DE1769422C3

DE1769422C3 - Verfahren zum Verkleben oder Be schichten von Werkstoffen

Info

Publication number: DE1769422C3
Application number: DE1769422A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. 6716 Bobenheim-Roxheim Hofmann; Heinz Dr. 6700 Ludwigshafen Mueller-Tamm
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1968-05-22
Filing date: 1968-05-22
Publication date: 1973-12-06
Also published as: AT296633B; JPS50749B1; DE1769422B2; BE733448A; SE335416B; GB1259312A; US3663334A; DE1769422A1; NL6907718A; FR2009086A1; CH486552A

Description

schichten von Werkstoffen unter Verwendung eines Carboxylgruppen aufweisenden Olefinpolymerisats als Verklebungs- bzw. Beschichtungsmittel, wobei die Werkstoffe bei erhöhter Temperatur sowie gegebenenfalls bei erhöhtem Druck unter Schmelzen des S Olefinpolymerisats durch dieses verklebt bzw. mit diesem beschichtet werden und wobei als Olefinpolymerisat ein Terpolymerisat verwendet wird, das 60 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 0,5 bis 20 Gewichtsteile einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure sowie 0,5 bis 20 Gewichtsteile eines Esters einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure — wobei die Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymer gebundener Form enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Terpolymerisat eingesetzt wird mit einem Zusatz von 0,05 bis- 7 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht des Terpolymerisats) eines organischen Peroxids der allgemeinen Formel

K₁-U-U-K₂ ooer Kj-U-U-X-O-O-R₂,

worin stehen R₁ und R₂ für Wasserstoff, Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl- oder Acylreste mit jeweils bis zu 14 Kohlenstoffatomen und X für einen aliphatischen, aromatischen, aromatisch-aliphatischen oder aliphatisch-aromatischen Rest mit jeweils bis zu 14 Kohlenstoffatomen, mit der Maßgabe, daß das Peroxid insgesamt mindestens 6 Kohlenstoffatome enthalten muß.

Die im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwendenden Terpolyrrterisate sind an sich bekannt, so daß auf sie nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnenden Peroxide sind ebenfalls als solche bekannt. Beispiele für geeignete Peroxide sind Di-\- cumylperoxid, l,3-Bis(tert.-butylperoxy-isopropyl)-benzol, Hydroxyheptyl-peroxid, 2,5-Dimethylhexyl-2,5-di(peroxybenzoat) Di-t-butyl-diperphthalat, 2,5-Dimethyl-2,5-di-lt-butylperoxy)hexin-3 und 2.5-Dimethylhexyl^.S-dihydroperoxid.

Die Terpolymerisate werden eingesetzt zusammen mit den Peroxiden. Letztere liegen vor in Mengen von 0,05 bis 7, vorzugsweise von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht des Terpolymerisats). Die Terpolymerisat-Peroxid-Kombinationen können beispielsweise die Form haben von Gemischen aus Terpolymerisat- und Peroxid-Pulver oder von Terpolymerisat-Pulver, auf dem das Peroxid in flüssiger oder gelöster Phase aufgebracht worden ist oder von Lösungen, die sowohl das Terpolymerisat als auch das Peroxid gelöst enthalten. Für eine Reihe von Anwendungsgebieten ist es von Vorteil, wenn die Terpolymerisat-Peroxid-Kombinationen in Form von Profilen oder von Folien vorliegen (Anwendung z. B. als sogenannte »Schmelzkleberfolien«). Die entsprechenden Profile bzw. Folien können nach einschlägig üblichen Methoden hergestellt werden, z. B. aus einem Terpolymerisat-Granulat, auf dem ein Peroxid (etwa aus einer Lösung unter Verdampfen des Lösungsmittels) aufgebracht worden ist durch Extrusion mittels eines übliehen Extruders bzw. einer Breitschlitzdüsen-Anlage. Hierbei ist zu beachten, daß solche Peroxide eingesetzt werden, die bei den Extrusionstemperaturen noch nicht in nennenswertem Umfang zerfallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vor allem zum Verkleben oder Beschichten von Metallen, Polyolefinen, Polyamiden und Holz, insbesondere wenn es sich dabei um flächige Strukturen handelt

Ein bedeutender Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens ist unter anderem, daß man beim Verkleben oder Beschichten von Metallen auf die sonst üblichen Vorbehandlungsraaßnahmen verzichten kann; allenfalls ist eine Reinigung angebracht. Ein Entfetten, mechanisches Aufrauhen oder eine oxydativ-chemische Vorbehandlung, beispielsweise mit Chromsäure-Phosphorsäure-Bädern, ist nicht erforderlich. Auch bei Polyolefinen kann auf ein Bestrahlen oder oxydierendes Vorbehandeln verzichtet werden.

