z. B.   durch eine sogenannte Koronabehandlung oder eine Chromsäurebehandlung, bedruckbar gemacht werden. 
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 einem härtbaren Polymergemisch überzogen wird, das ein organisches Peroxyd sowie ein öliges Polymeres oder
Copolymeres von konjugierten Diolefinen mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen enthält. 



   Die   kanad. Patentschrift Nr. 575, 652   beschreibt ein Verfahren, um Polyäthylen in der Weise mit einer
Metalloberfläche zu verbinden, dass zunächst ein dünner Polyäthylenüberzug auf der Metalloberfläche gebildet, dann der dünne Polyäthylenüberzug oxydiert wird, indem er über seinen Schmelzpunkt erhitzt wird, worauf die Hauptmenge des Polyäthylens mit dem aus oxydiertem Polyäthylen bestehenden dünnen Überzug durch Erhitzen verbunden wird. Der dünne Polyäthylenüberzug kann einen Oxydationskatalysator enthalten. In der Patentschrift wird Kobaltnaphthenat als ein geeigneter Katalysator bezeichnet. 



   Überraschenderweise wurde gefunden, dass man die Haftfestigkeit von Sinterpolyäthylen auf Stahloberflächen wesentlich verbessern kann, wenn man ein Polyäthylen verwendet, das frei ist von Antioxydationsmitteln, oder wenn man ein Antioxydationsmittel enthaltendes Polyäthylen verwendet, jedoch die Wirkung dieser Antioxydantien ausgleicht, indem man eine Oxydationsmittel enthaltende oder nur aus Oxydationsmitteln bestehende Zwischenschicht vorsieht. 



   In der   franz. Patentschrift Nr. 1. 448. 563   ist ein Verfahren zum Beschichten von Metallgegenständen mit einer Sinterpolyäthylenschicht aus nicht vernetztem, gegebenenfalls Antioxydantien enthaltendem Polyäthylen und einem anorganischen Peroxyd beschrieben, wobei jedoch gemäss dieser Patentschrift eine Aufhebung der Wirkung der gegebenenfalls vorliegenden Antioxydantien nicht bezweckt und die Polyäthylenzusammensetzung ohne Zufügung weiterer Zusätze und ohne Bildung einer Zwischenschicht auf der Metalloberfläche erhitzt wird. 



   Erfindungsgemäss kann vor der Polyäthylenschicht auf die Metalloberfläche eine Oxydationsmittel enthaltende Zwischenschicht in einer Dicke von nicht mehr als   100 JU,   beispielsweise ein Überzug aus einem wärmehärtbaren Harz, wie einem phenolischen Epoxydlack, einem phenolischen Lack oder einem Polyurethanlack, aufgebracht werden. Bei der Verwendung einer Zwischenschicht wird besonders die Nass-Bindefestigkeit verbessert. Diese Überzüge können in bekannter Weise durch Sprühen, Giessen oder Tauchen aufgebracht werden. 



   Die Zwischenschicht kann auch aus einem Oxydationsmittel bestehen. Beispiele für Oxydationsmittel sind folgende : Als Oxydationsmittel wirkende Metallverbindungen, metallorganische Farbtrockner, wie Eisennaphthenat, und Peroxyde. Die Oxydationsmittel, wie die als Oxydationsmittel wirkende Metallverbindung oder der metallorganische Farbtrockner, schwitzen aus der Zwischenschicht aus und reichern sich auf diese Weise auf der Oberfläche derselben an. Beispiele für metallorganische Farbtrockner, die der Zwischenschicht einverleibt werden können, sind Eisenoctoat und Kobaltoctoat. Die Trockner werden gewöhnlich als Lösung aufgebracht. 



   Es ist auch möglich, ein Peroxyd als Zwischenschicht aufzubringen. Ein Beispiel für ein Peroxyd, das hiefür in Frage kommt, ist Dicumylperoxyd. Die Peroxyde können in Form eines Pulvers, das anschliessend geschmolzen wird, aufgebracht werden. Falls ein sehr dünner Film eines mit der Eisenmetalloberfläche reagierenden Harzes als einzige Oxydationsmittel enthaltende Zwischenschicht zwischen der Eisenmetalloberfläche und dem Polyäthylen verwendet wird, ist es vorzuziehen, ein Phenolharz als reaktives Harz zu verwenden. 



