DE2617526B2 - Polyolefin-Metall-Verbundstoff und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Polyolefin-Metall-Verbundstoff und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Polyolefin-Metall-Verbundstoff
mit einer günstigen Kombination von hoher Korrosionsbeständigkeit und Abschälfestigkeit,
bestehend aus einem Metallsubstrat und einer über eine Grundierschicht hiermit verbundenen Polyolefinschicht,
sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Gtemäß der Erfindung wird ein Polyolefin-Metall-Verbundstoff
mit einer günstigen Kombination von hoher Korrosionsbeständigkeit und Abschälfestigkeit,
bestehend aus einem Metallsubstrat und einer über eine Gmindierschicht verbundenen Polyolefinschicht geschaffen,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Grundierschicht aus einer Kombination aus (A) einem
Polyäthylen mit einem Sauerstoffgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%, einer Verseifungszahl von 2 bis 200, einer
Dichte von 0,90 bis 1,2 und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 bis 50 000 und (B) einem
überzugsbildenden Grundharz mit einer um mindestens 0,1 höheren Dichte als das oxidierte Polyäthylen und mit
Hydroxyl- und/oder Carbonylgruppen als funktionellen Gruppen in einer Konzentration von mindestens 1
Mill!iäquivalent/g besteht, wobei das Mischgewichtsverhältnis
von oxidiertem Polyäthylen (A) und Grundharz (B) innerhalb des folgenden Bereiches liegt:
(A): (B) = 0,2 :99,8 bis 45 :55,
wobei sich die Konzentrationen an oxidiertem Polyäthylen (A) und Grundharz (B) in der Grundierschicht
mit einem bestimmten Gradienten so ändern, daß das Grundharz (B) überwiegend an der Seite der Oberfläche
des Metallsubstrats und das oxidierte Polyäthylen (A) überwiegend an der Seite der Oberfläche des Polyolefins
verteilt sind.
Als Kronenkappen und andere dichtende Verschlüsse von Gefäßen, Behältern, Flaschen und dergleichen
werden in weitem Umfang Produkte verwendet, die durch Aufziehen eines Oberflächenschutzanstriches auf
ein Metallblech, Formen des überzogenen Metallbleches zu einer Kronenschale, Kappe oder dergleichen,
und Verbinden einer Dichtung auf der inneren Fläche des Formgegenstandes gebildet wurden. Korkscheiben
wurden bisher als derartige Dichtungen verwendet. Diese Korkscheiben sind fehlerhaft insofern, als die
einzelnen aus Kork geschnittenen Scheiben eine nach der anderen in das Innere der jeweiligen Behälterkappen
zugeführt werden müssen und hieran unter Anwendung eines Klebstoffes, wie Albumin, verbunden
werden müssen, so daß die Produktivität sehr niedrig ist.
Es wurden bereits zahlreiche Verfahren bekannt, bei welchen eine Lösung, ein Sol oder eine Schmelze eines
synthetischen Harzes oder Kautschuks auf das Innere einer Metallkappe aufgebracht und an Ort und Stelle
eine mit der Metallkappe verbundene Dichtung gebildet wird, und einige dieser Vorschläge wurden irr!
technischen Maßstab ausgeführt. Ein typisches Beispiel
eines derartigen Verfahrens umfaßt die Aufbringung eines ein Schäumungsmittel enthaltenden oder von
Schäumungsmittel freien Plastisols aus einem Vinylchloridharz
auf das Innere einer Kappe, Formung des Plastisols zu der gewünschten Dichtungsform durch
Stempel oder Zentrifugalformung, und Gelierung der Plastisolmasse unter Bildung einer elastischen Dichtung.
Nach diesem Verfahren ist die Herstellungsgeschwindigkeit von Behälterkappen relativ hoch und der Abfall
des Materials ist relativ gering. Dieses Verfahren ist jedoch immer noch unzureichend in dem Gesichtspunkt,
daß eine Erhitzung während eines bestimmten Zeitraumes durchgeführt werden muß, um die Gelierung des
Piastisols zu erreichen und, da eine relativ große Menge
eines Piastifizierers in der Dichtung enthalten ist, zeigt
der Plastifizierer eine Neigung zum Einwandern in den Nahrungsmittelinhalt und zur Beeinträchtigung des
Geschmacks desselben.
Eine Polyolefinverpackung, z. B. aus Polyäthylen ist
für Nahrungsmittel ausgezeichnet geeignet, da Polyolefine nicht gesundheitsschädlich sind und eine hohe
Feuchtigkeitsbeständigkeit haben. Infolgedessen wurde die Anwendung eines Polyolefins zur Herstellung von
Dichtungen für Behälterkappen bisher verwendet. Dabei wird eine Schmelze eines Polyolefins in Form
eines Klumpens auf die innere Oberfläche einer Metallkappe gebracht und dieser Klumpen wird unter
Kühlung zur Formung desselben zur Dichtung geprägt. Um jedoch bei diesem Verfahren die Korrosion des
Metallmaterials zu verhindern, ist es notwendig, eine Grundierschicht auf die Metalloberfläche vor der
Ausbildung der Dichtungen aufzubringen. Polyolefine können an Metalloberflächen als solche in gewissem
Ausmaß haften, jedoch ist ihre Verbindbarkeit mit auf Metalloberflächen zum Schutz derselben aufgezogenen
Grundierschichten sehr schlecht. Aufgrund dieser schlechten Verbindbarkeit wurden gi'oße Nachteile bei
Behälterkappen, die mit einer Polyolefindichtung ausgestattet waren, erhalten. Wenn diese Kappen
beispielsweise einer Kappenzufuhrrutsche in einer Vorrichtung zum Füllen von Behältern und Verschließen
desselben mit einer Kappe zugeführt wurden oder während diese Kappen transportiert wurden, trennten
sich die Dichtungen häufig von den Metallkappen ab.
Durch Aufbringen einer antikorrodierenden Grundierschicht auf die Oberfläche eines Metallsubstrates
zwecks Verhinderung der Korrosion des Metallsubstrates, Auftragen eines Polyolefins auf diese Grundierschicht
und Verbindung des Polyolefins mit dem Metallsubstrat durch die Grundierschicht gebildete
Verbundstoffe sind nicht nur in den vorstehend aufgeführten Behälterkappen erforderlich, sondern
auch bei solchen Gegenständen, wie verkleideten Behältern, Konstruktionsmaterialien, Schichtbändern
und dergleichen. Keine der für ihre Auftragung auf Metalloberflächen bekannten Grundierschichten wie
Epoxyphenolharze, Epoxyaminoharze, Epoxyacrylharze und Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerharze können
Verbundstoffe dieser Art liefern, die zufriedenstellend in den vorstehend aufgeführten Gebieten eingesetzt
werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Polyolefin-Metall-Verbundstoffes mit einer günstigen
Kombination, einer verbesserten Abschälfestigkeit und einer hohen Korrosionsbeständigkeit, wobei selbst
wenn der Verbundstoff einer Verarbeitung unter scharfen Bedingungen unterworfen wird, eine interlaminare
Abschälfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Werten beibehalten werden können.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung die Schaffung tines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen
Polyolefin-Metall-Verbundstoffs und die Verwendung desselben in einem Dichtungsverschluß für ein Gefäß,
wie eine Kronenkappe, welche eine Gefäßkappe und eine innere Dichtung aus einer Polyolefindichtung, die
gesundheitlich unbedenklich ist und eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsdurchlässigkeitsbeständigkeit und gute
Polsterungseigenschaft für das Gefäßmundstück, wie Flaschenmundstücke, aufweist, wobei eine ausgezeichnete
Korrosionsbeständigkeit der Gefäßkappe und Abschälbeständigkeit der inneren Dichtung von der
ι s Gefäßkappe erhalten werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Schaffung des vorstehend angegebenen
Polyolefin-Metall-Verbundstoffs.
Dieser Polyolefin-Metall-Verbundstoff wird gemäß der Erfindung nach einem Verfahren hergestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf ein Metallsubstrat eine Grundierüberzugsmasse aufgetragen wird, welche durch Auflösung in einem Mischlösungsmittel, welches aus mindestens zwei organischen Lösungsmitteln besteht, einer Kombination (A) einem oxidierten Polyäthylen mit einem Sauerstoffgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%, einer Verseifungszahl von 2 bis 200, einer Dichte von 0,90 bis 1,2 und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 bis 50 000 und (B) einen überzugsbildenden Grundharzes mit einer um mindestens 0,1 höheren Dichte als das oxidierte Polyäthylen mit Hydroxyl- und/oder Carbonylgruppen als funktionellen Gruppen in einer Konzentration von mindestens 1 Milliäquivalent/g gebildet wurde, wobei das Mischungsgewichtsverhältnis an oxidiertem Polyäthylen (A) und Grundharz (B) innerhalb des folgenden Bereiches liegt:
Dieser Polyolefin-Metall-Verbundstoff wird gemäß der Erfindung nach einem Verfahren hergestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf ein Metallsubstrat eine Grundierüberzugsmasse aufgetragen wird, welche durch Auflösung in einem Mischlösungsmittel, welches aus mindestens zwei organischen Lösungsmitteln besteht, einer Kombination (A) einem oxidierten Polyäthylen mit einem Sauerstoffgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%, einer Verseifungszahl von 2 bis 200, einer Dichte von 0,90 bis 1,2 und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 bis 50 000 und (B) einen überzugsbildenden Grundharzes mit einer um mindestens 0,1 höheren Dichte als das oxidierte Polyäthylen mit Hydroxyl- und/oder Carbonylgruppen als funktionellen Gruppen in einer Konzentration von mindestens 1 Milliäquivalent/g gebildet wurde, wobei das Mischungsgewichtsverhältnis an oxidiertem Polyäthylen (A) und Grundharz (B) innerhalb des folgenden Bereiches liegt:
(A): (B) = 0,2:99,8 bis 45: 55,
wobei die Differenz des Siedepunktes des einen Lösungsmittels (S 1) mit dem höchsten Siedepunkt unter
den das Mischlösungsmittel bildenden Lösungsmitteln und dem Siedepunkt des Lösungsmittels (S 2) mit dem
niedrigsten Siedepunkt unter den das Mischlösungsmittel bildenden Lösungsmitteln mindestens 2O0C beträgt
und jedes der Lösungsmittel (Sl) und (S 2) in dem Mischlösungsmittel in einer Menge im Bereich von 10
bis 70 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Mischlösungsmittel vorliegt, der auf dem Metallsubstrat gebildete
Überzug auf eine höhere Temperatur als dem Schmelzpunkt des oxidierten Polyäthylens zur Abdampfung
des Mischlösungsmittels und Bildung einer Grundierschicht erhitzt wird und eine Polyolefinschicht
auf dem Metallsubstrat über die Grundierschicht unter Anwendung von Wärme und Druck schmelzverbunden
wird.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird dieser Polyoiefin-Verbundstoff zur
Herstellung von Verschlüssen verwendet.
