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Vereinigte Österreichische Sisen-und Stahlwerke Aktiengesellschaft,
Linz (Österreich) ISOSPORT Verbundbauteile Gesellschaft m.b.H., Eisenstadt (Österreich)
CIEA-GEIGY AG, Basel (Schweiz) Verfahren zur Herstellung von Verbundplatten Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundplatten, die
aus einer Polyäthylenplatte und einer wenigstens einseitigen metallischen Deckschicht
bestehen, wobei die oberflächlich aktivierte Polyäthylenplatte unter Zwischenlage
eines Haftmittels mit der Deckschicht heiß verpreßt wird.
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Derartige Verbundplatten haben im Vergleich zu reinen Metallplatten
bzw. -blechen bei etwa gleichen Festigkeitswerten den Vorteil einer beträchtlichen
Schwingungsdämpfung, so daß sie schallisolierend wirken und nicht dröhnen. Dazu
kommen noch ein verringertes Gewicht und verbesserte Wärmeisolationswerte. Aus diesen
günstigen Eigenschaften ergibt sich ein weites Verwendungsgebiet, insbesondere im
Karosseriebau, Schiffsbau und Eisenbahnwaggonbau, selbstverständlich aber auch im
Hochbauwesen und im Maschinen-und Apparatebau.
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Es ist bereits bekannt, Polyäthylenplatten mit Blechen oder Metallfolien
mit Hilfe von Kontaktklebern oder Zwei- oder Mehrkomponentenklebern zu verbinden,
wobei aber keine befriedigende Haftfestigkeit zwischen dem Metall und dem Kunststoff
erreichbar ist. Sollen die Verbundplatten verformt, insbesondere abgebogen werden,
so. sind immer wieder Ablösungen des Metalls von der Polyäthylengrundschicht zu
beobachten. Dies gilt insbesondere, wenn als Deckschicht ein Stahlblech zur Anwendung
kommt. Abgesehen von der zu geringen Haftfestigkeit besteht noch der Nachteil, daß
umständliche Verfahrensschritte bei der Herstellung der Verbundplatten erforderlich
sind. So muß beispielsweise die Metalloberfläche sorgfältig gereinigt, aufgerauht
bzw. angeätzt und entfettet werden. Pur die Polyäthylenplatte wird ebenfalls ein
Entfetten, ein Anätzen und schließlich ein AbfLammen unter Verhinderung des Schmelzens
vorgeschrieben.
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Um die Aufnahmefähigkeit der Oberfläche von KunststoffoLien, insbesondere
Polyäthylenfolien, für Druckfarben, Intern, Pigmente oder auch Klebstoffe zu verbessern,
sind weitere Verfahrensschritte bekannt. So soll man nach der DI-AS 1 082 400 ein
elektrostatisches Hochspannungsfeld aus einer GleichspannungsquelLe einwirken lassen,
wogegen aus Hochspannungs.-Wechselfeldquellen gespeiste Glimmentladungen als nicht
zielführend bezeichnet werden. Nach den OE-PS 207 194, 189 797 und 180 900 wird
die Behandlung der Kunststoffoberfläche durch ein Elektronen-BRmbardement , durch
Betastrahlen, radioaktive Bestrahlung oder W -BéKstrahlung jeweils für sich allein
oder miteinander kombiniert oder unter gleichzeitiger Wärmeanwendung vorgeschlagen.
Die OE-PS 222 888 beschreibt die Anwendung einer elektrischen Kaltentladung unter
gleichzeitiger Ionisierung der Ges-Atmosphäre durch
eine äußere
Ionisationsquelle, verneint aber die Wirksamkeit elektrischer Sprühentladungen (Corona-Erscheinungen).
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Dabei wird im allgemeinen die Meinung vertreten, daß jede Art der
vorstehend geschilderten Oberflächenaktivierungen von Polyäthylen nach kurzer Zeit
wieder ihre Wirkung verliert. Die Vielfalt der zum Teil widersprüchlichen Vorschläge
zeigt jedenfalls, daß es bisher noch nicht gelungen ist, eine sichere Haftung zwischen
einer Polyäthylenplatte und einer Deckschicht zu erzielen.
