Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung haftvermittelnder Schichten auf Kunst
stoffoberflächen, insbesondere Polyolefinen, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for producing adhesion-promoting layers on art
fabric surfaces, especially polyolefins, according to the preamble of the main claim.
Kunststoffe weisen neben ihrer oft sehr guten mechanischen Belastbarkeit, Hydrolyse- und
chemischen Beständigkeit sowie Verarbeitbarkeit eine niedrige Oberflächenenergie auf. Ihre
Weiterverarbeitung durch Beschichten bzw. Kleben ist daher problematisch und erfordert
generell eine Vorbehandlung der zu beschichtenden bzw. zu klebenden Oberflächen.
Derartige Vorbehandlungsverfahren sind bekannt, z. B. die Coronabehandlung, Plasma
behandlung (DE 44 07 478) und das Fluorieren. Die Coronabehandlung wird vorzugsweise für
Folien eingesetzt. Die Reproduzierbarkeit der erhaltenen Ergebnisse wird durch die
Abhängigkeit des Verfahrens von den Umgebungsbedingungen, wie z. B. Feuchtigkeit,
eingeschränkt. Plasmaverfahren erfordern in der Regel das Arbeiten unter Vakuum mit
speziellen Prozeßgasen und sind daher mit einem entsprechenden apparativen Aufwand
verbunden (DE 44 07 478, DE 30 26 615, EP 0 076 562). Außerdem liegt auch hier schlechte
Reproduzierbarkeit der Ergebnisse vor, wodurch der technischen Anwendung dieses
Verfahrens Grenzen gesetzt werden. Die Fluorierung erfolgt in einem Reaktor, eine örtliche
Begrenzung der Vorbehandlung ist nur mit einem erhöhten Präparationsaufwand erreichbar
(EP 0 116 499, EP 0 510 503). Weiterhin sind Verfahren bekannt, die die radioaktive Strahlung
verwenden (DE 30 32 380). Diese erfordern spezielle Handhabungstechniken und sind
allgemein sehr kostenintensiv.In addition to their often very good mechanical resilience, plastics have hydrolysis and
chemical resistance and processability have a low surface energy. Your
Further processing by coating or gluing is therefore problematic and required
generally a pretreatment of the surfaces to be coated or glued.
Such pretreatment methods are known, e.g. B. corona treatment, plasma
treatment (DE 44 07 478) and fluorination. The corona treatment is preferably used for
Foils used. The reproducibility of the results obtained is determined by the
Dependence of the method on the environmental conditions, such as. B. moisture,
limited. Plasma processes generally require working under vacuum
special process gases and are therefore with a corresponding outlay on equipment
connected (DE 44 07 478, DE 30 26 615, EP 0 076 562). In addition, there is bad here too
Reproducibility of the results, thereby reducing the technical application of this
Procedural limits are set. The fluorination takes place in a local reactor
Limitation of pretreatment can only be achieved with increased preparation effort
(EP 0 116 499, EP 0 510 503). Furthermore, methods are known which use radioactive radiation
use (DE 30 32 380). These require and are special handling techniques
generally very expensive.