Gemäß der Erfindung können als Metallsubstrat verschiedene Metalle und Metallegierungen, wie Stahl,
Kupfer, Aluminium, Zink, rostfreier Stahl, Bronze, Kupfernickel, Duralumin und Formgußmetall verwendet
werden. Das Metallsubstrat kann z. B. mit Zink, Zinn, Chrom und Aluminium stahlplattiert sein oder chemisch
mit Phosphorsäure oder Chromsäure oder elektrolytisch mit Chromsäure behandelter Stahl sein. Das
MetaUsubstrat kann jede gewünschte Form besitzen.
Beispielsweise kann es die Form von Metallfolien, Walzblechen, Paneelen, Bahnen, Rohren, Stangen,
Schienen oder weiteren Formgegenständen haben. Zusätzlich kann das Metallsubstral die Form eines
Drahtes, eines gedrehten Drahtes, einer Kronenschale oder einer anderen Behälterkappe oder einer Büchse
oder eines anderen Behälters oder Gefäßes besitzen. Weiterhin kann das Metallsubstrat die Form eines
Konstruktionsteiles oder eines Fahrzeugteiles besitzen.
Die Erfindung wird besonders bevorzugt auf unbehandelte Stahlbleche, sogenannte schwarze Platten,
Stahlbleche, die chemisch mittels Phosphorsäure oder Chromsäure oder elektrolytisch mittels Chromsäure
oberflächenbehandelt wurden, oder Stahlbleche z. B. mit einer mit Zinn oder Zink elektrolytisch plattierten
oder schmelzplattierten Oberfläche angewandt Gemäß der Erfindung können Korrosionsbeständigkeit und
Haftung an einem Polyolefin bei diesen Metallsubstraten wesentlich verbessert werden.
Diese Metaüsubstrate können mit einer bekannten
antikorrodierenden Grundierschicht, beispielsweise einem Phenol-Epoxyh&rz, einem Epoxy-Aminoharz,
z. B. Epoxy-Harnstoffharz, Phenol-Epoxy-Vinylharz, Epoxy-Vinylharz oder Vinyl-Phenolharz in einer Menge
von 10 bis 200 mg/dm2 (auf Feststoffbasis) überzogene
Oberflächen besitzen.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verbundstoff verwendete oxidierte Polyäthylen muß einen Sauerstoffgehalt
von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, eine Verseifungszahl von 2 bis 200,
vorzugsweise 5 bis 60, eine Dichte von 0,9ü bis 1,2 vorzugsweise 0,95 bis 1,00 und ein durchschnittliches
Molekulargewicht von 1000 bis 50 000, vorzugsweise 4000 bis 10 OOO, besitzen. Um eine Grundierschicht mit
dem vorstehend angegebenen spezifischen Gradienten in Richtung der Dicke zu erhalten, und die mechanische
Bindefestigkeit zwischen der Polyolefinschicht und der Grundierscnicht und die Wasserbeständigkeit oder
Verarbeitbarkeit des Verbundstoffes zu verbessern, ist es wichtig, daß das oxidierte Polyäthylen (A) die
vorstehenden Eigenschaften besitzt.
Sauerstoffgehalt und Verseifungszahl des oxidierten Polyäthylens stehen in enger Beziehung zu der
Verträglichkeit oder Affinität mit dem überzugsbildenden Grundharz (B) und der Polyolefinschicht und zur
Fähigkeit zur Ausbildung einer Mehrschichtstruktur mit dem vorstehend aufgeführten Konzentrationsgradienten
in Richtung der Stärke. Wenn beispielsweise sowohl der Sauerstoffgehalt als auch die Verseifungszahl des
oxidierten Polyäthylens niedriger als die vorstehenden Bereiche sind, ist es schwierig, das oxidierte Polyäthylen
(A) in das Grundharz (B) einzuverleiben und ein Haftungsversagen wird leicht in der Gmndierschicht
verursacht. Wenn sowohl der Sauerstoffgehalt als auch die Verseifungszahl höher als die vorstehenden
Bereiche liegen, wird, obwohl eine zufriedenstellende Verträglichkeit zwischen dem oxidierten Polyäthylen
und dem Grundharz erzielt wird, die Verträglichkeit oder Affinität der Grundierschicht mit der Polyolefinschicht
verschlechtert und eine interlaminare Abschälung wird relativ leicht an der Grenzfläche zwischen der
Grundierschicht und der Polyolefinschicht verursacht. Wenn der Sauerstoffgehalt des oxidierten Polyäthylens
(A) niedriger als der vorstehende Bereich ist, wird der Dispersionszustand des oxidierten Polyäthylens grob
und es ist schwierig, das oxidierte Polyäthylen im Schichtzustand mit dem vorstehend aufgeführten
Konzentrationsgradienten in Richtung der Stärke zu verteilen.
Wenn der Sauerstoffgehalt des oxidierten Polyäthylens
(A) höher als der vorstehende Bereich ist, wird es schwierig, das oxidierte Polyäthylen (A) und das
Grundharz (B) mit den vorstehend aufgeführten Konzentrationsgradienten in Richtung der Stärke zu
verteilen. So können in jedem Fall nur unter Einhaltung der erfindungsgemäß angegebenen Bedingungen die
gewünschten Aufgaben zufriedenstellend erreicht werden. Es wird angenommen, daß ein Teil des Sauerstoffes
im oxidierten Polyäthylen in Form einer Carboxyl- oder Carbonsäureestergruppe an Endstellungen der Polymerkette
vorliegt und der Rest in der Mitte der Polymerkette in Form einer Äther- oder Ketongruppe
vorliegt
Um eine gute Verträglichkeit zwischen dem oxidierten Polyäthylen (A) und der Polyolefinschicht oder dem
überzugsbildenden Grundharz (B) und eine Mehrschichtenstruktur mit dem vorstehend aufgeführten Konzentrationsgradienten
zu erreichen, ist es wichtig, daß die Dichte des oxidierten Polyäthylens (A) 030 bis 1,2,
insbesondere 0,95 bis 1,0, beträgt, wobei die bevorzugten Werte der Dichte in bestimmtem Ausmaß in
Abhängigkeit vom Kristallisationsgrad oder Sauerstoffgehalt des oxidierten Polyäthylens variieren. Es wird
angenommen, daß ein oxidiertes Polyäthylen mit einer höheren Kristallinität, d. h. einer höheren Dichte, eine
bessere Verträglichkeit mit der auf die Grundierschicht aufzubringenden Olefinschicht besitzt Es wird auch
angenommen, daß, wenn der Sauerstoffgehalt im oxidierten Polyäthylen zunimmt, während die Kristallinität
bei dem gleichen Wert gehalten wird, die Verträglichkeit des oxidierten Polyäthylens mit dem die
Grundierung bildenden Grundharz zunimmt Falls jedoch die Dichte des oxidierten Polyäthylens zu hoch
ist, wird es schwierig, den vorstehend aufgeführten Konzentrationsgradienten in der Grundierschicht auszubilden.
Im Hinblick auf Sauerstoffgehalt und andere Erfordernisse ist es nicht zulässig, die Dichte des
oxidierten Polyäthylens auf unterhalb des vorstehenden Bereiches zu erniedrigen.
Im Hinblick auf die Überzugsbildungseignung und die Bindefestigkeit oder Verarbeitungsfähigkeit der Verbundstruktur
ist es auch wichtig, daß das zahlenmäßige Durchschnittsmolekulargewicht des oxidierten Polyäthylens
(A), wie es erfindungsgemäß verwendet wird, innerhalb des vorstehend aufgeführten Bereiches liegt.
Insbesondere ist es, um eine Verbundstruktur von ausgezeichneter Abschälfestigkeit und Verarbeitungsfähigkeit
zu erreichen, notwendig, daß das oxidierte Polyäthylen (A) ein Molekulargewicht von mindestens
1000, insbesondere mindestens 4000, besitzt und im Hinblick auf die Verträglichkeit mit dem überzugsbildenden
Grundharz (B) und der Eignung für den Überzugsarbeitsgang ist es wichtig, daß das oxidierte
Polyäthylen (A) ein Molekulargewicht nicht höher als 50 OOO, insbesondere nicht höher als 10 000, besitzt.
