DE2029754B2 - Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Materialien mit Substraten - Google Patents
Verfahren zum Verbinden von thermoplastischen Materialien mit SubstratenInfo
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Description
20
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Behandlung von thermoplastischen Materialien wie
Polypropylen und/oder Äthylen/Propylen-Mischpolymerisaten, um diese dem Verbinden mit elastomeren
Materialien zugänglicher zu machen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche von Polyalkylen-Gegenständen ist
dadurch gekennzeichnet, daß man an die Polyalkylenoberfläche eine Lösung, die 0,025 bis 10 Gew.-% eines
Polyalkylens enthält, das gleich oder verschieden ist von dem Poiyalkylen, das behandelt wird, anwendet.
Vorteilhaft besitzt die Lösung erhöhte Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt des zu behandelnden
Polyalkylens liegt. Die Temperatur der Lösung kann natürlich gemäß dem gewählten Polyalkylen, das
behandelt werden soll, und das Lösungsmittel, das verwendet wird, variiert werden. Eine Lösung von
Polypropylen in Testbenzin bzw. Lackbenzin kann beispielsweise eine Temperatur von zwischen 75°C und
115°C. vorzugsweise 753C und 950C haben.
Die Temperatur der Lösung sollte so sein, daß sie nicht dazu neigt, das thermoplastische Material
zusammenschrumpfen zu lassen, aber sie sollte hoch genug sein, das thermoplastische Material daran zu
hindern, daß es sich aus der Lösung abscheidet.
Die Lösung des Polyalkylens kann hergestellt werden,
indem man das Material in einem geeigneten Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur löst, und dann die
Lösung abkühlen läßt, bevor man die Fläche des Polyalkylens behandelt. Polypropylen kann beispielsweise
geeigneterweise bei I25°C gelöst und die Lösung bei 9u"C verwendet werden.
Obgleich man zur Herstellung der Lösung und zum Behandeln mit der Lösung das gleiche Polyalkylen
verwenden kann, ist dies nicht wesentlich. So kann man ein Äthylen/Propylen-Mischpolymerisat in einem geeigneten
Lösungsmittel unter Bildung einer Lösung lösen, und nachfolgend diese Lösung verwenden, um Polypropylen
zu behandeln.
Die Erfindung ist besonders geeignet, um die Oberfläche von kristallisierbaren thermoplastischen
Materialien zu modifizieren, d. h. Materialien, die ein reguläres Röntgendiagramm besitzen. Im allgemeinen
liegt das Material, wenn es mit dem Lösungsmittel behandelt wird, in einer solchen kristallinen Form vor.
Beispiele von Polyalkylcncn, für die die vorliegende Erfindung besonders geeignet ist, schließen ein:
Polypropylen, insbesondere isotaktisches Polypropylen, und Mischpolymerisate von Äthylen und Propylen.
Die Art des Lösungsmittels, das verwendet wird, kann in der Praxis bezogen auf das Polyalkylen, das behandelt
werden soll und dessen physikalischer Form, variieren. Es ist bevorzugt, für iso taktisches Polypropylen und
Äthylen/Propylen-Mischpolymerisate einen Kohlenwasserstoff ode eine Mischung von Kohlenwasserstoffen
zu verwenden, die sowohl bei Zimmertemperatur als auch unter den Behandlungsbedingungen flüssig sind.
Beispiele geeigneter Lösungsmittel sind Paraffin, Benzol und Benzolhomologe (heavy coal tar naphtha).
Toluol, Lackbenzin und Xylol.
Da es beabsichtigt ist, daß die Behandlung nur die Oberfläche bzw. Außenseite des Polyalkylen-Gegenstandes
angreift, wird man das letztere im illgemeinen der Einwirkung des Lösungsmittels nur für kurze Zeit
unterwerfen, und es wurde gefunden, daß verlängertes Eintauchen nicht vorteilhaft ist. Im allgemeinen werden
die Polya'kylen-Gegensiände nicht länger ais 30
Sekunden, vorzugsweise nicht länger als 1 Sekunde, eingetaucht.