Die technische Durchführung des erfindunssgemäßen Verfahrens kann nach den einschlägig üblichen Methoden mit den einschlägig üblichen Vorrichtungen erfolgen, wobei zu bemerken ist, daß die Arbeitstemperatur (Temperatur des verwendeten Terpolymerisais) im allgemeinen nicht höher als etwa 240' C _{sejn so}„_te

Das erfindungsgemäße Verfahren ist z. B. von großem Interesse für die Herstellung von Sandwich-Konstruktionen, die aus Metall- und Polyolefinschichten aufgebaut sind. Solche Sandwich-Konstruktionen vereinigen in sich geringes spezifisches Gewicht und hohe Steifigkeit. Sie sind geeignet zur Herstellung von Karosserieteilen im Fahrzeugbau, von Verkleidungen und Wänden im Bauwesen, Schiffbau, Flugzeugbau und Behälterbau. Ebenfalls können solche Sandwich-Konstruktionen zur Schall- oder Wärmedämmung benutzt werden, beispielsweise wenn die innere Schicht Füllstoffe, wie GHmmer (für die Schalldämpfung) oder poröses Material (für die Wärmedämmung), enthält. Gleichfalls ist das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung bei der Verklebung von Metallen. Es erlaubt aber auch das Verkleben und Beschichten von z. B. Textilien, Geweben. Gummi, Leder, Papier und Glas.

Beispiel 1

Auf einer Extrusionsanlage mit 600 mm breiter Breitschlitzdüse wird bei Temperaturen von 180 bis 250 C eine 4 mm starke Platte aus Polyäthylen (Dichte 0,918 g/cm*, MFI 190/2, l,2e/10 Min.) extrudiert. Diese Platte wird mit Hilft eines Rollensystems beidseitig mit je einer 100 um dicken Folie (F) und gleichzeitig beidseitig mit je einem 0.3 mm starken Aluminiumblech hoher Bruchdehnung durch ein auf 170' C erwärmtes Walzenpaar in Verbindung gebracht. Die Folie (F) besteht aus einem Terpolymerisat. das aufgebaut ist aus 88 Gewichtsteilen Äthylen, 9,3 Gewichtsteilen tert.-Butylacrylat und 2,7 Gewichtsteilen Acrylsäure und das 2 Gewichtsprozent Di-\-cumylperoxid enthält. Der Aufbau der resultierenden Sandwichplatte ist wie folgt: Aluminium / Terpolymerisat / Polyäthylen / Terpolymerisat/Aluminium. Die noch heiße Platte durchläuft noch zwei geheizte und ein gekühltes Walzcnpaar. Man erhält Sandwich-Elemente von niedrigem spezifischem Gewicht und hoher Steifigkeit.

Beispiel

Eine Sperrholzplatte von 5 mm Dicke wird zunächst mit einer 200 μΐη starken Folie (F) und anschließend mit einem 0,5 mm starken Aluminiumblech bedeckt. Die Folie (F) besteht aus einem Terpolymerisat vom Schmelzindex 7,4, zusammengesetzt

aus 89,8 Gewichtsteilen Äthylen, 4,0 Gewichtsteilen Acrylsäure und 6,2 Gewichtsteilen terU-Butylacrylat; das Terpolymerisat enthält 1,5 Gewichtsprozent 1,3-Bis(tert.-butylperoxy-iso-propyl) benzol. Das resultierende Schichtgebilde wird bei 200 atm Stempeldruck 4 Minuten bei 180 C verpreßt. Die erhaltene Verbundplatte eignet sich für zahlreiche Anwendungen im Bauwesen und in der Möbelindustrie.

Statt mit einem Aluminiumblech kann die Holzplatte in der gleichen Weise auch mit Furnierholz kaschiert werden.

Vergleichsbeispiel 1

Auf eine 4 mm dicke Platte aus Polyäthylen, das eine Dichte von 0,918 g/cm* und einen Schmelzindex (190³C/2,16kg) von 1,2 g/10 Min. hat, wird zunächst auf den beiden gegenüberliegenden Seiten eine 100 μπι dicke Schmelzkleber!cue und dann jeweils eine 0,5 mm dicke Aluminiumfolie gelegt. Die Schmelzkleberfolie besteht aus einer Mischung aus 98°/n eines Äthylencopolymerisates, das in polymer gebundener Form 85,2 Gewichtsprozent Äthylen und 14,8 Gewichtsprozent tert-Butylacrylat enthält, und 2 Gewichtsprozent Dicumylperoxid.