Das im Rahmen der Erfindung einzusetzende oxidierte Polyäthylen ist ein Produkt, welches durch
Oxidation eines Äthylenhomopolymeren oder eines hauptsächlich aus Äthylen aufgebauten Copolymeren,
gewünschtenfalls im geschmolzenen Zustand oder in Form einer Lösung, erhalten wurde, wobei sämtliche
vorstehend aufgeführten Erfordernisse erfüllt werden. Falls im allgemeinen der Sauerstoffgehalt eines
gewöhnlichen oxidierten Polyäthylens lediglich erhöht wird, wird eine Verringerung der Kristallinität des
oxidierten Polyäthylens und des Molekulargewichtes
verursacht und infolgedessen zeigt sich eine Neigung zur Abnahme der Verbindbarkeit des Polyolefins an der
Grundierung. Deshalb ist es im Rahmen der Erfindung wichtig, um einen Poiyolefin-Metall-Verbundstoff von
besonders ausgezeichneter Abschälfestigkeit zu erhalten,
ein oxidiertes Polyäthylen mit einer relativ hohen Dichte zu wählen, wenn auch der Sauerstoffgehalt bei
einem relativ hohen Sauerstoffgehalt gehalten wird. Im Rahmen der Erfindung wird es besonders bevorzugt, ein
oxidiertes Polyäthylen mit einem Sauerstoffgehalt von ι ο 0,5 bis 7,0 Gew.-% und einer Dichte von 0,95 bis 1,0
einzusetzen.
Um den vorstehend aufgeführten Mehrschichtenverteilungsaufbau in der Grundierschicht auszubilden und
die Verbindbarkeit der Grundierschicht an dem ! Metallsubstrat zu verbessern, ist es wichtig, daß das
überzugsbildende Grundharz (B), welches in Kombination mit dem oxidierten Polyäthylen (A) verwendet wird,
eine um mindestens 0,1 höhere Dichte als die Dichte des oxidierten Polyäthylens (A) besitzt, vorzugsweise eine
Dichte von 1,2 bis 13, und daß es als funktionell Gruppen Hydroxyl- und/oder Carbonylgruppen in einer
Konzentration von mindestens 1 Milliäquivalent/g,
vorzugsweise 3 bis 20 Milliäquivalent/g besilzt
Falls die Dichte des den Grundierüberzug bildenden Grundharzes (B) nicht um mindestens 0,1 höher als die
Dichte des oxidierten Polyäthylens (A) ist, wird eine Grundierschicht, worin die beiden Harze im homogenen
Zustand vermischt sind, erhalten und es ist häufig schwierig, in der Grundierschicht eine Mehrschichtenstruktur
mit dem vorstehend aufgeführten spezifischen Konzentrationsgradienten zu erhalten. In der Grundierschicht,
in welcher die beiden Polymerkomponenten homogen verteilt sind, wird die Bindefestigkeit der
Grundierschicht an dem MetiiHsubstrat oder der
Olefinharzschicht erniedrigt und es wird eine Tendenz beobachtet, daß die mechanische Festigkeit und die
Korrosionsbeständigkeit des Grundierüberzuges als solchem verringert werden. Falls die Konzentration der
Hydroxyl- und Carbonylgruppen niedriger als 1 Milliäquivalent/g im Grundharz (B) liegt, wird die
Haftung der Grundierschicht am Metallsubstrat oder die Korrosionsbeständigkeit unzureichend.
In dem den Grundierüberzug bildenden Grundharz können die Hydroxylgruppen in Form von alkoholisehen
oder phenolischen Hydroxylgruppen oder Kombinationen hiervon vorliegen und sie können sowohl in
der Hauptkette als auch der Seitenkette des Polymeren enthalten sein. Die Carbonylgruppen können sowohl in
der Hauptkette als auch der Seitenkette des Polymeren in Form einer Carbonsäure, eines Carbonsäuresalzes,
eines Carbonsäureesters, eines Carbonsäureamids, Ketons. Imids Harnstoffes oder Urcthans enthalten sein.
AIs Grundharz (B) können sämtliche thermisch härtenden und thermoplastischen üblicherweise auf
diesem Fachgebiet eingesetzten Harzmaterialien verwendet werden, sofern sie die vorstehenden Anfordernisse
erfüllen. Beispiele hierfür sind Phenol-Fonnaldehydharze,
Harnstoff-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze, Xylol-Formaldehydharze, Epoxyharze,
Alkylharze, Polyesterharze, thermisch härtende Acrylharze, Urethanharze und Gemische hiervon und
thermoplastische Harze, wie Acrylharze, Vinyichlorid-Vinylacetat-Copolymere, Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäure-CopoIymere,
Vinylbutyralharze, andere Vinylharze, Styrol-Butadien-Acrylsäureester-Copolymere
und Polyamidharze.
Die den Grundierüberzug bildenden Grundharze, wie sie bevorzugt gemäß der Erfindung angewandt werden,
sind sogenannte thermisch härtende Harze und unter den thermisch härtenden Harzen werden Phenolharz-Epoxyharz-Anstriche,
Harnstoffharz-Epoxyharz-Anstriche, Melaminharz-Epoxyharz-Anstriche und Phenolharz-Epoxyharz-Vinylharz-Anstriche
besonders bevorzugt.
Die vorstehend aufgeführten Materialien, oxidiertes Polyäthylen (A) und überzugsbildendes Grundharz (B)
werden in einem Mischgewichtsverhältnis von (A) zu (B) im Bereich von 0,2 :99,8 bis 45 :55 verwendet. Aufgrund
des charakteristischen Merkmals, daß in der Grundierschicht das oxidierte Polyäthylen (A) überwiegend im
Teil benachbart zur Polyolefinschicht vorliegt und das Grundharz (B) überwiegend im Teil benachbart zum
Metallsubstrat verteilt ist, kann insbesondere der Vorteil erzielt werden, daß, selbst wenn der Gehalt an
oxydiertem Polyäthylen (A) so niedrig wie 0,2% ist, die Bindefestigkeit zwischen der Grundierschicht und der
Polyolefinschicht erhöht wird, und selbst wenn der Gehalt des Grundharzes (B) so niedrig wie 55% ist, die
Haftung zwischen der Grundierschicht und dem Metallsubstrat erhöht wird.
Damit eine Grundierschicht mit der vorstehend aufgeführten Mehrschichtenverteilungsstruktur gemäß
der Erfindung erhalten wird, ist es notwendig, ein Mischlösungsmittel, das aus einer Mehrzahl von
Lösungsmitteln besteht, anzuwenden, worin die Differenz des Siedepunktes eines Lösungsmittels (S 1) mit
dem höchsten Siedepunkt und dem Siedepunkt des Lösungsmittels (S 2) mit dem niedrigsten Siedepunkt
mindestens 20° C, vorzugsweise mindestens 250C,
beträgt.
Gemäß der Erfindung werden oxidiertes Polyäthylen (A) und Grundharz (B) in diesem Mischlösungsmittel
gelöst und die Lösung wird auf die Oberfläche des Metallsubstrates aufgezogen.
Falls ein einziges Lösungsmittel oder ein Mischlösungsmittel, worin der vorstehend aufgeführte Unterschied
der Siedepunkte kleiner als 20° C ist, angewandt wird, ist es schwierig, die vorstehend aufgeführte
Mehrschichtenverteilungsstruktur auszubilden und die Verarbeitungsfähigkeit des mit der Grundierung überzogenen
Metallsubstrates oder des Polyolefin-Metall-Verbundstoffes wird verringert, was sich leicht aus den
in Tabelle IV von Beispiel 7 aufgeführten Werten ergibt Wenn hingegen das oxidierte Polyäthylen (A) und das
Grundharz (B) in dem vorstehend aufgeführten spezifischen Mischlösungsmittel gelöst werden und die
Lösung aufgezogen und gebacken wird, wird, wie sich aus den nachfolgend angegebenen Beispielen ergibt, ein
Überzug mit einer Mehrschichtenstruktur ausgebildet, worin das oxidierte Polyäthylen überwiegend isn
Oberflächenteil verteilt ist Der Grund hierfür ist nicht vollständig klar, jedoch wird angenommen, daß
während des Trocknungs- oder Backverfahrens und des Lösungsmittelabdampfungsverfahrens die Temperatur
des Überzuges oder des Mischlösungsmittels mit einem bestimmten Gradienten geändert wird und die Ausbildung
der vorstehenden Mehrschichtverteilungsstruktur begünstigt wird.
Das Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt (S 1) wird in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20
bis 60 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Mischlösungsmittel, verwendet und das Lösungsmittel mit niedrigem
Siedepunkt (S 2) wird in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 60%, bezogen auf das
gesamte Mischlösungsmittel, verwendet Die verwende-
ten Lösungsmittel werden aus Ketonen, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon
und Isophoron, Alkoholen, wie Diacetonalkohol, n-Butanol,
Methylcellosolve und Butylcellosolve und aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Toluol und Decalin
gewählt, so daß das vorstehende Erfordernis der Siedepunktdifferenz erfüllt wird.
Bevorzugte Beispiele für Mischlösungsmittel sind Methylisobutylketon/Methyläthylketon, Methylisobutylketon/Diacetonalkohol/Xylol
und n-Butanol/Xylol/ Cyclohexanon/Isophoron.
Zur Ausbildung einer Grundierschicht mit einer Mehrschichtenverteilungsstruktur werden das oxidierte
Polyäthylen (A) und das Grundharz (B) in dem vorstehend aufgeführten fviischlösungsmitte! in dem
vorstehend angegebenen Gewichtsverhältnis gelöst, nämlich in einem solchen Gewichtsverhältnis, daß die
Menge des oxidierten Polyäthylens (A) 0,2 bis 45 Gew.-°/o, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, besonders
bevorzugt 16 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Summe von (A) und (B), beträgt und die erhaltene flüssige
Überzugsmasse wird auf mindestens eine Oberfläche des Metallsubstrates aufgezogen und dann auf eine
höhere Temperatur als den Schmelzpunkt des oxidierten Polyäthylens (A) erhitzt, so daß eine Grundierschicht
mit der vorstehend aufgeführten Mehrschichtenverteilungsstruktur gebildet wird.
