DE2325482C3

DE2325482C3 - Bleiplatte oder -folie

Info

Publication number: DE2325482C3
Application number: DE19732325482
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Zusatz in: 23 28 801 Zusatz in: 2431641 Bleiindustrie KG vorm. Jung & Lindig, 2000 Hamburg
Filing date: 1973-05-19
Publication date: 1977-05-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Bleiplatte oder -folie mit einer Schicht aus einem Polyäthylen enthaltenden Kunststoff, dessen Haftfähigkeit erhöht ist, auf mindestens einer Seite, die eine Zwischenschicht aus einem Metall, das Zinn enthält, zwischen dem Blei und dem Kunststoff aufweisen kann.

Es ist bekannt, daß sich Bleioberflächen mit Polyäthylen, insbesondere mit den Copolymeren des letzteren mit Acrylsäure, ohne Anwendung von Klebern verbinden lassen. Zu diesem Zweck werden die Oberflächen beider Stoffe in geeigneter Weise gereinigt und bei Temperaturen zwischen 140⁰C und 200⁰C unter Druckanwendung verschweißt. Derartige Verbundwerkstoffe weisen den Nachteil der mangelnden Beständigkeit der gegenseitigen Haftfestigkeit beider Werkstoffe auf. Um die Haftfestigkeit zwischen Blei und Polyäthylen zu erhöhen, ist %'orgeschlagen worden, dem Polyäthylen, insbesondere dessen Copolymeren mit Acrylsäure, Schwefel, Kalziumsulfid oder ähnliche Substanzen zuzusetzen mit dem Ziel, die Haftung beeinträchtigende Erscheinungen im Bereich des Verbunds Blei/Polyäthylen zu unterbinden bzw. zu blockieren.

Mit diesen Additiven zum Polyäthylen konnte zwar die Anfangshaftfestigkeit der beiden Werkstoffe Blei/Polyäthylen unmittelbar nach der Laminierung erhöht werden, jedoch konnte immer noch keine zeitlich bleibende Haftfestigkeit erzielt werden.

Es sind ferner Schichtkörper der eingangs genannten Art mit einer Zwischenschicht bekannt (GB-PS 7 13 634). Die Zwischenschicht besteht hierbei nur aus Zinn. Die Haftfähigkeit des Polyäthylens ist dabei nicht dadurch erhöht, daß es als Copolymeres mit Acrylsäure zum Einsatz kommt, sondern dadurch, daß es in bestimmter Weise Sauerstoff ausgesetzt wurde. Der unmittelbare Kontakt Kunststoff/Blei ist hierbei dank der Zinn-Zwischenschicht vermieden, so daß die bei Blei auftretenden, die Haftung beeinträchtigenden Erscheinungen nicht vorkommen. Störend ist hierbei, daß die Zwischenschicht völlig aus einem anderen Material besteht als das Material der Grundschicht. Die bei der Verarbeitung anfallenden Abfälle können somit nicht ohne weiteres als Ausgangsmaterial wieder eingesetzt werden. Zinn muß nämlich in von Blei getrennter Form vorliegen.

Es ist ferner »Hartblei« bekannt (DlN 1728), das bis zu 13% Antimon enthalten kann und z.B. für den Einsatz in chemischen Anlagen vorgesehen ist Es sind auch vor allem Blei und Zinn enthaltende Legierungen bekannt, die als Lagermetalle eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bleiplatte oder -folie der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die zeitlich bleibende Haftfähigkeit zwischen dem Kunststoff und der Bleischicht verbessert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Bleiplatte oder -folie der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet ist, daß

a) bei einer Zwischenschicht diese aus einer Zinn-Blei-Legierung mit einem über 25 Gewichtsprozent liegenden Zinngehalt besteht, oder

b) bei unmittelbar mit der BleipJatie oder -folie verbundenen Kunststoffschicht das Blei zumindest im Bereich seiner dem Kunststoff zugewandten Oberfläche zwischen 0,6 und 6 Gewichtsprozent Antimon zulegiert enthält.

