CN106217749B - 用于对非极性聚合物成型件的表面进行改性的压注方法以及适用该方法的多层箔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对由非极性聚合物(4)组分的聚合物成型件(5)的表面进行改性的压注方法，其中，包括至少一个非极性层(2)和第二层(3)的多层箔被后压注而成，所述第二层至少具有一种与第一层不同的表面性质。

Description

用于对非极性聚合物成型件的表面进行改性的压注方法以及 适用该方法的多层箔
本申请为2011年4月5日提交的名称为“用于对非极性聚合物成型件的表面进行改性的压注方法以及适用该方法的多层箔”、申请号为201180017003.0的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及用于对由非极性聚合物组分的成型件的表面进行改性的压注方法(Spritzgussverfahren)，适用于此方法的多层箔以及具有改性的表面的聚合物成型件。
聚丙烯和强化聚丙烯是价格低廉且常用的用于压注零件的合成材料。在绝大多数情况下，由于所述聚丙烯的非极性特性，在缺少预处理的情况下对压注零件的继续加工或精制是不可能的。在胶粘和涂装时首先需要预处理，因为否则胶粘剂和漆料仅不充分地在表面保持粘附。
已知多种用于提高非极性表面、尤其是聚丙烯表面的表面张力的方法。
一方面可以通过放电、例如电晕-或等离子体放电对所述表面进行改性。例如文献DE 3340381描述了如何可以利用电晕放电处理对聚丙烯的表面进行改性。
另一种可行方法在于，利用腐蚀性介质对所述表面进行活化。酸蚀、臭氧分解、氟化或利用溶剂进行的泡胀均属此类。例如文献CA 876666、US 5302418或US 5200274描述了多种处理。
此外，所述表面可以通过分散剂、聚合物和打底涂料(Primern)的涂覆被改性，例如像在文献DE 10250067、EP 1190008、DE 10239762或EP1037717中所描述的。
其他的已知方法有对表面的焙烧或填充物的应用。
然而这些方法的巨大缺陷在于，在产品生产工序中需要额外的步骤。此外还需要额外的、部分需耗不菲的且昂贵的辅助设备。此外，利用酸和溶剂对表面的处理首先还对环境造成很高的负担。
则本发明的目的在于，避免现有技术的缺陷，以及尤其提供压注方法，通过所述压注方法可以利用尽可能少的方法步骤对由非极性聚合物组成的聚合物成型件的表面进行改变。所述目的是通过用于对包含聚合物的非极性聚合物成型件的表面进行改性的压注方法实现的，其中，多层箔通过至少一种第一非极性层和具有至少一种与第一层不同的表面性质的第二层进行后压注而成，其中，所述第一非极性层面向聚合物成型件的聚合物，所述第二层的聚合物组分被如此选择，从而使所述第二层适合作为胶粘剂，特别是当热熔组分熔化并再硬化时。
在根据本发明的方法中，多层箔是由至少一个第一非极性层和一个具有至少一种与第一层不同的表面性质的第二层后压注(hinterspritzt)而成。
箔的后压注其本身是已知的技术，在所述技术中，首先将所述箔装入压注工具的空腔中或将其在压注模型上拉紧。所述箔在空腔中被挤压并且相应于空腔的形状成型。随后将聚合物注入所述空腔中，其中，所述箔面向聚合物的一面与聚合物相结合。因此可以得到被箔覆盖的成型件。目前主要是例如在“模内注射技术”(“inmold injection”)(IMD)技术中对装饰箔进行后压注。
在根据本发明的方法中，具有至少一个非极性层和至少一个带有至少一种与第一层不同的表面性质的第二层的多层箔被如此装入压注工具的空腔中，即所述第一非极性层面向空腔的内部空间，相较而言，第二层被置于空腔的内壁上。非极性聚合物则被注入所述模型的内部空间中。被注入的聚合物以及多层箔的第一非极性层在所述模型中按此顺序进行接触及结合。
所述多层箔的第二层具有至少一种与第一非极性层不同的表面性质。示例性地，所述第二层具有与第一非极性层不同的结构或颜色。然而优选地，所述第二层具有与第一非极性层不同的表面张力。在此处相当特别优选地，所述第二层具有极性性质。