Zur Bildung der vorstehenden Überzugslösung wird das Grundharz (B) zunächst in mindestens einem der
vorstehend aufgeführten Lösungsmittel gelöst und das in heißem Xylol oder in Decalin gelöste oxidierte
Polyäthylen (A) wird einheitlich in die Lösung des Grundharzes (B) einverleibt. Im allgemeinen wird die
Harzkonzentration auf 10 bis 50 Gew.-°/o der gebildeten Überzugsmasse eingeregelt
Die Menge der auf die Oberfläche des Metallsubstrates aufgezogenen Grundierschicht d. h. das Gewicht an
nicht-flüchtiger Harzkomponente je Einheitsfläche der Oberfläche des Metallsubstrates, beträgt allgemein 10
bis 500 mg/dm2, vorzugsweise 30 bis 100 mg/dm2. Falls
die aufgezogene Menge der Grundierung innerhalb des vorstehenden Bereiches liegt, kann eine gute Kombination
von Korrosionsbeständigkeit und Abschälfestigkeit erhalten werden. Ferner wird es bevorzugt, daß die
aufgezogene Menge des in der Grundierung enthaltenen oxidierten Polyäthylens innerhalb des Bereiches
von 0,01 bis 100 mg/dm2, insbesondere von 0,1 bis 10 mg/dm2 und die aufgezogene Menge des Grundharzes
(B) im Bereich von 1 bis 500 mg/dm2, insbesondere 10 bis 100 mg/dm2, liegt
Vor der Ausbildung einer Grundierschicht auf der Oberfläche eines Metallsubstrates wird die Oberfläche
des Metallsubstrates entfettet und mit bekannten Mittein gewaschen, und dann wird die Grundierschicht
auf der entfetteten und gewaschenen Oberfläche des Metallsubstrates ausgebildet Dann wird die vorstehend
aufgeführte flüssige Überzugsmasse auf die entfettete Oberfläche des Metallsubstrates aufgebracht
Die Grundierung wird auf das Metallsubstrat durch bekannte Überzugsmaßnahmen, beispielsweise das
Eintauchüberzugsverfahren, Sprühüberzugsverfahren,
Überzugsverfahren unter Anwendung eines Walzenüberzugsgerätes oder Bügelüberzugsgerätes, eines
elektrostatischen Überzugsverfahrens und eines Elektroabscheidungsüberzugsverfahrens
aufgezogen.
Das Metallsubstrat mit der flüssigen aufgetragenen Überzugsmasse wird auf eine höhere Temperatur als
der Schmelzpunkt des oxidierten Polyäthylens, allgemein auf 150 bis 2000C, erhitzt. Durch diese
Wärmebehandlung wird eine Mehrschichtenstruktur ausgebildet, worin das Grundharz (B) überwiegend in
dem Teil benachbart zum Metallsubstrat und das
5 oxidierte Polyäthylen (A) überwiegend im Oberflächenteil der Grundierschicht verteilt sind. Falls das
Grundharz ein thermisch härtendes Harz ist, wird durch diese Wärmebehandlung das Grundharz gehärtet und
die Ausbildung der Mehrschichtenverteilungsstruktur
ίο wird weiterhin begünstigt.
Jede gewünschte Apparatur kann für diese Wärmebehandlung verwendet werden, sofern die vorstehend
aufgeführte Temperaturbedingung eingehalten wird. Beispielsweise können die bisher zum Backen von
Überzügen verwendeten Wärmeöfen, wie Heißluftofcn, Infrarotstrahlenheizofen, Hochfrequenzinduktionsheizofen
u. dgl. eingesetzt werden.
Gemäß der Erfindung wird in der vorstehenden Weise eine Grundierschicht mit einer Mehrschichten-Verteilungsstruktur
ausgebildet, worin jeweils die Konzentrationen an oxidiertem Polyäthylen (A) und
. Grundharz (B) sich in Richtung der Stärke mit einem bestimmten Gradienten so ändern, daß das Grundharz
(B) überwiegend in dem Teil benachbart zur Oberfläche des Metallsubstrates und das oxidierte Polyäthylen (A)
überwiegend in dem Teil benachbart zur Polyolefinschicht verteilt sind.
Gemäß der Erfindung wird es möglich, eine sogenannte Doppelüberzugs-Grundierschicht durch
vorhergehendes Aufziehen einer bekannten Grundiermasse, die frei von oxidiertem Polyäthylen (A) ist, auf
das Metallsubstrat und anschließendem Überzug darauf der flüssigen Überzugsmasse, welche das oxidierte
Polyäthylen (A) und das Gnsndharz (B) enthält, auszubilden.
Die Tatsache, daß die Grundierschicht gemäß der Erfindung die vorstehend aufgeführte Mehrschichtenverteilungsstruktur
besitzt, läßt sich durch Teilung der Grundierschicht in Richtung der Stärke in die oberste
Oberflächenschicht (LS), die am weitesten vom Metallsubstrat entfernt ist, eine Zwischenschicht (LM)
und eine untere Grundschicht (LB) benachbart zum Metallsubstrat und Bestimmung der Verteilungsverhältnisse
(Gew.-%) des oxidierten Polyäthylens in sämtlichen diesen unterteilten Schichten bestätigen.
Spezifisch wird ein wärmebehandelter Grundierüberzug mit an einer Drehachse befestigten Stahlwolle
kontaktiert und ein Teil entsprechend einer bestimmten Stärke (etwa 1 Mikron) wird von dem Überzug durch
Abschleifen abgeschält Das Eisen wird aus dem abgeschälten pulverförmigen Anstrich unter Anwendung
eines Magnets entfernt und das verbliebene Pulver wird einer Infrarotabsorptions-Spektralanalyse nach
dem KBr-Tablettenverfahren unterzogen. Eine die Absorption des Grundharzes nicht überlappende
Absorption (allgemein eine Absorption bei 2920 cm-' auf Grund von Expansion und Kontraktion der
Methylengruppe) wird gewählt und die Konzentration des oxidierten Polyäthylens wird auf der Basis einer
vorhergehend hergestellten Eichkurve ermittelt
In der Grundierschicht der Verbundstruktur gemäß der Erfindung sind die Verteilungsverhältnisse der
oxidierten Polyäthylenschichten (i) mindestens 50Gew.-%, insbesondere mindestens 70%, in der
obersten Flächenschicht (LS) und (ii) nicht höher als 10Gew.-%, insbesondere nicht höher als 5Gew.-% in
der Bodenflächenschicht (LB).
Das hier angegebene »Verteilungsverhältnis« hat die
gewöhnlich angewandte Bedeutung. Das heißt, das Verteilungsverhältnis wird durch die folgende Formel
wiedergegeben:
Dx =
Wx χ 10000
WxCA
WxCA
worin W das Gewicht (mg/dm2) der Grundierschicht je
Einheitsfläche, CA den durchschnittlichen Gehalt (Gew.-%) an oxidiertem Polyäthylen in der Grundierschicht,
Wx das Gewicht (mg/dm2) an oxidiertem Polyäthylen je Einheitsfläche in der abgeteilten Schicht
der Grundierschicht (Schicht LS, LB oder LM) und Dx das Verteilungsverhältnis (Gew.-%) des oxidierten
Polyäthylens in der unterteilten Schicht angeben.
Durch Ausbildung der vorstehend aufgeführten spezifischen Mehrschichtenverteilungsstruktur wird die
Abschälfestigkeit der Verbundstruktur stark verbessert und es wird auch die Korrosionsbeständigkeit verbessert.
Dies ergibt sich leicht aus den in Tabelle III von Beispiel 6 gebrachten Werten.
Als Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Polyolefine können z. B. Polyolefine, wie Polyäthylene
von niedriger Dichte, mittlerer Dichte und hoher Dichte, isotaktisches Polypropylen, Äthylen-Buten-1-Copolymere,
Polybuten-1, Äthylen-Hexen-Copolymere, Äthyk.n-Propylen-Copolymere,
Äthylen-Propylen-nichtkonjugiertes-Dien-Terpolymere
u. dgl., und Olefincopolymere und modifizierte Polyolefine, die hauptsächlich
aus einem Olefin aufgebaut sind und eine geringe Menge eines äthylenisch Monomeren außer den
Olefinen enthalten, erwähnt werden. Als derartige Olefincopolymere oder modifizierte Polyolefine können
beispielsweise Äthylen-Viriyiacetai-Copoiymere (EVA),
verseifte Äthylen-Vinylacetat-Copolymere (EVAL), Äthylen-Acrylsäure-Copolymere,
Äthylen-Methylmethacrylat-Copolymere, ungesättigte Carbonsäure-modifizierte
Polyäthylene, wobei als ungesättigte Carbonsäuren hier Maleinsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure und
Ester hiervon angewandt werden, ungesättigte Carbonsäure-modifizierte
Polypropylene, wobei als ungesättigte Carbonsäure, hier Maleinsäure, Acrylsäure und Ester
hiervon angewandt werden, Ionomere, chlorsulfonierte
Polyäthylene u. dgL, erwähnt werden.
Derartige Olefine können einzeln oder in Form von Gemischen von zwei oder mehreren verwendet werden.
Es ist möglich, in das Polyäthylen, Polypropylen oder EVA beispielsweise 1 bis 60Gew.-% eines oder
mehrerer Elastomere, wie Äthylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Äthylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Polyisobutylen
(PIB), Butylkautschuk (HR), Polybutadien (PB), Naturkautschuk (NR), stereospezifisches Polyisopren,
Nitrilkautschuk (NBR), Styrol-Propylen-Copolymere oder Blockcopolymere, Styrol-Isopren-Copolymere
oder -Blockcopolymere, Polychloropren (CR) u. dgL, einzuverleiben, wodurch die für Dichtungen oder
Verschlüsse erforderlichen elastischen Eigenschaften verbessert werden können.