Die %-Angaben beziehen sich auf Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht. Dies gilt auch für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele.

Obwohl hierbei nun Blei unmittelbar mit dem Kunststoff in Berührung kommt, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die zeitliche Haftfestigkeit dennoch nicht beeinträchtigt ist. Selbst wenn man annimmt, daß die an sich bekannten Legierungen auch in anderem Zusammenhang 1. B. bei Chemie-Anlagen oder bei Lagern mit organischen Materialien in Berührung kommen und keine Korrosionserscheinungen zeigen, führt dies dennoch aber nicht zu der vorgeschlagene Lösung, denn es gibt keinerlei Hinweise darauf, daß die Probleme, die sich z. B. bei der Berührung von Lagermetall mit Öl ergeben oder beim Durchströmen eines Rohres mit organischen Materialien, vergleichbar sind mit Jen Problemen, die das

Herstellen eines zeitlich bleibenden Verbunds zwischen einer Kunststoffschicht und einer Bleischicht aufwerfen.

Es wird jetzt auch kein Material mehr eingesetzt, das

in von Blei getrennter Form vorliegen muß, es ist somit ohne weiteres möglich, anfallende Zinn-/Bleiabfälle direkt wieder dem Ausgangsmaterial zuzugeben, ohne daß besondere Maßnahmen zur Entzinnung der Abfälle erforderlich sind. Entsprechendes gilt für die Antimon-Blei-Legierung.

Im vorliegenden Fall besteht der Kunststoff insbesondere aus einem Copolymeren aus Polyäthylen und einer Acrylsäure.

Im Falle der Alternative b) der Erfindung genügt es, wenn im Bereich der dem Kunststoff zugewandten Oberfläche Antimon zulegiert ist.

Nachstehende Beispiele sollen die Erfindung verdeutlichen.

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Beispiel 1

Herstellung des Verbundwerkstoffes und
Art der Ergebnisprüfling

Präparierte Bleibleche nach Beispiel 2 und Polyäthylenfolien nach Beispiel 3 wurden durch Zusammenpressen in einem beheizten Walzenspalt in der Wärme verschweißt. Die Walzenoberfläche bestand aus Teflon, die Arbeitstemperatur im Walzenspalt betrug 180⁰C und wurde über Regler konstant gehalten. Die

Einwirkzeit der Temperatur unter Druck betrug 4 see und wurde ebenfalls bei allen Beispielen konstant gehalten- Die Güte der erreichten Verschweißung wurde im T-Schälversuch mit einer Zerreißmaschine an Proben mit den Abmessungen iOOmm Länge und mm Breite gemessen, die Schälgeschwindigkeit betrug 100 mm/min.

Beispiel 2
Art und Präparation der verwendeten Bleimuster

Blei 1:

Bleiblech mit einer Stärke von 0,12 mm hergestellt aus Blei der Qualität PB 99,94 entsprechend DIN 1719.

Blei 2:

Bleiblech mit einer Stärke von 0,11 mm hergestellt aus Blei der Qualität PB 99,94 entsprechend DIN 1719, welchem ein Gehalt von 2% Antimon zulegiert worden war.

Blei 3:

Bleiblech mit einer Stärke von 0,12 mm entsprechend Blei 2, welches jedoch zusätzlich mit Reinzinn (Zinngehalt größer 99%) walzplattiert worden war.

Blei 4:

Bleiblech mit einer Stärke von 0,12 mm entsprechend Blei 2, welches jedoch zusätzlich mit einer Zinnbleilegierung (Zinngehali gleich 50%) walzplattiert worden war. 3c

Alle Bleibleche wurden nach der Herstellung durch mehrstündige Behandlung mit organischen Lösungsmitteln (Methyl-Äthylketon und Aceton) in einer Soxlettapparatur vollkommen entfettet und vor der Beschichtung in Warmluft getrocknet. Blei 3 entspricht dem Blei. von dem gattungsgemäß ausgegangen wird.