   Es hat den Anschein, dass die chemische Widerstandsfähigkeit von mit Stahl verbundenem Polyäthylen in dem Masse verbessert wird, wie die Dicke des   Lackfilmes   zunimmt ; jedoch lässt die Bindefestigkeit von Polyäthylen auf Stahl mit zunehmender Dicke des Lackfilms nach. Wenn jedoch die Lackoberfläche mit einer   l% eigen   Eisennaphthenatlösung in Aceton vor dem Aufbringen des Polyäthylens gewaschen wird, so wird die Haftfestigkeit verbessert. Falls Eisennaphthenat dem Lack einverleibt wird, nimmt die Haftfestigkeit dagegen nur wenig zu. 



   Bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn man dem phenolischen Epoxydlack an Stelle von   Eisennaphthenat, beispielsweise Kobaltoctoat einverleibt. Der phenolische Epoxydlack wird vorzugsweise in einer Dicke von 10 bis 25 je auf das Metall aufgebracht. Überraschenderweise scheint das Kobaltoctoat aus dem Lack   

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 auszuschwitzen und eine sehr dünne Schicht auf dem Lack zu bilden, welche Schicht zu einer beträchtlichen
Verbesserung der Haftung von Polyäthylen auf Eisenmetalloberflächen beiträgt. 



   In den folgenden Beispielen 1 bis 4 wird gezeigt, dass die Anwesenheit von Antioxydantien durch eine
Peroxydschicht ausgeglichen werden kann. 



     Beispiel l :   Das verwendete Polyäthylen stammte driekt vom Hersteller. Um die Antioxydantien zu entfernen, wurde das Polyäthylen in heissem Tetralin gelöst und anschliessend durch Zugabe von Butanol und Äthanol gefällt. Es wurde eine Flussstahlplatte mit einer Dicke von 1 mm verwendet. Vor dem überziehen wurde sie in Trichloräthylendampf entfettet, 30 sec in 5n-Salzsäure getaucht, dann in mineralfreiem Wasser gespült, wobei mit einem Baumwollappen der lose Schmutz entfernt wurde. Anschliessend wurde die Stahlplatte in
Methylalkohol gewaschen und in einem warmen Luftstrom getrocknet. 



   Die Stahlplatte wurde 10 min auf 2000C erhitzt. Dann wurden 0,   25 g Dicumylperoxyd/150 cm2  
Oberfläche auf die heisse Stahloberfläche gebracht. Das Dicumylperoxyd schmilzt sehr schnell und breitet sich über die Oberfläche aus. Dieser Vorgang, der nur einige Sekunden dauert, wurde durch Verwendung einer weichen Bürste beschleunigt. Die Probe wurde dann waagrecht gehalten und das Polyäthylenpulver auf ihre
Oberfläche in einer Dicke von 1 cm aufgebracht. Nach 1 min wurde das überschüssige Pulver entfernt und die
Platte 10 min bei 2000C gesintert. Die zweite und dritte Polyäthylenschicht wurden in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen durch Sintern aufgebracht. Nach dem Abkühlen wurde die Platte 1 h bei   90 C   in Wasser getaucht, dann auf Zimmertemperatur abgekühlt und die Haftfestigkeit durch Abziehen bestimmt.

   Die
Abzugsfestigkeit des Films wurde nach der ASTM-Norm D 903-49 bestimmt und betrug 4 kg/cm Breite. 



   Der nachstehende Vergleichsversuch wurde gemäss dem Verfahren nach der   kanad. Patentschrift Nr. 575, 652   ausgeführt. 