Entsprechend bekannten Ansätzen können diese Polyolefine mit Anti-Oxidationsmitteln oder thermischen
Stabilisatoren vom Phenol-, organischem Schwefel-, organischem Stickstoff- oder organischem Phosphortyp,
Gleitmitteln, wie Metallseifen und anderen Fettsäurederivaten, Füllstoffen, wie Calciumcarbonate
weißem Kohlenstoff, Titanweiß, Magnesiumcarbonat, Magnesiumsilikat Ruß und verschiedenen Tonern,
Färbungsmitteln und anderen Zusätzen vermischt werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es ferner möglich, eine Schicht aus einem geschäumten Polyolefin oder einem
vernetzten und geschäumten Polyolefin durch Einverleibung eines Vernetzungsmittels oder eines Schäumungsmittels
oder beider in das erfindungsgemäß einzusetzende Polyolefin auszubilden. Falls man beispielsweise die
Ausbildung eines Überzuges eines Polyolefins von ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, wie Elastizität
auf dem Metallsubstrat wünscht, wird es
ίο bevorzugt, ein Vernetzungsmittel in das Polyolefin
einzuverleiben. Wenn man die Ausbildung eines Überzuges mit guten Polsterungseigenschaften, wie sie
als Dichtungsmittel oder Verschluß erforderlich sind, wünscht, wird es bevorzugt, in das Polyolefin ein
Schäumungsmitte!, gegebenenfalls zusammen mit einem Vernetzungsmittel einzuverleiben.
Als derartige Vernetzungsmittel und Schäumungsmittel
werden Vernetzungsmittel, die sich bei einer Temperatur in der Gegend der Verarbeitungstemperatür
(Erweichungspunkt) des verwendeten Polyolefins zersetzen, beispielsweise organische Peroxide, wie
Dicumylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, Cumylhydroperoxid und 2,5-DimethyI-2,5-di-(tert.-butylperoxy)-hexin-3,
und Schäumungsmittel, die sich bei einer Temperatur in der Gegend der Behandlungstemperatur des verwendeten
Polyolefins zersetzen, beispielsweise 2,2'-Azobisisobutyronitril,
Azodicarbonamide und 4,4'-Hydroxybisbenzolsulfonylhydrazid verwendet Das Vernetzungsmittel
wird in einer Menge von 0,1 bis 5Gew.-%, bezogen auf das Polyolefin, verwendet und das
Schäumungsmittel wird in einer Menge von 0,2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Polyolefin, verwendet.
Das Polyolefin wird an dem Metalisubstrat durch die Grundierschicht bei einer um mindestens 10° C höheren
Temperatur als der höhere Schmelzpunkt zwischen dem Schmelzpunkt des oxidierten Polyäthylens (A) und dem
Schmelzpunkt des Polyolefins, im allgemeinen bei 120 bis 300° C, insbesondere bei 150 bis 230° C heißverbunden.
Das Polyolefin wird auf die Grundierschicht des Metallsubstrates in Form eines Filmes, einer Bahn, eines
Pulvers oder eines anderen Formgegenslandes aufgebracht und das aufgetragene Polyolefin wird auf die
vorstehende Temperatur der Schmelzverbindung mit der Grundierschicht erhitzt. Dann wird die Polyolefinschicht
zur Verbindung mit der Grundierschicht abgekühlt. Das Erhitzen des Polyolefins wird durch
solche Maßnahmen wie (1) Durchgang der vorstehenden Anordnung durch einen Heizofen, (2) Erhitzen des
Polyolefins mittels von einer Heizpresse oder Heizwalze übertragenen Wärme, (3) vorhergehendes Erhitzen
des Metallsubstrates oder Auftragung des Polyolefins durch Hochfrequenzerhitzung oder dergleichen zur
Verursachung der Schmelzverbindung des Polyolefins und (4) Erhitzung des Polyolefins mit Infrarotstrahlung,
Ultraschallvibrationsstrahlung, Plasma oder Laser bewirkt
Nach einem weiteren Verfahren wird eine Schmelze eines Polyolefins bei der vorstehenden Temperatur auf
das Metallsubstrat worauf die Grundierschicht vorhergehend gebildet worden war, extrudiert, um auf diese
Weise die Polyolefinschicht an das Metallsubstrat über die Grundierschicht schmelzzuverbinden. In diesem Fall
kann das geschmolzene Polyolefin in Form eines kontinuierlich geformten Gegenstandes, wie einer Bahn.
eines Filmes, eines Bogens, eines Rohres oder einer Umhüllung auf dem Metallsubstrat nach dem sogenannten
Extrudierüberzugsverfahren aufgezogen werden. Alternativ wird das geschmolzene Polyolefin in Form
eines Klumpens auf das Metallsubstrat extrudiert und dann zu der gewünschten Form durch eine Walze, eine
Presse oder einen Stempel geformt, während es abgekühlt wird, so daß das Polyolefin mit dem
Metallsubstrat schmelzverbunden wird. Das erstere Verfahren ist vorteilhaft, wenn man die Ausbildung
eines kontinuierlichen Überzuges aus dem Polyolefin auf dem Metallsubstrat beabsichtigt und das letztere
Verfahren ist vorteilhaft, wenn man die Ausbildung einer Schicht aus dem Polyolefin auf einem spezifischen
Teil des Metallsubstrates beabsichtigt.
Die Schmelzverbindung des Polyolefins mit dem Metallsubstrat kann in sehr kurzer Zeit in der
Größenordnung von Mikrosekunden bis Millisekunden bewirkt werden.
Wenn das auf das Metallsubstrat aufgetragene Polyolefin geformt oder vernetzt und geschäumt wird,
wird nach der Auftragung und Schmelzverbindung des Polyolefins auf der Grundierschicht des Metallsubstrates
das Polyolefin auf eine höhere Temperatur als der Zersetzungstemperatur des Schäumungsmittels oder
des Vernetzungsmittels erhitzt.
Wenn gemäß der Erfindung das Metallsubstrat eine dünne Struktur, wie eine Metallfolie, ein dünnes Blech,
ein Rohr oder ein Behälter ist, kann die Polyolefinschicht auf eine oder beide Oberflächen des Metallsubstrates
aufgebracht werden. Ferner ist es möglich, einen sandwichartigen Verbundstoff durch Schmelzverbindung
beider Oberflächen der Polyolefinschicht auf zwei Metallsubstrate in Form einer Folie oder eines Bleches
auszubilden.
Bei dem Verbundstoff gemäß der Erfindung kann durch Verbindung des Metallsubstrates und der
rolyolefinschichi über die Grundierschicht mit der
spezifischen Mehrschichtenstruktur die Abschälfestigkeit zwischen Metallsubstrat und Polyolefinschicht
beträchtlich verbessert werden. Bei einem durch Schmelzverbindung einer Polyolefinschicht auf einem
Metallsubstrat ohne Anwendung einer Zwischengrundierschicht erhaltenen Verbundstoff wird eine Korrosion
des Metallsubstrates leicht von der Grenzfläche zwischen Metallsubstrat und Polyolefinschicht bewirkt.
Ferner wird bei einem derartigen Verbundstoff falls die gesamte Räche des Metallsubstrates nicht vollständig
mit dem Polyolefin abgedeckt ist, extreme Korrosion des Metallsubstrates von den Kantenteilen oder
unüberzogenen Teilen verursacht und mit Fortgang der Korrosion wird die Abschälung der Polyolefinschicht
von dem Metallsubstrat gefördert In dem Verbundstoff gemäß der Erfindung wird das Auftreten derartig
unerwünschter Erscheinungen, wie Korrosion des Metallsubstrates und Abschälung der Polyolefinschicht
von dem Metallsubstrat vollständig vermieden, indem vorhergehend eine Grundierschicht, die ein oxidiertes
Polyäthylen enthält, auf der Oberfläche des Metallsubstrates ausgebildet wird.
Es ergibt sich aus der vorstehenden Erläuterung, daß
die Erfindung sehr wirksam und vorteilhaft für die Herstellung Kronenkappen, Flaschenkappen, Büchsenverschlüssen
und anderen Behälterverschlüssen ist, die mit einer Dichtung oder einem Verschluß ausgestattet
sind, der aus einem Polyolefin aufgebaut ist Auf Grund der vorstehend aufgeführten bevorzugten Kombination
von hoher Abschälbeständigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit kann die Verb'iridstruktur gemäß der
Erfindung sehr günstig als Büchsen, Tanks, chemische Reaktoren, ausgekleidete Gefälle oder Behälter, wie
flexible Packungen, Konstrukitionsmaterialien, wie
Wandplatten und Dachmaterialien, Schichtbänder, Dekorationsmaterialien, Wärmeisoliermaterialien, Drahtkabel
und verschiedene tägliche Bedarfsgegenstände eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im einzelnen anhand der folgenden Beispiele erläutert, ohne daß die Erfindung
hierauf beschränkt ist.
Ein Gemisch aus 1,0 Mol p-Cresol, 1,2 Mol Formaldehyd und 0,2 Mol Ammoniak wurde auf einem
Wasserbad zur Bildung eines Ammoniak-Resolharzes umgesetzt.