Beispiel 3 Art und Präparation des verwendeten Polyäthylens ^φ

Als Polyäthylen wurden Copolymeren desselben mit Acrylsäure verwendet, insbesondere Copolymerisate des Polyäthylens, die unter der Handelsbezeichnung Lupolen A 2910 MX und QX 2375 bekannt sind. Für die Versuche wurden die genannten Copolymerisate ⁱⁿ Form von Folien verwandt.

Polyäthylen 1:

Folie mit einer Stärke von 0,100 mm bestehend aus dem Copolymeren des Polyäthylens mit Acrylsäure (Handelsbezeichnung Lupolen A 290 MX).

Polyäthylen 2:

Folie mit einer Stärke von 0,08 mm hergestellt aus dem Copolymeren des Polyäthylens mit Acrylsäure (Handelsbezeichnung QX 2375).

Alle Polyäthylenfolien wurden vor der Verarbeitung zum Verbundwerkstoff durch kurzes Eintauchen in Aceton gereinigt und anschließend in Warmluft getrocknet.

Beispiel 4
Belastung des Laminats im Sinne einer Alterung

Versuch 1:

Messung der Schälfestigkeit 2 Stunden nach der

Beschichtung.
Versuch 2:

wie bei Versuch 1, jedoch nach 5 Tagen Lagerung

bei Raumtemperatur.
Versuch 3:

wie bei Versuch 1, jedoch nach 21 Tagen Lagerung

bei Raumtemperatur.
Versuch 4:

wie bei Versuch 1, jedoch nach 48 Stunden

Lagerung bei 60° C und 100% rel. Luftfeuchtigkeit.

Versuch 5:

wie bei Versuch 1, jedoch nach 48 Stunden Lagerung unter Wasser mit einer Temperatur von 8O⁰C.

Die experimentellen Ergebnisse der Versuche 1 bis 5 sind in den nachstehenden Tabellen 1 und 11 zusammengefaßt.

Tabelle I

Haftfestigkeit im T-Schälversuch bei Einsatz von Polyäthylen (kp/cm)

	Versuch 1	Versuch 2	Versuch 3	Versuch 4	Versuch 5
Blei 1 Blei 2	0,8-0,9 0,9-1,1	0,5-0.7 0,9-1,1	0.2-0.3 0.9- 1.0	0,4-0,6 0,7-0,9	0,3-0,5 0,7-0,8 1,3-1,5 1.0-1,2
Blei 3 Blei 4	1,4-1,7 1,0-1,2	1,4-1.7 1,1-1.3	1.4 - 1.6 1.0-1.3	1.3—1.5 0,9-1,2
Tabelle Il

Haftfestigkeit in T-Schälversuch bei Einsät/ von Polsathylen (kp/cm)

	Versuch 1	Versuch 2	Versuch 3	Versuch 4	Versuch 5
	0,5-0.7 0,5-0.7 1,2-1.4 1.0-1.2	0,3-0.5 0,5-0.7 1,2-1.4 1,1-1.3	0.3-0.4 0,5-0.7 1.2-1.4 1,1-1.4	0,2-0,4 0,4-0,5 1,1-1,2 1,0-1.3	0,2-0,3 0,4-0,5 1,1-1.2 1,0-1.2
Blei 1 Blei 2 Blei 3 Rlpi 4

Wie den Versuchen 1 bis 5 zu entnehmen ist, ist die Schälfestigkeit des Verbundwerkstoffes unter verschiedenen Bedingungen untersucht worden, wobei von verschiedenem Bleibleich ausgegangen wurde, nämlich von Blei 1, einem an sich bekannten Bleiblech, von Blei 2, einem Bleiblech nach Blei 1, dem jedoch Antimon zulegiert worden ist, von Blei 3, einem Bleiblech nach Blei 2, mit aufplattiertem Reinzinn, und von Blei 4, einem Bleiblech nach Blei 2 mit aufplattierter Zinn-Bleilegierung. Die Bedingungen in den bei Raumtemperatur durchgeführten Versuchen 1 bis 3 unterscheiden sich nur der Zeit nach, nach der die Schälfestigkeit ermittelt worden ist. Bei den Versuchen 4 und 5 wurden annähernd gleiche Bedingungen angewandt, nämlich einmal bei einer Luftfeuchtigkeit von 100% und einmal in Wasser.