Man hat gefunden, daß Polyarylene, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden, gute
Lagerbeständigkeit zeigen, wenn sie bei gewöhnlichen Temperaturen aufbewahrt werden; beispielsweise wurde
gefunden, daß ein behandeltes Polypropylengewebe zufriedenstellende Adhäsion zeigt nach einem Aufbewahren
von mehr als einem Jahr.
Die erfindungsgemäß behandelten thermoplastischen Materialien können auf einer Vielzahl von Wegen an
elastomere Substrate gebunden werden.
Ein wichtiges Beispiel dieser Wege besteht darin, daß
man das Polyalkylen mit einem Latex oder einer wäßrigen Dispersion eines Elastomeren überzieht und
das Gefüge dann trocknet, nötigenfalls durch Vulkanisation des trockenen Elastomeren.
Dieses Verfahren isi jedoch nicht das einzige, und das
Elastomere kann in anderen Formen, beispielsweise als Lösung in einem organischen Lösungsmittel oder in
einer Mischung von organischen Lösungsmitteln vorliegen.
Spezifische Beispiele von Elastomeren, die verwendet werden können, schließen ein natürlichen Kautschuk
und synthetische Kautschuke, wie Styrol/Butadien Kautschuke, Polychloroprcn-Kaulschuke, Polvisopren-Kautschukc
und Acrylnitril-Kautschuke. Die Elastomeren können Kautschuke der vulkani^'crbaren oder der
nicht vulkanisierbaren Art sein. Gewünschtcnfalls kann
eine Latexverbindung geschäumt werden.
Verschiedene Vulkanisicrmittel oder Vernetzungsmittel,
die für Elastomere geeignet sind, können verwendet werden, wie auch die üblichen Kompoundierzusätze.
wie beispielsweise Beschleuniger, Füllstoffe oder Antioxydantien.
Es soll betont werden, daß die aufgebrachte Schicht des Elastomeren ebenfalls verwendet werden kann, um
das Polyalkylen/Elastomergefüge an ein weiteres Material zu binden, gegenüber welchem das Elastomere
üblicherweise ein Klebemittel ist. Das weilere Material kann selbst ein mit einem Klebstoff überzogenes
Substrat sein. So könnte ein Polypropylen, das mit einem Elastomeren überzogen ist, durch einen Kontaktklebstoff
an Holz geklebt werden.
Die Erfindung ist besonders wertvoll für die Behandlung von Polyalkylen-faserartigem Material, das
gcwünschtenfalls in Form eines gewebten oder nicht
gewebten Fabrikats bzw. Gewebes vorliegen kann, einschließlich von gesponnenem, verbundenem (»spun
bonded«) Material. Insbesondere kann man Polypropylenmaterial, das zur Herstellung von Tuftedteppich
verwendet werden soll, behandeln. In einem Tuftedteppich werden die Faserbüschel in einem Gewebe aus
einem Polyalkylen gehalten, auf das eine Schicht eines Elastomeren aufgebracht ist, das als Verstärkung dient.
Aus der französischen Patentschrift 1181 859 war es
bereits bekannt, zur Oberflächenmodifizierung von Polyolefinformkörpern Lösungen von chlorierten Olefinpolymerisaten
zuzusetzen. Es handelte sich hierbei jedoch wie gesagt um chlorierte Olefinpolymerisate,
wobei der Chlorgehalt zwischen 10 und 35 Gew.-°/o betragen soll. Außerdem können diese Lösungen
organische oder anorganische Pigmente enthalten — ein Hinweis darauf, daß gemäß der zitierten Patentschrift
ein anderes Ziel verfolgt wird als erfindungsgemäß.
So kommt es oei dem Verfahren der französischen Patentschrift darauf an, auf Polyolefinen Überzüge zu
bilden, die einem Verkratzen, Abreiben oder Abschälen standhalten. Im Gegensatz hierzu ist es Ziel der
vorliegenden Erfindung, Polyalkylene mit ganz bestimmten Materialien nämlich Elastomeren zu verbinden.
