DE2144857B2

DE2144857B2 - Verfahren zum Verbinden zweier Kunstharzschichten

Info

Publication number: DE2144857B2
Application number: DE2144857A
Authority: DE
Inventors: Charles Harris Nixon Barger; Robert Taylor Hucks; William Charles Thiele; Joseph John Thomas
Original assignee: Johns Manville Corp
Current assignee: Johns Manville Corp
Priority date: 1969-01-21
Filing date: 1971-09-03
Publication date: 1979-08-23
Also published as: US3628991A; DE2144857A1; BE772815A; DE2144857C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden zweier Kunstharzschichten, bei denen die eine Schicht ein thermoplastisches Kunstharz ist welches als Hauptkomponente Polyvinylacetat Polymethacrylsäuremethylester, Polystyrol, Polybutylen, Polyvinylbutyral oder Polyolefinchlorid enthält, die andere Schicht ein zu diesem unterschiedliches Kunstharz ist, wobei als verbindende Zwischenschicht ein in einem Lösungsmittel gelöstes Kunstharz vorgesehen wird.

Aus LOttgen »Die Technologie der Klebstoffe«, Teil I, Seite 494 bis 495, Wilhelm Pausegrau Verlag, Berlin 1959, ist es allgemein bekannt beim Verbinden zweier Kunststoffe verschiedener Konstitution ein Lösungsmittel zu benutzen, das ein Löser für beide Kunststoffe ist Hier wird aber auch ausgeführt, daß die Verwendung von Lösungsmitteln unmöglich ist, wenn Kunststoffe aus gehärteten Harzen miteinander vereinigt werden sollen. Dies gilt bisher auch für die Fälle, in denen lediglich einer der beiden zu verbindenden Kunststoffe aus einem wärmeaushärtbaren Harz besteht, das sich durch ein Lösungsmittel nicht anlösen läßt Es hat sich gezeigt daß bei der Vereinigung einer Schicht aus einem thermoplastischen Kunstharz der eingangs genannten Art mit einer Epoxidharzschicht unter Verwendung einer verbindenden Zwischenschicht die in einem Lösungsmittel gelösten Kunstharz enthält keine dauerhafte Verbindung herstellbar ist. Wird die Zwischenschicht zwischen dem thermoplastischen Kunstharz und dem gehärteten Harz, wie Epoxidharz, einer Belastung, beispielsweise einer unter Druck stehenden Flüssigkeit ausgesetzt so lösen sich die beiden Kunstharzschichten voneinander, so daß eine dauerhafte Verstärkung des thermoplastischen Kunstharzes durch gehärtetes Harz nicht möglich war. Diese Schwierigkeit ist im wesentlichen auf die chemische Beschaffenheit der verschiedenen polymeren Materialien zurückzuführen. Diese Harze sind im wesentlichen chemisch inaktiv und resistent Die chemischen Reaktionen der polymeren Materialien sind im wesentlichen auf die Veränderungen und den Abbau durch Wärmebeaufschlagung beschränkt Die US-PS 30 02 534 beschreibt die Beaufschlagung der Oberflächen mit einem Klebemittel, wobei eine derartige Bindung mittels eines Klebemittels keine befriedigende Ergebnisse bringt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, durch das eine Schicht eines thermoplastischen Kunstharzes, welches als Hauptkomponente Polyvinylacetat, Polymethacrylsäuremethylester, Polystyrol, Polybutylen, Polyvinylbutyral oder Polyolefinchlorid enthält mit einer Schicht aus aushärtbaren Kunstharzen, wie Epoxidharz dauerhaft miteinander verbunden werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß auf die Oberfläche des Thermoplasten ein aus einer Butadienharzlösung bestehender Oberzug mit einem gemeinsamen Lösungsmittel sowohl für die Schicht des thermoplastischen Kunstharzes als auch für die Schicht des Butadienharzes aufgebracht wird, daß nachfolgend dieser Oberflächenüberzug wenigstens teilweise mit einer Epoxidharzschicht versehen wird, die sich in einem unausgehärteten Zustand befindet, und daß die Epoxidharzschicht anschließend ausgehärtet wird.

Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht daß sich zwischen dem thermoplastischen Kunstharz und dem Butadienharz eine physikalische oder Lösungsbindung und zwischen dem Butadienharz und dem aushärtbaren Harz eine chemische Bindung ergibt Es ist also das thermoplastische Kunstharz nicht chemisch an das aushärtbare Harz gebunden. Das aushärtbare Harz und das Butadienharz sind ausreichend aushärtbar, um miteinander eine ausreichende Verbindung einzugehen und das Butadienharz ist andererseits in der Lage, mit dem thermoplastischen Kunstharz zu verschmelzen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine gesinterte oder geschmolzene Oberflächenlösung des Butadienpolymers oder Copolymers und des Polyvinylchlorids mit der Oberfläche eines Polyvinylchlorid-Rohres ausgebildet Nachfolgend wird die Lösungsoberflächenschicht des Butadienpolymers oder Copolymers in Verbindung mit dem wärmeaushärtbaren Harz gebracht Das hierbei verwendete wärmeaushärtbare Harz befindet sich im unausgehärteten Zustand, so daß das Butadienpolymer oder Copolymer Bindungen mit dem wärmeaushärtbaren Harz eingeht, wenn die in Kontakt stehenden Oberflächen ausgehärtet sind.