材料和/或表面具有小于35mN/m的表面张力即可被理解为本申请意义上的非极性。材料和/或表面具有大于37mN/m的表面张力即可被理解为本申请意义上的极性。利用商业上通用的测试油墨对所述表面张力进行确定。按照标准DIN 53364指定了不同的测试组。另一种用于测量表面张力的可行方法是对所谓接触角或浸润角的测量。此处，对表面与水滴之间的角度进行测量。此处，示例性地，所述角度的测量是通过测角计进行的。
此处，所述第二层被如此选择，从而使第二层适宜作为胶粘剂。示例性地，所述第二层可以被如此组成，从而使第二层可以在热作用下或者通过溶剂被活化。这具有有益效果，即经过根据本发明的压注方法制造而成的成型件可以被直接粘合，或者可以安装装饰元件或其它元件、例如钩。供选择地，所述组分还可以如此选择，从而使所述第二层可以被物理活化，例如通过超声波或高频。还可选择地，所述第二层还可以如此选择，从而使其可以通过热输入被活化，例如通过红外线辐射。
优选地，所述多层箔的第二层包括或由选自聚酰胺、共聚酰胺、聚酯、共聚酯、聚氨酯、嵌段聚醚酰胺、丙烯酸酯或聚碳酸酯或其混合物的极性聚合物组成。
特别优选地，所述第二层包括或由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)以及其与聚碳酸酯的共混物(ABS/PC)、聚酰胺(PA)或聚氨酯(TPU)组成。此处，ABS和ABS/PC尤其有利地适合于后续的电镀，并且TPU示出了对漆料和染料良好的亲附性。
优选地，被后压注的聚合物、也即由组成聚合物成型件的聚合物，包括或由聚丙烯组成。聚丙烯还可以包含填充物、由其是玻璃纤维、白垩或滑石。供选择地，其他难以加工的塑料也可以作为非极性材料被应用，例如聚乙烯、聚甲醛、热塑性弹性体或乙烯基乙酸乙酯或它们的共聚物和它们的混合物。
所述多层箔的第一非极性层包括或由非极性聚合物组成，尤其是聚丙烯、改性聚丙烯、聚乙烯、改性聚乙烯、聚甲醛、乙烯基乙酸乙酯、苯乙烯嵌段共聚物、离聚物、烯烃、橡胶或塑性体以及它们的共聚物及它们的混合物。
在所述第一和第二层的聚合物中可以进一步加入在制箔工业中常用的加工辅料和添加剂，例如填充物或色素。
供选择地，所述多层箔可以在第一非极性层和第二层之间至少具有另一个层。此处，所述至少另一个层可以作为在第一层和第二层之间的增附剂层或阻挡层。此外，所述至少另一层还可以辅助地改变多层箔的性质，例如抗断强度、维度稳定性、操作硬度或颜色。
特别地，根据本发明的用于制造由非极性聚合物组成的聚合物成型件的方法具有有益效果，即所述成型件不需对表面作其他预处理就可以与其他基材相粘合。此外，所述表面易于进行视觉上的或机械上的精制，例如通过涂装、粉末涂覆、金属化、电镀以及设置功能性保护层。
此外，利用根据本发明的压注方法制造而成的聚合物成型件还具有非常均匀的表面。特别地，即使对隐藏位置也能设置所期望的性质，通过传统的改性方法不能或者仅能劣质地处理所述隐藏位置。
本发明的另一个目的在于，提供箔，所述箔适宜于对由非极性共聚物组成的成型件表面赋予极性性质。所述目的通过至少由一个第一非极性层和第二层组成的多层箔来解决，其中，所述非极性层具有小于35mN/m的表面张力，且所述第二层具有大于37mN/m的表面张力，所述第二层的聚合物组分被如此选择，从而使第二层适合作为胶粘剂，特别是当热熔组分熔化并再硬化时；其中，所述第一层包括非极性聚合物，优选聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、乙烯基乙酸乙酯、苯乙烯嵌段共聚物、离聚物、烯烃、橡胶或塑性体，以及它们的共聚物。
根据本发明的多层箔由至少一种第一非极性层和第二极性层组成，其中，所述非极性层具有小于35mN/m的表面张力，而极性层具有大于37mN/m的表面张力。特别优选地，非极性层与极性层的表面张力的差为5mN/m或更多。所述第二层的聚合物组分被如此选择，从而使第二层适合作为胶粘剂。