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Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbundplatten
bekannt geworden, bei dem auf die noch heiße schmelzflüssige Oberfläche einer Polyäthylenschicht
das Haftmittel in Porm einer Klebefolie aus einem Terl?dymerisat aufgebracht, worauf
das Blech aufgelegt und der so gebildete Verbundkörper heiß verpreßt oder unter
Druck zusammengewalzt wird. Auch hier handelt es sich um eine verhältnismäßig umständliche
Vorgangsweise, bei der nicht von vorgefertigten Platten ausgegangen werden kann,
sondern die Klebefolie unmittelbar nach der Schneckenpresse zur Herstellung der
Polyäthylenplatte aufgetragen werden muß. Besonders Schwierigkeiten bereitet die
Einhaltung der geforderten Temperaturen, da schon Schwankungen von 20 C zu Ausschuß
führen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, alle diese Mängel zu beseitigen und
das eingangs geschilderte Verfahren so zu verbessern, daß die Vorbehandlung der
zu verbindenden Werkstoffe auf ein Mindestmaß herabgesetzt und eine Verbundplatte
hoher Haftfestigkeit ihrer Einzelschichten aneinander erzielt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren löst die gestellte Aufgabe dadurch,
daß die Polyäthylenplatte gegebenenfalls beidseitig kurzzeitig einer Corona-Entladung
mit einer zwischen 20 und 50 kHz, vorzugsweise 40 kurz, betragenden Prequenz ausgesetzt
wird, daß als Deckschicht Blech, insbesondere
Stahlblech, verwendet
wird und als Haftmittel ein bei Normaltemperatur zunächst nicht klebfähiges, pulverförmige
Äthylen-Copolymerisate enthaltendes Gemisch dient, wobei die Verpressung bei einer
Temperatur von 120-2000C und einem Druck von 1,5 - 3,0 kp/cm2 erfolgt. Es wird also
von fertigen Polyäthylenplattegausgegangen. Entgegen der in der Fachliteratur zum
Ausdruck gebrachten Auffassung ergibt die Behandlung der Plattenoberfläche durch
Corona-Entladung eine ausreichende Aktivierung der Oberfläche mit dem weiteren Vorteil,
daß einerseits die Plattenbehandlung keine technischen Schwierigkeiten bereitet
und im Durchlaufverfahren erfolgen kann und daß anderseits die durch die Oorona-Entladung
behandelten Platten nicht sofort weiter verarbeitet werden müssen, sondern ohne
weiteres auch lange Zeit hindurch gelagert werden können, ohne daß die Oberflächenaktivierung
an Wirksamkeit verlöre. Da das Haftmittel nicht in die schmelzflüssige Oberfläche
eingebracht werden muß, sondern bei Normaltemperatur aufgetragen werden kann, ergibt
sich eine weitere Verfahrensvereinfachung. Besonders wichtig ist dabei, das als
Deckschicht dienende Blech keiner besonderen Vorbehandlung bedarf, daß es also weder
geätzt noch entfettet zu werden braucht. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet
daher, als Deckschicht verzinkte Stahlbleche zu verwenden. Selbstverständlich können
aber auch andere Bleche, insbesondere Aluminiumbleche, herangezogen werden. Es sind
beim Verpressen keine engen Toleranzen hinsichtlich der Temperatur und des Druckes
einzuhalten.
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Allerdings darf die Temperatur bzw. deren Einwirkungsdauer nicht so
hoch gewählt werden, daß das Polyäthylen der Grundplatte nicht in der Tiefe zu schmelzen
beginnt. Versuche haben ergeben, daß die-nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Verbundplatte eine hohe Haftfestigkeit ihrer Einzelschichten aneinander aufweist
und daß bei üblichen
Plattenverformungen keine Ablösungserscheinungen
auftreten.
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Gute Haftergebnisse werden dann erzielt, wenn das Haftmittel ein
Gemisch fester Copolymerisate enthält, die aus a) mindestens einem dt -Monoolefin-Kohlenwasserstoff
mit 2 - 5 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Äthylen, b) mindestens einer äthylenisch
ungesättigten Karbonsäure, vorzugsweise Acrylsäure und/oder Nethacrylsäure, sowie
c) gegebenenfalls mindestens einem Ester einer äthylenisch ungesättj$en Karbonsäure,
und zwar vorzugsweise einem Alkylester der Acrylsäure und/oder M'ethacrylsäure mit
einer Alkylgruppe von 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und ged) gebenenfalls einem 4 -Monoolefin
oder Diolefin-Kohlenwasserstoff, aufgebaut ist. Die Beimischung von weiteren festen
oder flüssigen Ein- oder Mehrkomponenten-Bindemitteln, z.B.
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Phenolharzen, Epoxydharz-Härtesystemen, Polyvinylacetaten od.dgl.,
ist möglich.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das als Deckschicht dienende
Blech mit einem voraugswase aus einer verdünnten Lösung eines organischen Polymeren,
z.B.
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einer 0,5%eigen Lösung von Polyvinylbutyral in einem Keton-Alkoholgemisch,
bestehenden Primer bestrichen oder besprüht und darauf das Haftmittel in Pulverform
aufgebracht. Es bereitet also das Aufbringen des Haftmittels auf das Blech keinerlei
Schwierigkeiten. Das mit dgm Haftmittel versehene Blech kann ohne weiteres längere
Zeit liegen gelassen werden, bevor es mit der Polyäthylenplatte verpreßt wird. Der
Primer hat hauptsächlich die Aufgabe, das pulverförmige Haftmittel bis zur Verpressung
am Blech zu haLtens zumal ja das Haftmittel selbst vor der Verpressung nicht kleähig
ist. Wie bereits erwähnt, ist
eine Vorbehandlung der Blechoberfläche
vor dem Auftragen des Primers nicht erforderlich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand des nachstehenden Ausführungsbeispieles
noch näher erläutert.
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Eine Polyäthylenplatte mit 3mm Dicke und einer Dichte von 0,95 g/cm)
wurde kurzzeitig einer Corona -Entladung mit einer Prequenz von 40 kHz von beiden
Seiten ausgesetzt, indem sie zwischen zwei schneidenförmigen Elektroden durchgeführt
wurde. Auf zwei Stahlbleche (Schwarzblech, kaltgewalzt, Dicke 0,8 mm) entsprechender
Größe wurde ohne vorheriges Entfetten jeweils auf einer Seite ein aus 0,5*logen
Lösung von Polyvinylbutyral in einem Keton-Alkoholgemisch bestehender Primer aufgesprüht.
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Die besprühten Blechseiten wurden in dünner Schicht mit dem pulverförmigen
Haftmittel der vorstehend angegebenen Zusammensetzung bestreut. Dann wurden die
Bleche und die Polyäthylenplatte sandwichartig übereinandergelegt und in einer Etagenpresse
bei einer Preßtemperatur von 16000 eingeschoben. Der Preßdruck betrug 2 kp/cm2.
Nach fünf Minuten erfolgte eine Abkühlung auf900C. Anschließend wurde die fertige
Platte aus der Presse genommen und besäumt. Die Prüfung -auf Scherzugfestigkeit
ergab eine Festigkeit von 76 kp/cm2.