Weiterhin handelt es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren um Polyolefinlösungen mit einer relativ
geringen Konzentration (0,025 bis IO Gew.-%), wohingegen im Fall der britischen Patentschrift 6 85 381 die
Polyolefinlösungeii einen hohen Festsioffgehalt von
vorzugsweise 20 bis 80% aufweisen olltcn.
Die folgenden Beispiele erlputern die Erfindung.
Eine Probe eines gewebten, leichten, gruben Polypropylenstoffs
wurde 1 Sekunde in eine 0,5gcw.-%igc Lösung von Polypropylen in Lackben/in bei 90'C
eingetaucht. Die Lösung war hergestellt worden, indem man Polypropylen in Lackbenzin bei 140°C gelöst hatte.
Man ließ das Lackbenzin abtrocknen, indem man die Stoffprobe in einen Ofen bei 700C mit strömender Luft
gab. Die Stoffprobe wurde dann mit einer natürlichen Latexverbindung, die die folgende Formulierung besaß,
überzogen, getrocknet und gehärtet:
Teile
(trocken) 100
1
J
(trocken) 100
1
J
Natürlicher Kautschuklatex
Kasein
Kaliumolcat
Kaliumhydroxyd
Schwefel
Zinkdiälhyldithiocarbamat
2.2'-Melhylen-bis-(4-äthyl-
6-tert.-butylphcnol)
Mercaptobenzthiazol
Calciumcarbonat
Zinkoxyd
Ammoniumpolyacrylat
Wasser zur Ergänzung auf
67% Gesamtfeststoff
3
1.5
1.5
0,3
0.5
300
4
1
0.5
300
4
1
In diesem Beispiel wurde geschäumte Latexverbindung an einen Polypropylenstoff aufgebracht, der auf
die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt worden war. Die Latexverbindung hat die
folgende Formulierung:
10
hl)
Teile | |
(trocken) | |
Styrol-butadien-Mischpolymerisat- | |
latexi) | 100 |
Kaliumoleat | 2,7 |
Natriumsalz einer Disulfonsäure | 1,0 |
2,2'-Dihydroxy-33'-di-(a-methyl- | |
cyclohexyl)-5,5'-dimethyl- | |
diphenylmethan | 0,5 |
Substituiertes Phenol3) | 0,5 |
Calciumcarbonat | 150,0 |
Schwefel | 2,0 |
Zinkdiäthyldithioearbaniai | i,0 |
Zinkmercaptobenzthiazol | 1,5 |
N-Cyclohexyl-2-benzthiazol- | |
sulfonamid | 0,5 |
Cetyltrirnethylammoniumbromid | 0,5 |
Zinkoxyd | 3,0 |
Ammoniak | 3,5 |
Ammoniumacetat | 1,5 |
Man fand, daß beim Abkühlen die Stützverbindung an '<' das Polypropylen gebunden war und nicht als Film
entfernt werden konnte, verglichen mit einer ähnlich hergestellten, aber nicht behandelten Probe des Stoffes.
Wasser zur Ergänzung auf
68% Gesamtfertstoffe
68% Gesamtfertstoffe
') Feststoffgehalt 64Gew.-%
-) Antioxidans-klare bewegliche Flüssigkeit spezifisches Gewicht 1.0
-) Antioxidans-klare bewegliche Flüssigkeit spezifisches Gewicht 1.0
Die Verbindung wurde hergestellt, indem man dem Latex die anderen Bestandteile zufügte. 2,2'-Dihydroxy-3,3'-di-(«-methylcyclohexyl).
5.5'-Dimethyldiphenylmethan wurde als Dispersion in Wasser zugegeben, und das substituierte Phenol wurde als eine ÖJ ;n-Wasser-Emulsion
hergestellt. Der Schwefel, das Zinkoxyd und der Beschleuniger wurden alle als wäßrige Dispersionen
zugefügt. Das Cetyltrimethylammoniumbromid wurde mit Wasser auf 25%ige Konzentration vor der Zugabe
verdünnt. Der Latex wurde dann in einem Planetenrührwerk mit einem Latcx-zu-Luft-Verhältnis von 1 :7
verschäumt und als Schicht von 0,6 cm Dicke (1A inch) auf Polypropylen aufgetragen. Nach Gelaticrung unter
einer Infrarotquelle wurde der Schaum getrocknet und 20 Minuten bei 120°C in einem Druckluftofen gehärtet.