Alternativ hierzu kann das Verfahren dadurch ausgeführt werden, daß zunächst eine Bindung des Butadienpolymers oder Copolymers mit dem wärmeaushärtbaren Harz hergestellt wird, um anschließend eine Verschmelzung des Butadienpolymers oder Copolymers mit dem Polyvinylchlorid durch Ausbildung einer

geschmolzenen Lösung zu bewirken. Der erstgenannte Verfahrensablauf ist jedoch besonders vorteilhaft, wobei die zufolge dieses Verfahrens hergestellten Produkte und Ergebnisse außerordentlich befriedigende Werte zeitigen. ϊ

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Polyvinylchlorid-Oberfläche mit trockenem Gewebe oder — falls erforderlich — mit Alkohol zunächst gereinigt Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz wird nach- in folgend in Lösung aufgebracht, wobei eine typische Lösung aus 20% Gewichtsanteilen von Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz, etwa 40% Methyläthylketon-Lösung und gleichfalls etwa 40 Gew.-% Tetrahydrofuran besteht Die Harzlösung wirkt in die Oberfläche des Polyvinylchlorids bis das Lösungsmittel und die Acrylnitril-Butadien-Styrol-Moleküle in der Lösung bis zu einer Tiefe von 0,013 mm bis 0,076 mm in die Oberfläche eingedrungen sind, und zwar für einen Oberflächenüberzug bis zu 0,178 mm. Es ist nicht erforderlich, die Oberfläche in dieser Zeit zu trocknen, wobei eine vollständige Trocknung der Oberfläche vorteilhafterweise möglich und wünschenswert ist Die Oberflächenpartikel oder Moleküle des Acrylnitril-Butadien-Styrols ermöglichen einen wirkungsvollen Kontakt mit dem vorteilhafterweise flüssigen Epoxidharz, welches auf die Obcrflächenlösung und/oder den Acrylnitril-Butadien-Styrol-Überzug aufgebracht ist Das aushärtbare Harz, und zwar das härtbare Epoxidharz, steht in Verbindung mit dem Acrylnitril-Butadien-Styrol und wird, um eine zufriedenstellende Bindung zu erzielen, anschließend ausgehärtet

Zur Verstärkung der Polyvinylchlorid-Oberfläche können Glasfasern durch verschiedenste Verfahren aufgebracht werden. So ist es beispielsweise möglich, vor der Aushärtung des aushärtbaren Epoxidharzes die Glasfasern und/oder Fäden durch Aufwickeln oder anderweitig auf das aushärtbare Epoxidharz in einer Weise aufzubringen, bei der die Glasfasern in dieser eingebettet werden, wobei anschließend das Epoxidharz ausgehärtet wird. In einem abgewandelten Verfahren können die vorzugsweise mit Epoxidharz imprägnierten Glasfasern entweder im unausgehärteten oder im ausgehärteten Zustand auf das aushärtbare Epoxidharz aufgebracht werden, wobei sie bereits in Verbindung mit den Acrylnitril-Butadien-Styrol-Partikeln oder Molekülen auf der Oberfläche der Lösung des Polyvinylchlorids und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymers stehen. Auch hier ist es nicht erforderlich, die Lösung vollständig zu trocknen, wobei eine teilweise Trocknung w beispielsweise durch ein entsprechendes Abwischen der Lösung erreicht werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Epoxidharz auf das Acrylnitril-Butadien-Styrol aufgebracht, wobei es vorzugsweise durch eine Mischung Epoxidharz mit einem herkömmlichen Härtungsmittel von an sich bekannter Art zubereitet wird. Eine Epoxidkomponente ist mit irgendeinem Sauerstoffatom an zwei benachbarte Kohlenstoff-Atome gebunden. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung t>o verwendeten Epoxidharze sind Reaktionsprodukte, bei denen gewisse Epoxidkomponenten mit bestimmten vorhandenen Wasserstoffatomen versehen sind, die mit Kohlenstoffatomen über die Sauerstoffatome verkettet sind, wie das beispielsweise bei mehrere Hydroxylgrup- 6~> pen enthaltenden Phenolen und Alkoholen der Fall ist. Ein typisches Epoxidharz der vorliegenden Erfindung ist ein Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und einem mehrwertigen Phenol, wie etwa Bisphenol-Epichlorhydrin. Andere vorteilhafte Epoxidharze, die für die hier zu betrachtende Anwendung typisch sind, beinhalten Reaktionsprodukte der Epihalohydrine und mehrwertigen Alkohole, wie etwa Athylenglykol, Propylenglykol, Trimethylengiykol und dergleichen. Darüber hinaus können Epoxidharze Anwendung finden, die sich durch Epoxidsilikone kennzeichnen, mit welchen die Glasfasern überzogen sein können.