Die beschriebene Schichtung wird 5 Minuten bei einer Temperatur von 18O⁰C in einer Presse einem Druck von 2 kg/cm² ausgesetzt. Nach dem Abkühlen des Schichtstoffes mißt man die Schälfestigkeit gemäß ASTM D 1781-62 und bestimmt die Zugscher-Festigkeit wie in der Veröifentlichung »Kunststoffe«, 59 (1%9), Heft 2, S. 86, angegeben ist.
Ergebnis: Schälfestigkeit 13,1 kp cm/cm,
Zugscher-Festigkeit 50 kp/cm².

Beispiel gemäß Erfindung

Das Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, jedoch verwendet man ein Äthylencopolymerisat gemäß Er-

o findung für die Herstellung der Schmelzkleberfolie aus der Mischung aus Äthylencopolymerisat und 2°/o Dicumylperoxid. Das -Äthylencopolymerisat hatte folgende Zusammensetzung: 89,0 Gewichtsprozent Äthylen, 7,0 Gewichtsprozent tert.-Butylacrylat und

s 4 Gewichtsprozent Acrylsäure. Die Schälfestigkeit betrug 26,5 kp cm/cm, die Zugscher-Festigkeit 85 kp/cm².

Vergleichsbeispiel 2

o Man verfährt wie im Vergleichsbeispiel 1 angegeben, setzt jedoch als Schtnelzkleberfolie ein peroxidfreies Äthylenterpolymerisat ein. Das Äthylenterpolymerisat hatte die gleiche Zusammensetzung wie im Beispiel gemäß Erfindung, nämlich 89,0 Gewichtsprozent Äthylen, 7,0 Gewichtsprozent tert.-Butylacrylat und 4,0 Gewichtsprozent Acrylsäure. Die Schälfestigkeit betrug 24,2 kg/cm³, die Zugscher-Festigkeit 80 kp/cm³.

Claims

1 2

die Zeitstandwerte fur die Zugscher-Belastung bei

Patentanspruch: höherer Temperatur,

Ein Vertahren der eingangs geschilderten Art, das

Verfahren zum Vendeben oder Beschichten nicht mit den vorerwähnten Nachteilen belastet ist,

' .von Werkstoffen unter Verwendung eines Carb- 5 ist bereits vorgeschlagen worden. Bei diesem Ver-

oxylgruppen aufweisenden Olefinpolymerisats fahren werden als Olefinpolymensate spezielle ter-

als Verklebungs- bzw. Beschichtungsmittel, wo- näre Mischpolymerisate (Terpolymerisate) verwen-

bei die Werkstoffe bei erhöhter Temperatur so- del, die nicht nur Äthylen und eine athylemsch un-

wie gegebenenfalls bei erhöhtem Druck unter gesättigte Carbonsäure in polymer gebundener Form

Schmelzen des Olefinpolymerisats durch dieses io enthalten, sondern zudem einen Ester einer athyle-

verklebt bzw. mit diesem beschichtet werden und nisch ungesättigten Carbonsäure,

wobei als Olefinpolymerisat ein Terpolymerisat Gegenstand der älteren Anmeldung ist demcntspre-

verwendet wird, das 60 bis 90 Gewichtsteile chend ein Verfahren zum Verkleben oder Beschich-

Äthylen, 0,5 bis 20 Gewichtsteile einer äthyle- ten von Werkstoffen unter Verwendung eines Carb-

nisch ungesättigten Carbonsäure sowie 0,5 bis J5 oxylgruppcn aufweisenden Olefinpolymerisats als

20 Gewichtsteile eines Esters einer äthylenisch Verklebungs- bzw. Beschichtungsmittel, wobei die

ungesättigten Carbonsäure — wobei die Summe Werkstoffe bei erhöhter Temperatur sowie gegebe-

dcr Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in nenfalls bei erhöhtem Druck unter Schmelzen des

polymer gebundener Form enthält, dadurch Olelinpolymerisats durch dieses verklebt bzw. mit

gekennzeichnet, daß das Terpolymerisat 20 diesem beschichtet werden. Dieses Verfahren ist da-

eingeset/t wird mit einem Zusatz von 0,05 bis durch gekennzeichnet, daß als Olefinpolymerisat ein

7 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht des Terpolymerisat verwendet wird, das 60 bis 90 Gj-