Zum Überwinden dieser Nachteile wurden verschiedene Varianten der Oberflächen
vorbehandlung mit Laserstrahlen vorgeschlagen. So werden beispielsweise durch Bestrahlen
mit einem Excimerlaser der Wellenlänge 193-351 nm mit Paraffinwachs oder Zinkstearat
bedeckte Polyurethanoberflächen gereinigt (EP 0 233 755). So werden beispielsweise durch
Bestrahlen mit einem Excimerlaser der Wellenlänge 193 bis 351 mm mit Paraffinwachs oder
Zinkstearat bedeckte Polyurethanoberflächen gereinigt (EP 0 233 755), um diese
anschließend lackieren zu können. Als einfache Methode zum Überprüfen der Wirkung der
Vorbehandlung, die i.a. allerdings nicht für Klebuntersuchungen ausreichend ist, wird oft ein
Klebeband auf die beschichteten bzw. lackierten und anschließend getrockneten Oberflächen
aufgebracht. Verbleibt bei dessen Abzug dann der Beschichtungswerkstoff unbeeinflußt auf
dem behandelten Werkstück, so wird von einer positiven Vorbehandlungswirkung
ausgegangen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht für Kunststoffe mit einer niedrigen
Oberflächenenergie, z. B. Polyolefine anwendbar. Eine weitere Möglichkeit ist das Bestahlen
mit hohen Impulszahlen in radikalbildenden Medien wie beispielsweise Ammoniak, Chlor,
Fluor, Chlorwasserstoff oder Dlstickstoffmonoxid (US 4 803 021, EP 0510 503). Diese
Verfahren sind jedoch problematisch in ihrer Handhabung, erfordern eine abgeschlossene
Apparatur und in der Regel sehr lange Behandlungszeiten, die in einer Größenordnung von
9000 Impulsen liegen.In order to overcome these disadvantages, different variants of the surfaces have been developed
pretreatment with laser beams proposed. For example, by irradiation
with an excimer laser with a wavelength of 193-351 nm with paraffin wax or zinc stearate
covered polyurethane surfaces cleaned (EP 0 233 755). For example, through
Irradiate with an excimer laser with a wavelength of 193 to 351 mm with paraffin wax or
Zinc stearate covered polyurethane surfaces cleaned (EP 0 233 755) to this
to be able to paint afterwards. As a simple method of checking the effect of
Pretreatment however, is often not sufficient for glue examinations
Adhesive tape on the coated or varnished and then dried surfaces
upset. When it is withdrawn, the coating material remains unaffected
the treated workpiece, it has a positive pretreatment effect
went out. However, this procedure is not for plastics with a low one
Surface energy, e.g. B. polyolefins applicable. Another possibility is to steal
with high pulse numbers in radical-forming media such as ammonia, chlorine,
Fluorine, hydrogen chloride or nitrogen monoxide (US 4 803 021, EP 0510 503). This
However, procedures are problematic in their handling and require a completed one
Equipment and usually very long treatment times, of the order of magnitude
There are 9,000 pulses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung haftvermittelnder
Schichten auf Kunststoffoberflächen anzugeben, das einfach und kostengünstig durchführbar
ist und darüberhinaus die zu behandelnde Oberfläche nicht verändert.The invention has for its object a method for producing adhesion-promoting
Specify layers on plastic surfaces that can be carried out easily and inexpensively
and does not change the surface to be treated.
Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Die
Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.This object is achieved by the method specified in claim 1. The
Subclaims represent advantageous developments.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Haftfestigkeit für einen Klebe-, Beschichtungs-
oder Lackiervorgang, sowie für das Bedrucken und Metallisieren wesentlich verbessert.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß zur Herstellung haftvermittelnder Schichten auf Kunst
stoffoberflächen mit niedriger Oberflächenenergie, insbesondere auf Polyolefinen, z. B.
Polypropylen, aus einem harzhaltigen Material Harzbestandteile durch Bestrahlung mit
UV-Licht verdampft und auf die zu beschichtende Oberfläche niedergeschlagen werden sollen.
Von besonderem Vorteil ist dabei, daß das Verfahren auch unter Normalbedingungen, d. h.
ohne Temperatur-, Druck- und Atmosphäreneinfluß durchgeführt werden kann.With the method according to the invention, the adhesive strength for an adhesive, coating
or painting process, as well as improved for printing and metallizing.
According to the invention it was found that for the production of adhesion-promoting layers on art
fabric surfaces with low surface energy, especially on polyolefins, e.g. B.
Polypropylene, made of a resinous material resin components by irradiation with
UV light is to be evaporated and deposited on the surface to be coated.
It is particularly advantageous that the process can also be carried out under normal conditions, i. H.
can be carried out without the influence of temperature, pressure and atmosphere.