根据本发明的多层箔通过非极性层实现了与由非极性聚合物组分的成型件的良好结合，相较而言，所述成型件表面的第二层可以被赋予胶粘剂、漆料和类似物的良好的粘附性质。因此实现了，由非极性聚合物组分的成型件通过简单的工序、优选地通过后压注配备了表面，所述表面可以不需额外处理而被良好地粘合或涂装。
此外，所述第二层的聚合物组分是被这样选择的，从而使第二层适合作为胶粘剂。示例性地，所述第二层可以如此组成，从而使其可以在热作用下或通过溶剂被活化。这具有有益效果，即经根据本发明的压注方法制造而成的成型件可以被直接粘合，或者可以安装装饰元件或其它元件，例如钩。供选择地，所述组分还可以这样选择，从而使所述第二层可以被物理活化，例如通过超声波或高频。进一步可选地，所述第二层还可以被这样配置，从而使其可以通过热输入被活化，例如通过红外线辐射。
示例性地，根据本发明的多层箔可以通过挤压方法被简便地制成。这种方法被本领域技术人员所熟知，并且包含特别是在共同挤压过程和联级生产过程中的挤出吹塑成型和平膜挤出。供选择地，根据本发明的多层箔还可以通过单层箔和多层箔的涂覆，或通过在单层箔、多层箔或非塑料膜上的熔覆以及通过涂抹涂覆或粉末分散涂覆制成。通过改变在第二层的制造中使用的聚合物，可以不需大的耗费即可实现制造大量箔，所述箔具有多种表面性质。
所述第一层包括或由非极性聚合物、优选聚丙烯、改性聚丙烯、聚乙烯、改性聚乙烯、聚甲醛、乙烯基乙酸乙酯、苯乙烯嵌段共聚物、离聚物、烯烃、橡胶或塑性体及它们的共聚物组成。
优选地，所述第二层包括或由极性聚合物、优选选自聚酰胺、共聚酰胺、聚酯、共聚酯、聚氨酯、嵌段聚醚酰胺、丙烯酸酯或聚碳酸酯组成。特别优选地，所述第二层包括或由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)以及其与聚碳酸酯的共混物(ABS/PC)、聚酰胺(PA)或聚氨酯(TPU)组成。
在所述第一和第二层的聚合物中可以进一步加入在制膜工业中常用的加工辅料和添加剂，例如填充物或色素。
供选择地，所述多层箔可以在第一非极性层和第二层之间至少还具有一个层。此处，所述至少一个层可以作为在第一层和第二层之间的增附剂层或阻挡层。此外，所述至少一个层还可以辅助地改变多层箔的性质，例如抗断强度、维度稳定性、操作硬度或颜色。在一种优选的实施方案中，所述箔包括第一非极性层、由增附剂制成的层以及第二极性层。在另一种优选的实施方案中，所述箔包括第一非极性层、增附剂层、由弹性体制成的层、第二增附剂层以及第二极性层。
此外，根据本发明的多层箔还具有(特别因为利用共同挤压的生产)有益效果，即各单一层非常良好地彼此粘附，以至于其仅能在箔损坏时被分离开。
根据本发明的多层箔应用在用于制造聚合物成型件的后压注方法中是特别有益的。所述多层箔易于制造。此外，一方面通过改变用于所述第一非极性层的聚合物而影响对成型件的粘附性质，另一方面通过改变所述第二层的聚合物而影响已完成成型件的表面性质。箔的后压注是已知的方法，以至于可从市场上购得大量必要于此的设备。
本发明的另一个目的在于，提供由带有改性表面的非极性聚合物制成的聚合物成型件。所述目的是通过所述的压注方法制造而成的聚合物成型件来解决的。
根据本发明的方法制得的聚合物成型件具有对于继续加工有益的性质。通过成型件和多层箔之间的经后压注工序可到达的牢固结合，使得所述成型件的表面被持久地改性。
在以下对实施例和附图的描述中给出了本发明的其他有益效果和详细特征。其示出了：
图1是根据本发明的多层箔的实施方案的剖面图；
图2是根据本发明的聚合物成型件的实施方案的剖面图；
图3是根据本发明的压注方法的实施方案的剖面图。
在图1中示例性地绘制了根据本发明的多层箔1的实施方案的剖面图。此处，所述多层箔1包括第一非极性层2和至少一种第二层3。此处，所述第二层3具有至少一种与第一层2不同的表面性质。供选择地，在所述第一层2和第二层3之间可以存在至少另一个层。此处，所述多层箔1的厚度以及各单一层2、3的厚度可以根据应用的不同而改变。所述多层箔1还可以具有多种形状，例如像单弓、像滚轮或者具有特定轮廓的设计。