Das auf diese Weise gebildete Harz wurde in einem Mischlösungsmittel im Verhältnis 1 :1 aus Methylisobutylketon
(MlBK) mit einem Siedepunkt von 1170C und
Methyläthylketon (MEK) mit einem Siedepunkt von 79,6° C so gelöst, daß der Feststoffgehalt der erhaltenen
Lösung 30 Gew.-% betrug. Getrennt wurde ein Epoxyharz vom Bisphenol Α-Typ in einem Mischlösungsmittel
im Verhältnis 1 :1 aus MIBK und MEK so gelöst, daß der Feststoffgehalt 30 Gew.-°/o betrug. Die
beiden Lösungen wurden in solchem Verhältnis vermischt, daß das Ammoniak-Resolharz 40Gew.-%
des gesamten Harzfeststoffes und das Epoxyharz 60Gew.-% des gesamten Harzfeststoffes ausmachte,
wodurch das Grandharz für den Grundierüberzug hergestellt wurde. Auf Grund der NMR-Analyse wurde
festgestellt, daß dieses Grundharz 4 meq/g an Hydroxylgruppen enthielt und das spezifische Gewicht des
wärmegehärteten Produktes, bestimmt mittels eines Dichtegradientenrohres, betrug 1,30.
Ein oxidiertes Polyäthylen mit einem Sauerstoffgehalt von 5,5 Gew.-%, einer Verseifungszahl von 20, einer
Dichte von 0,99 und einem Durchschnittsmolekulargewicht von 7000 wurde in heißem Xylol so gelöst, daß der
Feststoffgehalt 10 Gew.-% betrug und die Lösung des oxidierten Polyäthylens wurde mit der vorstehenden
Grundharzmasse in ein in dem in Tabelle I angegebenen Mischgewichtsverhältnis vermischt, so daß die Grundierüberzugsmasse
erhalten wurde.
Die Masse wurde auf eine oberflächenbehandelte Stahlplatte mit einer Stärke von 0,2 mm in solcher
Menge aufgezogen, daß die Stärke des Überzuges nach der Trocknung und Härtung 5 μπι betrug und die
überzogene Platte wurde auf 200° C während 10 Miruten
erhitzt
Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitungsfähigkeit der überzogenen Stahlplatte wurden durch Untersuchung
der Anwesenheit oder des Fehlens von Rost nach der Aussetzung im Freien während 10 Tagen bewertet
und die Verarbeitungsfähigkeit wurde durch Untersuchung des Vorhandenseins oder Fehlens von Schädigungen
beim Biegetest bewertet, wo die Probe bis zu 2 Γ gebogen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle I
enthalten.
Die Grundierschicht von Probe Nr. 4 der Tabelle I wurde in dünne Schichten mit einer Stärke von etwa
1 μπι nach dem Oberflächenpolierverfahren unterteilt
und diese nach der Infrarotabsorptions-Spektralanalyse entsprechend dem KBr-Tablettenverfahren hinsichtlich
der Absorption bei 2920 cm-' untersucht Es wurde festgestellt, daß, obwohl der Durchschnittsgehult an
oxidiertem Polyäthylen in der Grundierschicht 20Gcw.-% betrug, das Verteilungsverhältnis des
oxidierten Polyäthylens 88% in der obersten Flächenschicht (LS), 9% in der Zwischenschicht (LM) und 3% in
der Bodenflächenschicht (LB), die in Kontakt mit der
Stahlplatte stand, betrug. Dadurch wurde bestätigt, daß
das oxidierte Polyäthylen überwiegend im Oberflächenteil verteilt war, auf dem das Polyolefin aufzubinden
war.
Ein Blatt eines Polyäthylen niedriger Dichte (mit einem Schmelzindex von 4 und einer Dichte von 0.927)
mit einer Stärke von 0.5 mm wurde auf die Grundier-
schicht der überzogenen Stahlplatte unter einem Druck von 5 kg/cm2 bei einer Temperatur von 180° C während
1 Minute heißgepreßt Die Verbindungsfestigkeit zwischen
der überzogenen chemisch behandelten Stahlplatte und dem Polyäthylen wurde als Abschälfestigken
(g/cm) bestimmt und es wurden die in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse erhalten.
Probe- Nr. |
Mischverhältnis (Gew.%) |
Oxidiertes Polyäthylen |
Abschälfestigkeit | Eigenschaften Stahlplatte |
*) der überzogenen |
Grund harz |
50 | (g/cm) | Korrosions beständigkeit |
Verarbeitungs fähigkeit |
|
1 | 50 | 40 | 1000-2000 | Δ | X |
2 | 60 | 30 | 2000-5000 | O | Δ |
3 | 70 | 20 | 2000-5000 | O | O |
4 | 80 | 10 | 1000-4000 | O | O |
5 | 90 | 5 | 1000-3000 | O | O |
6 | 95 | 1 | 1000-2000 | O | O |
7 | 99 | 0,5 | 300-1000 | O | O |
8 | 99,5 | 0,2 | 100- 200 | O | O |
9 | 99,8 | x : schlecht. | 100- 200 | O | O |
*1 O : eut | . Δ : mittel. |
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Grundharzmasse aus 50 Gewichtsteilen eines sich von
2 Mol Glycidylmethacrylat, 4 Mol Methylmethacrylat und 4 Mol 2-Athylhexylacrylat ableitenden Acrylharzes
und 50 Gewichtsteilen eines Epoxyharzes hergestellt. Wenn der Carbonylgruppengehalt dieses Grundharzes
aus dem Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien berechnet wurde, ergab sich ein Carbonylgruppengehalt
von 50 Milliäquivalente/g. Das spezifische Gewicht des
gehärteten Produktes des Grundharzes, bestimmt mittels eines Dichtegradientenrohres, betrug 1,15. Wenn
in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 20 Gewichtsteile des gleichen oxidierten Polyäthylens wie in Beispiel 1
mit 80 Teilen des Grundharzes vermischt wurden, wurde die Grundierüberzugsmasse gebildet.
Die Masse wurde auf ein zinnplattiertes Stahlblech aufgezogen und auf 200°C während 10 Minuten zur
Bildung einer grundierüberzogenen Stahlplatte erhitzt.
Das gleiche Polyäthylen von niedriger Dichte, wie in Beispiel 1 verwendet, wurde auf die grundierüberzogene
Stahlplatte bei 2000C während 1 Minute preßverbunden. Nach der Abkühlung wurde die Abschälfestigkeit
zwischen dem Polyäthylen niedriger Dichte und der grundierüberzogenen zinnplattierten Stahlplatte bestimmt
Es wurde gefunden, daß die Abschälfestigkeit 1000 bis 3000 g/cm betrug. Sowohl Verarbeitungsfähigkeit
als auch Korrosionsbeständigkeit des Verbundstoffes waren ausgezeichnet.
Ein Alkydharz wurde aus 2 Mol dehydratisiertem Rhizinusöl, 6 MoI Phthalsäureanhydrid und 6 Mol
Glycerin hergestellt. Der Carbonylgruppengehalt dieses Alkydharzes wurde zu 1.5 Milliäquivalenten/g berechnet.
Das spezifische Gewicht des gehärteten Produktes aus diesem Harz betrug 1,21.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Grundierüberzugsmasse durch Vermischen von 30 Gewichtsteilen
des gleichen oxidierten Polyäthylens, wie in Beispiel 1 verwendet, mit 70 Teilen des vorstehenden
Alkylharzes hergestellt.
Die erhaltene Masse wurde auf eine polierte Stahlplatte mit einer Stärke von 10 μΐη in solcher
Menge aufgezogen, daß die Trockenstärke 10 μιη
betrug und die aufgezogene Stahlplatte wurde auf 180° C während 10 Minuten erhitzt, um die grundierüberzogene
Stahlplatte zu erhalten.
Das gleiche Polyäthylen von niedriger Dichte, wie in Beispiel 1 verwendet, wurde an die überzogene
Stahlplatte bei 180°C während 1 Minute preßverbunden. Die Abschälfestigung der Bindung betrug 500 bis
1000 g/cm.
20 Gewichtsteile eines Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren
von niedrigem Molekulargewicht wurde mit 80 Gewichtsteilen der gleichen Harzmasse, wie in
Beispiel 1 verwendet, zur Bildung einer von oxidiertem polyäthylen-freien Überzugsmasse vermischt. Diese
Masse wurde auf eine oberflächenbehandelte Stahlplatte mit einer Stärke von 0,2 mm in der Menge
aufgetragen, daß die Stärke des Überzuges nach der Trocknung und Härtung 5 μιη betrug, und die
überzogene Platte wurde auf 19O0C während 10 Minuten erhitzt. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1
wurde die gleiche Grundiermasse wie in Beispiel 1 auf die Platte mit dem Unterüberzug aufgezogen: Die
anschließenden Arbeitsgänge wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt. Die Abschalfestig-
909 517/325
keit der erhalt :nen Bindung war mit der in Beispiel 1
erhaltenen vergleichbar.
Die Verarbeitungsfähigkeit der doppelt überzogenen Stahlplatte war gegenüber der mit dem Grundierüber-
zug ausgerüsteten Stahlplatte von Beispiel 1 stark verbessert
Die Ergebnisse des Verarbeitungsfähigkeitstests sind
in Tabelle II aufgeführt
Tabelle | *) ®: | II | Oxidiertes | Verarbeitungs |
Probe | Beispiel 5 | Polyäthylen | fähigkeit*) | |
Nr. | Mischungsverhältnis | 50 | Beispiel 1 Beispiel 4 | |
(Gew.%) | 40 | |||
Grund- | 30 | X Δ | ||
1 | haiz | 20 | Δ Ο | |
2 | 50 | 10 | O O | |
3 | 60 | 5 | O © | |
4 | 70 | 1 | O ® | |
5 | 80 | 0,5 | O ® | |
6 | 90 | 0,2 | O ® | |
7 | 95 | ι: gut, Δ : mittel | O ® | |
8 | 99 | O ® | ||
9 | 99,5 | , x : schlecht. | ||
99,8 | U/HtKwlAn trAii r»ioi^t-ifrai | |||
sehr gut, C | ||||
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Grundharzmasse aus einem sich von 2 Mol Vinylacetat
und 8 Mol Methylmethacrylat ableitenden Copolymeren hergestellt und 10 Gewichtsteile eines oxidierten
Polyäthylens mit einem Sauerstoffgehalt von 6,2 Gew.-%, einer Verseifungszahl von 15, einer Dichte von
0,98 und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 5000 wurde mit 90 Gewichtsteilen des Grundharzes
zur Bildung der Grundiermasse vermischt.