Terpolymerisats) eines organischen Peroxids der wichtsteile Äthylen, 0,5 bis 20 Gewichtsteile einer

allgemeinen Formel äthylenisch ungesättigten Carbonsäure sowie 0,5 bis

d η ^ d α πΛηνηηη »5 20 Gewichtsteile eines Esters einer äthylenisch unge-

R₁O-O-R₂ oder R₁-O-O-X-O-O-R₂. sättigten Carbonsäure — wobei die Summe der Ge-

worin stehen R₁ und R₂ für Wasserstoff, Alkyl-. wichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymei

Aryl-. Aralkyl-. Alkaryl- oder Acylreste mit je- gebundener Form enthält.

weils bis m 14 Kohlenstoffatomen und X für einen Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens der

aliphatischen, aromatischen, aromatisch-alipha- 30 älteren Anmeldung ist dadurch gekennzeichnet, daß

tischen oder aliphatisch-aromatischen Rest mit als Olefinpolymerisat ein Terpolymerisat verwendet

jeweils bis zu 14 Kohlenstoffatomen, mit der wird, das 71 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 3 bis

Maßgabe, daß das Peroxid insgesamt mindestens 9 Gewichtsteile einer aliphatischen, äthylenisch un-

6 Kohlenstoffatome enthalten muß. gesättigten C,- bis C_Ä-Carbonsäure sowie 1 bis 20 Ge-

35 wichtsteile eines C₁- bis C_K-Alkylesters einer alipha-

tischen, äthylenisch ungesättigten C₃- bis C,-Carbonsäure — wobei die Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymer gebundener Form Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren enthält.

zum Verkleben oder Beschichten von Werkstoffen 40 Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieses unter Verwendung eines Carboxylgruppen aufwei- Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß als Olesenden Olefinpolymerisats als Verklebungs- bzw. finpolymerisat ein Terpolymerisat verwendet wird, Beschichtungsmittel, wobei die Werkstoffe bei er- das 71 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 3 bis 9 Gehöhter Temperatur sowie gegebenenfalls bei erhöh- wichtsteile Acrylsäure sowie 1 bis 20 Gewichtsteile tem Druck unter Schmelzen des Olefinpolymerisats 45 des tert.-Butylesters der Acrylsäure — wobei die durch dieses verklebt bzw. mit diesem beschichtet Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen werden. muß — in polymer gebundener Form enthält.

Bei den bekannten Verfahren dieser Art werden Des weiteren ist es bei Anwendung des Verfahrens als Olefinpolymerisate im allgemeinen binäre Poly- der älteren Anmeldung zweckmäßig, venn die einmerisate verwendet, die Äthylen und eine äthylenisch 50 gesetzten Terpolymerisate die folgenden Kenndaten ungesättigte Carbonsäure in polymer gebundener haben: Dichte von 0,9 bis 1,1 g/cm³, kristalline AnForm enthalten. teile unter 60⁰O: Schmelzbereich innerhalb der Gren-

Ein gewisser Nachteil bei der Verwendung solcher zen von 70 bis 120⁰C; Shorehärte C 50 bis 90.
binärer Polymerisate liegt unter anderem darin, daß Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesthre Haftfestigkeit in einer Reihe von Fällen — z. B. 55 serung des Verfahrens der älteren Anmeldung — insauf Metallen — zu wünschen übrig läßt, vor allem besondere auch in deren vorteilhaften Ausgestaltunbei längerem Einwirken von Wasser oder Feuchtig- gen — bezweckt. Vor allem sollen als Verfahrenskeit. ergebnisse Verklebungen oder Beschichtungen erhal-Aus der französischen Patentschrift 1511 188 ist ten werden, die eine erhöhte Temperaturbeständigbekannt, Äthylenpolymerisate mit verschiedenen 60 keit haben und — bei erhöhter Temperatur — gün-Materialien, z. B. Papier, Holz, Keramik oder Me- stigere Zeitstandwerte bei Zugscher-Belastung auftauen, zu verbinden. Als Bindemittel verwendet man weisen.

eine Mischung aus einem Äthylenpolymerisat und Die erwähnte Verbesserung wird gemäß der vor-

einem Peroxyd. Um Verklebungen herzustellen, wer- liegenden Erfindung dadurch erreicht, daß das Ter-

den die Materialien, die miteinander verbunden wer- 65 polymerisat eingesetzt wird mit einem ZusaU an

den sollen, so hoch erhitzt, daß das Bindemittel ver- einem speziell ausgewählten organischen Peroxid,

netzt wird. Die Festigkeiten der so hergestellten Ver- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dem-

klebungen lassen noch zu wünschen übrig, vor allem entsprechend ein Verfahren zum Verkleben oder Be-