示例性地，所述多层箔1由通过聚丙烯制成的非极性层2、通过聚酰胺组成的增附剂层以及通过聚氨酯制成的极性层3组成。此外，所述多层箔例如在非极性层2和极性层3之间具有多个中间层。示例性地，所述多层箔1可以由通过聚乙烯制成的非极性层2、通过乙烯基乙酸乙酯制成的增附剂层、通过乙烯-醋酸乙烯-橡胶制成的弹性体层、通过乙烯基乙酸乙酯制成的另一个增附剂层以及通过聚酰胺制成的第二极性层3。
图2示出了根据本发明的聚合物成型件5的实施方案。此处，所述聚合物成型件包括通过非极性聚合物4后压注成的多层箔1。此处，所述多层箔1的第一非极性层2面向聚合物4，相较而言，所述第二层3被(裸露地)布置在聚合物成型件5的表面上。供选择地，聚合物成型件5还可以通过多层箔1的后压注制成，所述多层箔在第一层2和第二层3之间至少还具有另一个层。所述聚合物成型件5可以具有多种形状和轮廓。示例性地，所述聚合物成型件5可以具有用于机动车的仪表盘形状。
图3示出了根据本发明的压注方法的实施方案。如在图3a中示出的，首先将多层箔1装入压注工具6的空腔9中。优选地，此处压注工具还安装了真空深冲可行装置，从而使所述多层箔1可以良好地贴附在空腔9的壁上。此处，所述多层箔1的第一非极性层2示出在空腔9的方向上，相较而言，第二层3则朝向压注工具6的壁。所述空腔9根据待生产成型件的形状而被调整。图3b示出了接下来的步骤，在该处所述压注工具6的汽缸7向空腔9处下降。随之可以通过喷注通道8将聚合物4注入向空腔9中。图3c示出了注入聚合物4之后的状态。因为所述第一非极性层2和非极性聚合物4显示出相似的或者相同的表面性质，那么在多层箔1和聚合物4之间形成了牢固的结合。所述多层箔1借助所述牢固的结合而不再从聚合物4上剥落，否则此处聚合物成型件5则被损坏。因此，根据本发明的方法实现了对由非极性聚合物制成的聚合物成型件的表面的持久改性。
实施例1：
包括由马来酸酐接枝聚丙烯制成的第一非极性层2(30g/m2)和由共聚酰胺(10g/m2)制成的第二极性层3的多层箔1通过聚丙烯来后压注成成型件。
实施例2：
包括由塑性体(10g/m2)制成的第一非极性层2、与由马来酸酐接枝聚乙烯(5g/m2)制成的增附剂层和由聚酰胺(5g/m2)制成的第二极性层3的多层箔1通过聚丙烯来后压注成成型件。

Claims (4)

1.用于将非极性聚合物成型件(5)直接粘合到基材的方法，所述方法包括：
形成包括第一非极性层(2)和第二层(3)的多层箔(1)，其中所述第二层(3)具有至少一种与所述第一非极性层(2)的表面性质不同的表面性质以及所述第二层(3)包括适合作为胶粘剂的聚合物组合物；
使所述多层箔(1)的第二层(3)与压注工具(6)的空腔(9)的内壁接触，使得所述第一非极性层(2)面向所述空腔(9)的内部空间；
将非极性聚合物(4)注入所述空腔(9)的内部空间以与所述第一非极性层(2)接触并结合以及促进聚合物成型件(5)的形成；
通过热或通过溶剂来活化所述第二层(3)以促进所述聚合物成型件(5)向所述基材的结合；和
在所述第二层(3)活化之后，使所述聚合物成型件(5)接触并粘附到所述基材。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二层(3)通过超声波或通过高频来活化。
3.非极性聚合物成型件(5)用于直接粘合到基材的应用，所述非极性聚合物成型件(5)由以下组成：
通过非极性聚合物(4)后压注的多层箔(1)，所述多层箔(1)包括第一非极性层(2)和第二层(3)，其中所述第二层(3)具有至少一种与所述第一非极性层(2)的表面性质不同的表面性质；和
非极性聚合物(4)，其中所述多层箔(1)的第一非极性层(2)面向所述非极性聚合物(4)；
所述第二层(3)具有适合用作直接粘合到其他基材的粘合剂的聚合物组合物，其特征在于，在粘合到该基材之前通过热或通过溶剂对所述第二层(3)进行活化。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述第二层(3)通过超声波或通过高频进行活化。
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