Das Grundharz hatte eine spezifisches Gewicht von 1,02 und der berechnete Carbonylgehalt des Grundharzes
betrug 2 Milliäquivalente/g.
Die Grundiermasse wurde auf eine chemisch behandelte Stahlplatte in der Weise aufgezogen, daß die
Trockenstärke 5 μπι betrug und das gleiche Polyäthylen
von niedriger Dichte wie in Beispiel 1 wurde unter Druck auf die überzogene Stahlplatte heiß verbunden.
Die Abschälfestigkeit der erhaltenen Bindung war niedriger als 100 g/cm.
Der Gehalt an oxidiertem Polyäthylen in der Grundierschicht wurde entsprechend dem Oberflächenpolierverfahren
untersucht. Es wurde festgestellt, daß der Gehalt an oxidiertem Äthylen etwa 10 Gew.-%
sowohl in der obersten Oberflächenschicht mit einer Stärke von etwa 1 μπι, der mittleren Schicht mit einer
Stärke von 1 μπι und Her Grundflächenschicht betrug.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eines der in Tabelle III aufgeführten Polyolefine in das gleiche
Grundharz wie in Beispiel 1 zur Bildung einer Grundierüberzugsmasse einverleibt, worin der Feststoffgehalt
im Mischlösungsmittel (Mischlösungsmittel im Verhältnis 1 :1 aus Methylisobutylketon und
Methyläthylketon) 30 Gew.-% betrug. Die Masse wurde auf eine entfettete Stahlplatte mit einer Stärke von
0,3 mm aufgezogen und die überzogene Stahlplatte wurde auf 1000C während 10 Minuten in einem
Elektroofen zur Bildung eines Grundierüberzuges mit einer Stärke von 6 um erhitzt. Eine Bahn aus
Polyäthylen von niedriger Dichte (mit einem Schmelzindex von 4 und einer Dichte von 0,927) mit einer Stärke
von etwa 0,5 mm wurde auf die gmndierüberzogene Stahlplatte unter einem Druck von 5 kg/cm2 bei einer
Temperatur von 1800C während 1 Minute heißgepreßt und die verbundene Anordnung auf eine Temperatur
von etwa Raumtemperatur abgekühlt, so daß ein Verbundstoff aus Metallsubstrat Grundierüberzug und
Polyäthylen von niedriger Dichte erhalten wurde.
Hinsichtlich jeder grundierüberzogenen Stahlplatte wurde die Korrosionsbeständigkeit durch Untersuchung
der Anwesenheit oder Abwesenheit von Rost nach 30 Tagen Aussetzung im Freien bewertet und die
Verarbeitungsfähigkeit wurde durch Untersuchung der Anwesenheit oder des Fehlens von Schädigungen beim
Biegetest untersucht, wobei die Probe bis zu 27"gebogen
wurde. Weiterhin wurde das Verteilungsverhältnis des Polyolefins in dem jeweiligen Schichtanteil des Grundierüberzuges
in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. In diesem Beispiel wurde die Grundierschicht
mit einer Stärke von 6 μΐη in die oberste Oberflächenschicht
(LS) mit einer Stärke von 2 μπι, eine mittlere Schicht (LM) mit einer Stärke von 2 μπι und eine
Grundflächenschicht (LB) mit einer Stärke von 2 μπι in
Kontakt mit dem Metallsubstrat unterteilt und das Verteilungsverhältnis wurde hinsichtlich jeder dieser
Schichten ermittelt
Jeder der Polyäthylen-Metall-Verbundstoffe wurde dem Abschältest mit einer Abschälgeschwindigkeit von
50 mm/Minute, einer Temperatur von 200C und einem Abschälwinkel von 180° unter Anwendung eines
Mehrzweck-Tensilon-Zugtestgerätes zur Bestimmung der Abschälfestigkeit und der abgeschälten Grenzfläche
unterzogen.
Die Ergebnisse der vorstehenden Bestimmungen sind in Tabelle III aufgeführt. Es ergibt sich klar aus diesen
Ergebnissen, daß, falls die erfindungsgemäli angegebe-
fe5 nen oxidierten Polyäthylene in den erfindungsgemäß
angegebenen Mengen einverleibt werden, sowohl die Eigenschaft der grundierüberzogenen Stahlplatten als
auch die Bindefestigkeiten zwischen dem Polyäthylen
20
und dem Metallsubstrat ausgezeichnet waren.
Ferner wurde in jeder der unter Anwendung des spezifischen oxidierten Polyäthylens gemäß der Erfin-
Tabelle ΠΙ
dung gebildeten Grundierschichten das oxidierte Polyäthylen überwiegend in der obersten Flächenschicht
benachbart zur Polyäthylenschicht verteilt
Probe | Polyolefin1), einverleibt in die | Eigenschaften des in | Ergebnisse | die Grundierfiberzugsmasse einvedeibten | Abgeschälte | Verseifungs- | Sauerstoff | Stahlplatte |
Nr. | Grundierfiberzugsmasse | Polyolefins | Grenz | zahl | konzentration | |||
Durchschnitts | Dichte | fläche2) | (mgKOH/g) | (%) | Verarbei- | |||
molekulargewicht | tuncsfähig- | |||||||
(g/cm3) | 0 | 0 | keit | |||||
1 | kein Zusatz | 0 | 0 | |||||
2 | Polyäthylenwachs | 2 500 | 0,93 | 19,2 | 5,36 | |||
3 | Polyäthylen hoher Dichte | 95 500 | 0,96 | 8,5 | 2,48 | |||
4 | oxidiertes Polyäthylen | 3000 | 0,93 | 15 | 0,56 | |||
5 | ebenso | 5000 | 0,96 | 38,5 | 4,35 | |||
6 | ebenso | 6500 | 0,98 | 1,3 | 0,10 | |||
7 | ebenso | 6 500 | 1,00 | 5,0 | 0,93 | |||
! 8 | ebenso | 6500 | 0.99 | 38,7 | 4,35 | |||
9 | ebenso | 15000 | 0,97 | 38,7 | 4,35 | |||
I ίο | ebenso | 6 500 | 1,00 | 38,7 | 4,35 | |||
11 | ebenso | 6 500 | 1,00 | 38,7 | 4,35 | |||
P 12 | ebenso | 6 500 | 1,00 | 38,7 | 4,35 | |||
I 13 ä 14 |
ebenso | 6 500 | 1,00 | 29,0 | 4,25 | |||
I 15 | ebenso | 6 500 | 1,00 | 21,0 | 11,50 | |||
I 16 | ebenso | 4 500 | 0,98 | 12 | 3,01 | |||
I 17 | ebenso | 2 500 | 0,92 | 18,5 | 4,20 | |||
S 18 | Ionomeres | 6 700 | 0,96 | |||||
Maleinsäure-modifiziertes | 10 500 | 0,95 | 17,5 | 9,5 | ||||
i 19 | Polyäthylen | |||||||
I Tabelle | EVA | 4000 | 0,95 | Eigenschaften der grundier | ||||
ί Probe | ΙΠ (Fortsetzung) | überzogenen | ||||||
' Nr. | Einverleibte Verteilungsverhältnis (%) des | fies Abschäl- | ||||||
;; | Menge (%) Polyolefins | tests der Verbundstruktur | Korrosions | |||||
des Poly | beständig | |||||||
olefins LS LM LB | Abschäl | keit | ||||||
festigkeit | ||||||||
(g/cm) | ||||||||
1 | 0 |
2 | 20 |
3 | 20 |
4 | 20 |
5 | 20 |
6 | 20 |
7 | 20 |
8 | 20 |
9 | 20 |
10 | 1,0 |
11 | 5,0 |
12 | 30 |
13 | 50 |
14 | 70 |
0 | 0 | 0 |
92,0 | 7,6 | 0,4 |
89,5 | 9,3 | |
94,1 | 5,7 | 0,2 |
94,1 | 5,0 | 0,9 |
88,0 | 9,5 | 1,5 |
90,0 | 8,6 | 1,4 |
86,4 | 11,8 | 1,8 |
86,0 | 12,0 | 2,0 |
99,2 | 0,8 | 0 |
96,5 | 3,5 | 0 |
75,3 | 21,5 | 3,2 |
53,3 | 28,2 | 184 |
47,4 | 30,5 | 22,1 |
0 | PE-B | O |
0 | PE-B | Δ |
0 | PE-B | Δ |
500 | PE-B | O |
900 | B-B | O |
1900 | B-B | O |
2300 | B-B | O |
200 | B-B | O |
1500 | B-B | O |
800 | B-B | O |
2200 | B-B | O |
1600 | B-B | O |
500 | B-M | Δ |
400 | B-M | Δ |
O χ χ
O O O O
O O O O O X
X
Einverleibte Menge (%) des Poly olefins |
21 | 6,9 | 26 | 17 526 | PE-B | 22 | O | |
20 | 5,4 | PE-B | O | |||||
Fortsetzung | 20 | 36,9 | (%) des LB |
PE-B | Δ | |||
Probe Nr. |
20 | 30,5 | 1,3 | PE-B | Δ | |||
15 | 20 | Verteilungsverhältnis Polyolefins LS LM |
30,8 | 1,6 |
Ergebnisse des Abschäl
tests der Verbundstruktur Abschäl- Abgeschälte festigkeit Grenz fläche2) (g/cm) |
PE-B | Eigenschaften der grundier überzogenen Stahlplatte Korrosions- Verarbei- beständig- tungsfähig- keil keit |
Δ |
16 | 20 | 91,8 | 22,1 | 100 | O | |||
17 | 92,0 | 20,5 | 200 | O | ||||
18 | 41,0 | 29,2 | 200 | Δ | ||||
19 | 49,0 | 300 | Δ | |||||
40,0 | 50 | Δ |
Fußnote '):
Ionomeres vom Zinkionentyp. EVA: Äthylacetat-Copolymeres mit einem Vinylacetatgehalt von 15%.