Das verwendete Lösungsmittel ist abhängig von der Zusammensetzung der beiden Oberflächen, welche miteinander verschmolzen bzw. zusammengesintert werden sollen. Für den Fall, daß eine Polyvinylchlorid-Oberfläche mit einer solchen aus Butadienpolymer oder einem Copolymer zu verbinden ist ist als bevorzugtes Lösungsmittel Tetrahydrofuran anzuwenden. Weitere Lösungsmittel, die verwendet werden können, sind solche, die im allgemeinen Methyläthylketon, verschiedene Ester, wie etwa Äthylester, Cyclohexanon, Methylenchloride und dergleichen mehr enthalten. Die Auswahl des geeigneten Lösungsmittels ist in an sich bekannter Weise leicht möglich. Eine Auswahl an Lösungsmitteln, in welchen sowohl die Polymer-Oberfläche als auch das zwischenliegende Polymer in gleicher Weise lösbar sind, ist beispielsweise Polyvinylchlorid und Acrylnitril-Butadien-Styrol, die beide in Tetrahydrofuran lösbar sind. Wie aus dem o. a. hervorgeht liegt es durchaus auch im Rahmen der Erfindung, zwei oder mehrere unterschiedliche Lösungsmittel in Mischung und/oder Emulsion zur Anwendung zu bringen.

Neben der Verwendung gebundener verstärkender Glasfasern auf Polyvinylchlorid-Rohre können auch andere Fasermaterialien verwendet werden. Hierbei sind beispielsweise neben den Glasfasern solche aus Polyvinylalkohol, Baumwolle, Kunstseide bzw. Zellwolle oder andere natürliche oder künstliche Fasermaterialien zu nennen. Darüber hinaus können auch Verbindung einer Vielzahl von Fasern zv Anwendung gebracht werden.

Obwohl in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel speziell Polyvinylchlorid-Oberflächen verwendet werden, ist es durchaus möglich, in diesem Zusammenhang auch irgendwelche polymeren Olefinchloride auszuwählen, die aus der Gruppe stammen, welche Polyvinylidenchlorid-, Polyvinylchlorid und Copolymere hiervon enthalten.

Erfindungsgemäß wird eine Bindung und Verkettung verschiedener Thermoplaste mit anderen Oberflächen sichergestellt, wobei derartige Oberflächen beispielsweise aus Polyvinylacetat, Polymethyimethacrylat, Polystyrol, Polybutylen, Vinylbutyral und dergleichen bestehen können.

Der Ausdruck Butadien-Harz versteht sich im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als Ausdruck für verschiedene Polymere oder Copolymere allein oder in Kombination, wie etwa Butadien-Harz, Butadien-Styrol-Harz, Acrylnitril-Butadien-Harz, Acrylnitril-Bu tadien-Styrol-Harz und Mischungen hiervon, sowie entsprechende Verbindungen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens reicht der Bereich des Lösungsmittels für das thermoplastische Polymer oder das Harz mit dem Lösungsmittel von einem minimalen aber ausreichend wirkungsvollen Betrag bis zu etwa 95 Gew.-%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden zweier Kunstharzschichten, bei denen die eine Schicht ein thermoplastisches Kunstharz ist, welches als Hauptkomponente Polyvinylacetat, Polymethacrylsäuremethylester, Polystyrol, Polybutylen, Polyvinylbutyral oder Polyolefinchlorid enthält die andere Schicht ein zu diesem unterschiedliches Kunstharz ist wobei als verbindende Zwischenschicht ein in einem Lösungsmittel gelöstes Kunstharz vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Thermoplasten ein aus einer Butadienharzlösung bestehender Oberzug mit einem gemeinsamen Lösungsmittel sowohl für die Schicht des thermoplastischen Kunstharzes als auch für die Schicht des Butadienharzes aufgebracht wird, daß nachfolgend dieser Oberflächenüberzug wenigstens teilweise mit einer Epoxidharzschicht versehen wird, die sich in einem unausgehärteten Zustand befindet, und daß die Epoxidharzschicht anschließend ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Butadienharz aus der Gruppe Polybutadien, Polybutadien-Polystyrol, Polyacrylnitril-Polybutadien, Polyacrylnitril-Polybutadien-Polystyrol und ihrer Mischungen verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß in die Epoxidharzschicht Glasfasern eingebettet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die thermoplastische Harzschicht mit dem Lösungsmittel und dem Bu>adienharz bis zu einer Tiefe von 0,013 mm bis 0,076 mm zur Herstellung einer Oberzugsdecke bis zu 0,178 mm getränkt wird.

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