Die Erfindung wird anhand der in den Tabellen 1 und 2 wiedergegebenen Beispiele näher
erläutert. Vorteilhafterweise wird mit Wellenlängen im Bereich von 157 bis 351 nm,
vorzugsweise von 193 bis 248 nm, bei einer Frequenz von 5 bis 500 Hz oder auch mit
kontinuierlich strahlenden Quellen gearbeitet. Als geeignet erwiesen sich Behandlungen mit 30
bis 150 Impulsen von je 20 ns Dauer mit einer Impulsenergiedichte von 0,1 bis 10 J/cm²,
vorzugsweise von 0,5 bis 5 J/cm². Die Impulszahl kann über die angegebenen Grenzen hinaus
erhöht werden, bewirkt jedoch keine signifikante Verbesserung der Ergebnisse. Die
Herstellung der haffvermittelnden Schichten kann sowohl im Vakuum als auch unter
Normalbedingungen erfolgen. Als zu beschichtende Kunststoffe werden Polypropylen und
Polyoxymethylen verwendet.The invention is illustrated by the examples given in Tables 1 and 2
explained. With wavelengths in the range from 157 to 351 nm,
preferably from 193 to 248 nm, at a frequency of 5 to 500 Hz or with
continuously radiating sources worked. Treatments with 30 turned out to be suitable
up to 150 pulses of 20 ns duration each with a pulse energy density of 0.1 to 10 J / cm²,
preferably from 0.5 to 5 J / cm². The number of pulses can exceed the specified limits
increased, but does not significantly improve results. The
Production of the oat mediating layers can take place both in vacuum and under
Normal conditions take place. Polypropylene and
Polyoxymethylene used.
Für die Klebungen wurde ein kalthärtendes Zweikomponenten-Epoxidharz verwendet. Die
Aushärtung erfolgte stets in 24 Stunden unter Normalbedingungen. Die Klebungen erfolgten
sofort nach der Laserbehandlung und nach dreiwöchiger Lagerung der Fügeteile unter
Normalbedingungen.A cold-curing two-component epoxy resin was used for the bonds. The
Curing always took place in 24 hours under normal conditions. The bonds were made
immediately after the laser treatment and after storing the parts to be bonded for three weeks
Normal conditions.
Die in den Tabellen aufgeführten Zugscherfestigkeiten wurden in Anlehnung an die DIN 53
283 ermittelt. Die Prüfungen an den Klebungen erfolgten auch nach einer Auslagerung von
sechs Monaten im Klimaschrank bei 40°C und 90% relativer Feuchte.The tensile shear strengths listed in the tables were based on DIN 53
283 determined. The tests on the bonds were also carried out after an outsourcing of
six months in a climate cabinet at 40 ° C and 90% relative humidity.
Die Vergleichsversuche erfolgten mit Polymerproben im Anlieferungszustand (ohne
Oberflächenvorbehandlung).The comparative tests were carried out with polymer samples in the delivery state (without
Surface preparation).
Eine Vorrichtung des Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Es zeigen: Tabelle 1 Behandlung von
PP, Tabelle 2 Behandlung von POM. Alle Behandlungen wurden mit der in der Fig. 1
dargestellten Apparatur vorgenommen. In einer mit einem UV-durchlässigen Quarzfenster 1
versehenen Kammer 2 wurden die zu behandelnden Proben 3 mit einer geeigneten
Vorrichtung eingebracht. Nach dem Schließen der Kammer 2 wurde bei Bedarf Vakuum
angelegt. Der Laserstrahl 4 wurde mit der Linse 5 auf eine Harzplatte 6 fokussiert, von der das
abgetragene Material auf die Polymerprobe 3 niedergeschlagen wird. Die das
Beschichtungsmaterial liefernde Harzplatte wurde aus einem aminisch gehärteten Epoxidharz
hergestellt. Die Energiemessung erfolgt mit der Vorrichtung 7.An apparatus of the method is shown in Fig. 1. It shows: Table 1 treatment of PP, Table 2 treatment of POM. All treatments were carried out with the apparatus shown in FIG. 1. The samples 3 to be treated were introduced into a chamber 2 provided with a UV-permeable quartz window 1 using a suitable device. After chamber 2 was closed, vacuum was applied if necessary. The laser beam 4 was focused with the lens 5 onto a resin plate 6 , from which the removed material is deposited on the polymer sample 3 . The resin plate providing the coating material was made from an amine-cured epoxy resin. The energy measurement is carried out with the device 7 .