Man fand beim Abkühlen, daß die Siützverbindung
mit dem Polypropylen verbunden war und nicht als Folie entfernt werden konnte, verglichen mit einer
ähnlich hergestellten, aber nicht behandelten Probe des Stoffes.
Bei diesem Beispiel wurde ein wie in Beispiel I behandelter Polypropylenstoff mit einer vulkanisierba
ren Polychloroprenlatcxverbindung mit der folgenden Formulierung verbunden:
Teile (trocken)
Polychloroprenlatexi) 100
Kasein ι
Kaliumoleat 3
Kaliumhydroxyd |
Schwefel t
1,5 2
300 7,5 1
Diphenylthioharnstoff
Kondensat von Formaldehyd, Ammoniak und Äthylchlorid
Diphenylguanidin
Calciumcarbonat
Zinkoxyd
Kondensat von Formaldehyd, Ammoniak und Äthylchlorid
Diphenylguanidin
Calciumcarbonat
Zinkoxyd
Ammoniumpolyacrylat
Wasser zur Ergänzung auf
66% Gesamtfeststoffe
Wasser zur Ergänzung auf
66% Gesamtfeststoffe
FeststolTgehalt60Gew.-%
Man fand, daß die Polychloroprenlatexverbindung an das Polypropylen gebunden war und nicht als Film
entfernt werden konnte, verglichen mit einer nicht behandelten Probe des Stoffes.
Bei diesem Beispiel wurde eine nicht vulkanisierbare Polychloroprenlatexverbindung, die die folgende Formulierung
hatte, mit Polypropylen, das auf die in Beispie! ! beschriebene Art behandelt worden war,
verbunden:
Teile | |
(trocken) | |
Polychloroprenlatex1) | 100 |
Kasein | 1 |
Kaüumoleat | 3 |
Kaliumhydroxyd | 1 |
Calciumcarbonat | 300 |
Ammoniumpolyacrylat | 1 |
Wasser zur Ergänzung auf | |
64% Gesanitfeststoffe |
ι) Feststoffgehalt 50Gew.-%
Wie in den vorherigen Beispielen war die Verklebung zwischen der Verbindung und dem behandelten Stoff
der zwischen dem nicht behandelten Stoff und der Verbindung überlegen.
Bei diesem Beispiel wurde ein Polychloropren-Klebstoff,
der Polychloropren und Phenolharze enthielt und sich von einem Lösungsmittelsystem, das Toluol. Keton
und Ester enthielt, ableitete, auf einen Polypropylenstoff angebracht, der gemäß dem in Beispiel I beschriebenen
Verfahren behandelt worden war.
Man ließ den Klebstoff trocknen und klebte die Stoffprobe dann an ein Stück Sperrholz, an das man den
gleichen Klebstoff angebracht hatte. Die Adhäsion zwischen dem Holz und dem behandelten Stoff war
beim Vergleich mit der Adhäsion zwischen einem nicht behandelten Polypropylen und Sperrholz überlegen.
Bei diesem Beispiel wurde eine vulkanisierbare Polycisisoprenlatexverbindung auf ein verbundenes,
gesponnenes Polypropylenfabrikat angebracht, das wie unten beschrieben behandelt wurde. Die Verbindung
hatte die folgende Formulierung:
Teile | |
(trocken) | |
Polycisisoprenlatex1) | 100 |
Kaliumoleat | 5 |
Calciumcarbonat | 300 |
Schwefel | 3 |
Zinkcliäthyldithiouarbamat | 1,5 |
Mercaptobenzihiazol 0,5
Zinkoxyd 4
Ammoniumpolyacrylat 1
Wasser zur Ergänzung auf
66% Gesamtfeststoffe
66% Gesamtfeststoffe
') Feslstoffgehall65Gew.-°/ü
Eine Probe des versponnenen, verbundenen Polypropylenfabrikats wurde in eine Lösung des Fabrikats in
Lackbenzin bei 900C eingetaucht. Die Lösung war
hergestellt worden, indem man einen Teil des versponnenen, verbundenen Polypropylens in Lackbenzin
bei 140°C aufgelöst hatte. Das Lackbenzin wurde in einem Ofen mit umlaufender Luft bei 700C abgetrocknet.