Im letzteren Versuch waren die Seitenkanten des Teststückes nicht verschweißt.

Die Tabellen I und II zeigen das Haftvermögen des Polyäthylenfilms der verschiedenen Bleiarten 1 bis 4 bei den verschiedenen Versuchen 1 bis 5. Bei Blei 1 ist eine Anfangshaftung gegeben, die jedoch abnimmt. Bei Blei 2, das der Alternative b) der Erfindung entspricht, ist eine Abnahme kaum noch vorhanden (Versuch 1 bis 3) und auch erschwerte Bedingungen (Versuch 4 und 5) wirken sich bei weitem nicht so stark aus wie bei Blei 1. Gegenüber Blei 3 ist es bei Blei 4 (Alternative a) der Erfindung) gelungen, trotz Verzicht auf reines Zinn als Zwischenschicht und Übergang zu einer besser wiederverarbeitbaren Blei-Zinn-Legierung nahezu die hohe Haftfestigkeit zu erhalten. Die Beständigkeit der Haftung ist sogar noch etwas verbessert.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele dei erfindungsgemäßen Bleiglätte oder -folie dargestellt. E: zeigt

F i g. 1 eine aus einer Blei- und Polyäthylenschich bestehende Bleiplatte oder-folie,

Fig. 2 eine aus einer Bleischicht mit einlegieren Antimon und einer Polyäthylenschicht bestehende Bleiplatte oder -folie,

F i g. 3 eine Bleiplatte oder -folie, bestehend aus einei ίο Blei- oder Bleiantimonschicht mit einer aufgewalzter Zwischenschicht und einer Polyäthylenschicht,

Fi g. 4 eine Bleiplatte oder -folie, bestehend aus einei Bleischicht mit beidseitig angeordneter Polyäthylen schicht,

F i g. 5 eine Bleiplatte oder -folie, bestehend aus einei Bleischicht mit einlegiertem Antimon und beidseitig angeordneter Polyäthylenschicht, und

F i g. 6 eine Bleiplatte oder -folie, bestehend aus einer Blei- oder Bleiantimonschicht mit einer beidseitig aufgewalzten Zwischenschicht, auf der jeweils eine Polyäthylenschicht angeordnet ist.

In den Zeichnungen ist mit 10 eine Bleifolie (F i g. 1,4),

mit 30 eine Bleifolie mit einlegiertem Antimon (F i g. 2, 5), mit 40 eine Blei- oder Bleiantimonfolie (F i g. 3 und 6)

ι:5 mit 60 eine aufgewalzte Bleizinnbeschichtung (F i g. 3,6) und mit 20 und 20a eine Polyäthylenbeschichtung bezeichnet. Die Bleifolie 10, 30, 40 ist einseitig (Fig. 1 -3) oder beidseitig (Fig.4-6) mit Polyäthylen beschichtet. Zwischen der¹ Blei- oder Bleiantimonfolie 40 und der Polyäthylenschicht 20 ist eine aufgewalzte Bleizinnbeschichtung 60 (F i g. 3,6) angeordnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Bleiplatte oder -folie mit einer Schicht aus einem Polyäthylen enthaltenden Kunststoff, dessen Haftfähigkeit erhöht ist, auf mindestens einer Seite, die eine Zwischenschicht aus einem Metall, das Zinn enthält, zwischen dem Blei und dem Kunststoff aufweisen kann, dadurch gekennzeichnet, daß

10

a) bei einer Zwischenschicht diese aus einer Zinn-Blei-Legi.erung mit einem über 25 Gewichtsprozent liegenden Zinngehalt besteht oder

b) bei unmittelbar mit der Bleiplatto oder -folie verbundenen Kunststoffschicht das Blei zumindest im Bereich seiner dem Kunststoff zugewandten Oberfläche zwischen 0,6 und 6 Gewichtsprozent Antimon zulegiert enthält.