Fußnote2):
PE: Polyäthylenfläche.
B: Grundierüberzugsfläche.
M: Metallfläche.
B: Grundierüberzugsfläche.
M: Metallfläche.
Beispielsweise bedeutet »PE-B«, daß die Abschälung in der Grenzfläche zwischen der Polyäthylenschicht und
der Grundierüberzugsschicht erfolgte. Weiterhin bedeutet »B-B«, daß das Haftungsverfapren in der
Grundierüberzugsschicht verursacht wurde.
Polyolefin-Metall-Verbundstoffe wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch
eine zinnplattierte Stahlplatte, worauf ein aus einem Phenolharz vom Resoltyp und einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerharz
in einem Gewichtsverhältnis
von 90 :10 aufgebauter Vinyl-Phenol-Anstrich zu einer
Menge von 5 g/m2 als Trockenfilm aufgezogen worden war, anstelle der oberflächenbehandelten Stahlplatte
verwendet wurde und ein Mischlösungsmittel oder ein einziges Lösungsmittel, wie in Tabelle IV angegeben,
anstelle des Mischlösungsmittels aus Methylisobutylketon und Methylethylketon verwendet wurde.
Hinsichtlich jedes Verbundstoffes wurde das Verteilungsverhältnis des oxidierten Polyäthylens in den
jeweiligen Schichten des Grundierüberzuges bestimmt und die Verarbeitungsfähigkeit der grundierüberzogenen
Stahlplatte wurde untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle IV aufgeführt.
Probe Art Nr. |
Verwendetes Siedepunkt |
Lösungsmittel Misch verhältnis |
Verteilungsverhältnis (%) des oxidierten Polyäthylens in den jeweiligen Schichten des Grundier überzuges |
LM | LB | Verarbei tungsfähig keit |
CQ | (Gew.%) | LS | ||||
1 MIBK*) | 117 | 21,0 | 3,9 | |||
DAA**) | 164 | 10 | 75,1 | O | ||
Xylol | 135-145 | |||||
2 n-Butanol | 118 | 20 | 8,5 | 1,0 | ||
Xylol Cyclohexanon |
135-145 155 |
40 30 |
90,5 | O | ||
Isophoron | 214 | 10 | 5,6 | 0,3 | ||
3 MEK***) Xylol |
80 110 |
94,1 | O | |||
4 DAA**) | 164 | 28,4 | 31,5 | |||
Shell-Soll | 162 | 40,1 | X | |||
n-Butanol | 118 |
50 1
50 J |
31,5 | 32,5 | ||
5 MIBK*) | 117 | 47 | 36,0 | X | ||
*) Methylisobutylketon.
**) Diacetonalkohol. ***) Methylethylketon. |
47 | |||||
6 | ||||||
100 | ||||||
Ein Vinyl-Phenollack, der üblicherweise für Zinnplatten
verwendet wird, wurde auf eine glanzfreie zinnplattierte Stahlplatte mit einer Stärke von 0,27 mm
(nicht reflektierende elektrisch plattierte Zinnplatte) zu einer Trockenstärke von 5 μηη aufgezogen und der
Überzug auf 180° C während 10 Minuten erhitzt.
Die neun Arten der in Beispiel 1 aufgeführten Grundiermassen wurden getrennt auf die auf diese
Weise vorüberzogenen Zinnplatten bzw. nicht vorüberzogenen glanzfreien Zinnplatten jeweils zu einer
Trockenstärke von 2 μηι aufgezogen und die Überzüge
wurden auf 200° C während 10 Minuten erhitzt.
Die Grundierschicht der in Tabelle V angegebenen
Probe 4 wurde in dünne Schichten mit einer Stärke von
etwa 1 μπι unterteilt und analysiert Es wurde festgestellt,
daß das Verteilungsverhältnis des oxidierter Polyäthylens 72% in der obersten Flächenschicht und
28% in der Bodenflächenschicht betrug.
Korrosionsbeständigkeiten und Verarbeitungsfähigkeit der vorstehend aufgeführten vorüberzogenen unc
nicht vorüberzogenen Zinnplatten wurden untersucht wie in Beispiel 1 angegeben.
Die Ergebnisse sind in Tabelle V enthalten.
Falls die vorüberzogene Zinnplatte verwendet wurde waren Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitungsfähtgkeit
gegenüber der nicht vorüberzogenen Zinnplattc stark verbessert.
Tabelle V | 50 | 50 | Vor-überzogen (D (2) |
O | Nicht (D |
vor-üh erzogen (2) |
60 | 40 | O | O | X | X | |
Probe Mischverhältnis (Gew.%) Nr. Grundharz Oxidiertes Polyäthylen |
70 | 30 | O | ® | Δ | X |
1 | 80 | 20 | ® | ® | O | Δ |
2 | 90 | 10 | ® | ® | O | O |
3 | 95 | 5 | ® | © | O | O |
4 | 99 | 1 | ® | ® | O | O |
5 | 99,5 | 0,5 | ® | © | O | O |
6 | 99,8 | 0,2 | ® | ® | O | O |
7 | Korrosionsbeständigkeit VerarbeitungslähigkeiL |
® | O | O | ||
8 | ||||||
9 | ||||||
U) (2) |
Claims (3)
1. Polyolefin-Metall Verbundstoff mit einer günstigen
Kombination von hoher Korrosionsbeständigkeit und Abschälfestigkeit, bestehend aus einem
Metallsubstrat und einer über eine Grundierschicht hiermit verbundenen Polyolefinschicht, dadurch
gekennzeichnet, daß die Grundierschicht aus
einer Kombination aus (A) einem Polyäthylen mit einem Sauerstoffgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%, einer
Verseifungszahl von 2 bis 200, einer Dichte von 0,90 bis 1,2 und einem durchschnittlichen Molekulargewicht
von 1000 bis 50 000 und (B) einem überzugsbildenden Grundharz mit einer um mindestens 0,1
höheren Dichte als das oxidierte Polyäthylen und mit Hydroxyl- und/oder Carbonylgruppen als funktioneilen
Gruppen in einer Konzentration von mindestens 1 Milliäquivalent/g besteht, wobei das
Mischgewichtsverhältnis von oxidiertem Polyäthylen (A) und Grundharz (B) innerhalb des folgenden
Bereiches liegt:
(A): (B) = 0,2:99,8 bis 45 :55,
wobei sich die Konzentrationen an oxidiertem Polyäthylen (A) und Grundharz (B) in der Grundierschicht
mit einem bestimmten Gradienten so ändern, daß das Grundharz (B) überwiegend an der Seite der
Oberfläche des Metallsubstrats und das oxidierte Polyäthylen (A) überwiegend an der Seite der
Oberfläche des Polyolefins verteilt sind.
2. Verfahren zur Herstellung einer Polyolefin-Metall-Verbundstruktur,
dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Metallsubstrat eine Grundierüberzugsmasse aufgetragen wird, welche durch Auflösung in einem
Mischlösungsmittel, welches aus mindestens zwei organischen Lösungsmitteln besteht, einer Kombination
(A) einem oxidierten Polyäthylen mit einem Sauerstoffgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%, einer
Verseifungszahl von 2 bis 200, einer Dichte von 0,90 bis 1,2 urd einem durchschnittlichen Molekulargewicht
von 1000 bis 50 000 und (B) einen überzugsbildenden Grundharzes mit einer um mindestens 0,1
höheren Dichte als das oxidierte Polyäthylen mit Hydroxyl- und/oder Carbonylgruppen als funktionellen
Gruppen in einer Konzentration von mindestens 1 Milliäquivalent/g gebildet wurde,
wobei das Mischungsgewichtsverhältnis an oxidiertem Polyäthylen (A) und Grundharz (B) innerhalb
des folgenden Bereiches liegt:
(A): (B) = 0,2 :99,8 bis 45 :55,
wobei die Differenz des Siedepunktes des einen Lösungsmittels (S 1) mit dem höchsten Siedepunkt
unter den das Mischlösungsmittel bildenden Lösungsmitteln und dem Siedepunkt des Lösungsmittels
(S 2) mit dem niedrigsten Siedepunkt unter den das Mischlösungsmittel bildenden Lösungsmitteln
mindestens 2O0C beträgt und jedes der Lösungsmittel
(S 1) und (S 2) in dem Mischlösungsmittel in einer Menge im Bereich von 10 bis 70 Gew.-°/o, bezogen
auf das gesamte Mischlösungsmittel vorliegt, der auf dem Metallsubstrat gebildete Überzug auf eine
höhere Temperatur als dem Schmelzpunkt des oxidierten Polyäthylens zur Abdampfung des Misch- *>5
lösungsmittel und Bildung einer Grundierschicht erhitzt wird und eine Polyolefinschicht auf dem
Metaiisubstrat über die Gruiiuiersciiichi unter
Anwendung von Wärme und Druck schmelzverbunden wird.
3. Verwendung des Polyolefm-Metall-Verbundstoffes
nach Anspruch 1, zur Herstellung von einem Verschluß bestehend aus einer aus einem Metallblech
gebildeten Verschlußschale, einer zumindest auf der Innenoberfläche der Verschlußschale ausgebildeten
Grundierschicht und einer Verschlußdichtung aus einem über der Grundierschicht aufgebrachten
Polyolefinschicht
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