Das Gewebe wurde dann mit der obigen Polycisisoprenlatexverbindung überzogen und dann
getrocknet und gehärtet. Man fand, da3 die Verbindung beim Abkühlen mit dem Polypropylenfabrikat verbunden
wer und nicht als Film entfernt werden konnte, verglichen mit einem ähnlichen, ■· -iv nicht behandelten
Gewebe von gewobenem, verbundenr m Gewebe.
Bei diesem Beispiel wurde eine nicht vulkanisierbare natürliche Latexverbindung auf eine Polypropylenstoffprobe,
die auf unten beschriebene Weise behandelt worden war, angebracht. Der Kautschuk hatte die
folgende Formulierung:
jo Teile
(trocken)
Natürlicher Kautschuklatex 100
Äthylenoxyd/Fettalkoholkondensat1) 1
Äthylenoxyd/Fettalkoholkondensat1) 1
Substituiertes Phenol 1
Thioharnstoff !
Calciumcarbonat 300
Natriumhexametaphosphat 0.2
Ammoniumpolyacrylat 1
Wasser zur Ergänzung auf
69% Gesamtfeststoffe.
') Feststoffgehalt 39—41 Gew.-%
Eine Probe eines gewobenen, feinfaserigen Polypropylenstoffs
wurde 1 Sekunde in eine t,0gev».-%ige Lösung von Polypropylen in Xylol bei 900C eingetaucht.
Die Lösung war hergestellt worden, indem man Polypropylen in Xylol bei 125°C gelöst hatte. Das Xylol
wurde abgetrocknet, indem man die Probe in einen Ofen bei 700C mit umströmender Luft gab. Der Stoff wurde
dann mit dem obigen Elastomeren überzogen und getrocknet.
Re;m Abkühlen fand man, daß die Verbindung an das
.. Polypropylen klebte und nicht als Film entfernt werden konnte, verglichen mit einer ähnlich hergestellten, aber
nicht behandelten Probe des Stoffes.
Bei diesem Beispiel wurde ein Acrylnitril-Mischpolymerisatlatexnitrilkauischuk
an Polypropylenstoff gebunden. Die Verbindung hatte die folgende Formulierung:
Teile
h5 (trocken)
Acrylnitril-Mischpolymerisatlatex 100
Gepulverter Quarz 300
Ammoniumnolvacrvlat ι
7 8
Wasser zur Ergänzung auf Verbindung war der, die man zwischen dem Kautschuk
61% Gesamtfeststoffe und nicht behandelten Stoff erhielt, überlegen.
Bei den in den Beispielen I, 2, 3, 5, 7 und 8
Der Stoff wurde wie in Beispiel 7 behandelt. Die verwendeten Polypropylenstoffproben handelte es sich
Adhäsion zwischen dem behandelten Stoff und der 5 jeweils um gewebten, leichten Stoff.
Claims (2)
1. Verfahren zum Verbinden eines Polyalkylens mit einem Substrat, indem man eine Lösung eines *
Polymeren auf die Oberfläche des Polyalkylens aufbringt und danach die Oberfläche mit dem
Substrat verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet, die 0,025 bis
10 Gew.-% eines Polyalkylens enthält, das gleich oder verschieden sein kann von dem Polyalkylen,
das behandelt wird, und daß man als Substrat ein Elastomeres verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomere beim Verbinden mit
dem Polyalkylen in Lösung oder Dispersion angewandt wird, die in der Folge vulkanisiert
werden kann.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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