   Eine 15 X 10 cm grosse Flussstahlplatte wurde in Trichloräthylendampf entfettet und getrocknet. Die Platte wurde dann in eine heisse Lösung von 1, 5 g Polyäthylen in 80 g Xylol (Schmelzviskosität 3000 ps bei 1900C) getaucht, 3 min lang der Luft ausgesetzt, jedoch nicht vollständig getrocknet, und in einem Ofen 15 min auf
2500C erhitzt. Die Platte wurde dann aus dem Ofen herausgenommen und mit Polyäthylenpulver mit einem
Schmelzindex von 20 beschichtet. Nach 3 min Stehenlassen wurde das überschüssige Pulver entfernt und die mit
Polyäthylen überzogene Platte wieder für 10 min bei 2300C in dem Ofen behandelt. Nach dem Abkühlen wurde die Platte 1 h bei   900C   in Wasser getaucht, auf Zimmertemperatur abgekühlt und dann die Haftfestigkeit durch
Abziehen bestimmt. Die Abziehfestigkeit betrug 1, 3 kg/cm Breite. 



   Beispiel 2 : Eine 15 X 10 cm grosse Flussstahlplatte wurde in Trichloräthylendampf entfettet und getrocknet und dann in einem Ofen 15 min auf 2500C erhitzt. Hierauf wurde die Platte aus dem Ofen herausgenommen und mit Polyäthylenpulver mit einem Schmelzindex von 20 beschichtet, das nach dem Verfahren des Beispiels 1 von Antioxydantien befreit worden war. Nach 3 min Stehenlassen wurde das überschüssige Pulver entfernt und die mit Polyäthylen überzogene Platte wieder 10 min bei 2300C in dem Ofen behandelt. Nach dem Abkühlen wurde die Trockenhaftfestigkeit bestimmt. Es ergab sich, dass die Trockenhaftfestigkeit grösser war als die kohäsive Bindung des Polyäthylens. 



     Beispiel 3 :   Polyäthylen und eine Flussstahlplatte mit einer Dicke von 1 mm wurden wie in Beispiel 1 vorbehandelt. 



   Die entfettete Stahlplatte wurde mit einem phenolischen Epoxydlack, der 2   Gew.-% Eisenoctoat   enthielt, überzogen. Der Überzug wurde 10 min auf   230 C   gehalten und dann mit einem gepulverten Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 2 bei 1900C überzogen. Nach dem Sintern des Überzuges durch weitere 15 min bei   230 C   wurde abgekühlt und die Platte 1 h bei   90 C   in Wasser getaucht, auf Zimmertemperatur abgekühlt und die Haftfestigkeit durch Abziehen bestimmt. Die Haftfestigkeit war so gut, dass das Polyäthylen beim Abziehen zersplitterte. 



     Beispiel 4 :   Eine Flussstahlplatte wurde nach dem Entfetten in Trichloräthylendampf mit einem 0, 0127 mm Überzug eines phenolischen   Epoxydlackes   einer Type besprüht, die gewöhnlich als Innenüberzug von Stahl-Schiffsbehältern verwendet wird. Die Stahlplatte wurde 10 min auf 2300C erhitzt und dann wurde ein Polyäthylen, das 15 Tpm Antioxydationsmittel enthielt, aufgebracht. Die Platte wurde nochmals 10 min weiter bei 230 C erhitzt. Beim Abkühlen wurde eine Haftfestigkeit von Polyäthylen auf die Lackoberfläche gefunden, die so niedrig war, dass sie nicht mehr gemessen werden konnte. 



   Wenn man hingegen dem phenolischen Epoxydlack im Sinne der Erfindung 5% Eisenoctoat zusetzt, erhält man sowohl vor als auch nach dem Eintauchen der Platte in Wasser eine Haftfestigkeit, die grösser ist als die Kohäsionsfestigkeit des Polyäthylens. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von Sinterpolyäthylen auf Stahloberflächen, wobei Polyäthylen nach allfälliger Bildung einer Zwischenschicht auf die Stahloberflächen gebracht und anschliessend EMI2.1 <Desc/Clms Page number 3> Antioxydationsmitteln, oder dass man ein Antioxydationsmittel enthaltendes Polyäthylen verwendet, jedoch die Wirkung dieser Antioxydantien ausgleicht, indem man eine Oxydationsmittel enthaltende oder nur aus Oxydationsmitteln bestehende Zwischenschicht aufträgt. EMI3.1 Kunstharzschicht, vorzugsweise aus einem wärmehärtbaren Harz aufbringt, die 0, 1 bis 5 Gew.-% eines Oxydationsmittels enthält. EMI3.2