NO177060B

NO177060B - Grunningsmiddel samt fremgangsmåte ved dets fremstilling og anvendelse derav

Info

Publication number: NO177060B
Application number: NO854684A
Authority: NO
Inventors: Richard L Brook
Original assignee: Thiokol Morton Inc
Priority date: 1984-12-13
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1995-04-03
Also published as: EP0191224B1; JPH086074B2; EP0191224A2; US5218029A; NO177060C; US5093399A; ATE105579T1; DK172455B1; DK576085A; EP0191224A3; DE3587822D1; DK576085D0; NO854684L; DE3587822T2; JPS61143418A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører grunningsmidler som er homogene, væskeformige, uherdede suspensjoner av adskilte partikler av en modifisert propylenpolymer i en filmdannende harpiks, og fremgangsmåter for fremstilling og anvendelse av disse grunningsmidler.

Grunningsmidler anvendes ofte for å binde et polypropylenlag til en rekke forskjellige substrater, inkludert forskjellige metaller. Disse grunningsmidler inneholder ofte partikler av en modifisert propylenpolymer i en organisk væske, slik som kerosen eller "Isopar", og innbefatter også enkelte ganger en filmdannende harpiks slik som en epoksyharpiks. Disse grunningsmidler er imidlertid forbundet med en rekke ulemper. F.eks., de som ikke inneholder den filmdannende harpiksen, kan ikke danne et jevnt belegg på den overflate som skal bindes, hvilket resulterer i dårlig binding. På den annen side, når den filmdannende harpiks anvendes, er den ofte uforenlig med det organiske oppløsningsmiddelet som inneholder den modifiserte propylenpolymeren, hvilket gjør det vanskelig, om ikke umulig, å innblande tilstrekkelig av de modifiserte propylenpolymerpartiklene i den filmdannende harpiks til å oppnå en brukbar grunningsmiddelblanding.

Det er nå uventet funnet at et grunningsmiddel bestående vesentlig av en homogen, væskeformig, uherdet suspensjon av adskilte partikler av en polargruppe-holdig modifisert propylenpolymer i et filmdannende harpiksmateriale, hvor partiklene har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse mindre enn 5 pm, og hvor grunningsmiddelet er vesentlig fritt for oppløsningsmiddel for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer, eliminerer ulempene som er forbundet med eksisterende benyttede grunningsmidler og tilveiebringer overlegne bindingsegenskaper.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et grunningsmiddel bestående i det vesentlige av en homogen, fluid, uherdet suspensjon av adskilte partikler av en polargruppeholdig, modifisert propylenpolymer i et filmdannende, termoherdende epoksyharpiksmateriale og et herdemiddel for epoksyharpiksen, hvor de modifiserte propylenpolymerpartiklene er tilstede i en mengde på minst 3 vekt-# basert på vekten av innholdet av ikke-flyktige stoffer i grunningsmidlet, kjennetegnet ved at propylenpolymerpartiklene har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse mindre enn 5 pm, og ved at grunningsmidlet inneholder mindre enn 5 % oppløsningsmiddel for den modifiserte propylenpolymeren, basert på vekten av nevnte polymer.

Et tilsynelatende tørt pulver kan omfatte fra 25 til 45$ adskilte, frittstrømmende, ikke-agglomererende partikler av en den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymeren og fra 55 til 75$ av et oppløsningsmiddel for et filmdannende harpiksmateriale, idet alle prosentandeler er beregnet på vekt basert på pulverets totalvekt.

Videre er det ifølge oppfinnelsen tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av et tilsynelatende tørt pulver omfattende 25-45$ partikler av en polargruppe-holdig modifisert propylenpolymer som har en partikkelstørrelse mindre enn 5 pm, og 55-75$ av et oppløsningsmiddel for en varmeherdende epoksyharpiks, idet alle prosentandeler er beregnet på vekt basert på pulverets totalvekt, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at

a. en polargruppe-holdig modifisert propylenpolymer oppløses ved en forhøyet temperatur i et oppløsningsmiddel for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer,

b. oppløsningen avkjøles for å utfelle partikler av den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer,

c. de utfelte partiklene oppsamles ved samtidig sentrifugering og sprøyting av partiklene med en væske som kan fjerne oppløsningsmiddelet fra partiklene og som også er et oppløsningsmiddel for en varmeherdende epoksyharpiks,

d. sentrifugeringen og sprøytingen fortsettes inntil vesentlig alt oppløsningsmiddel for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer har blitt fjernet fra partiklene, og

e. det resulterende pulveret oppsamles.

Ifølge oppfinnelsen anvedes foreliggende grunningsmiddel for binding av et polypropylenlag til et substrat.

For laminering av et polypropylenlag til et substrat, blir det således på substratet påført et grunningsmiddellag bestående vesentlig av en homogen, vaeskeformig, uherdet suspensjon av adskilte partikler av en polargruppe-holdig modifisert propylenpolymer i et filmdannende harpiksmateriale, idet partiklene har en gjennomsnittlig partikkel-størrelse på mindre enn 5 pm, og idet grunningsmiddelet er vesentlig fritt for oppløsningsmiddel for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer, herding av grunnings-middellaget, anbringelse av det således grunningsmiddelbehandlede substrat i kontakt med polypropylenlaget, og binding av det således dannede laminat ved å utsette laminatet for varme, trykk eller begge deler, inntil binding oppstår. Det tilveiebringe* også laminater fremstilt ved denne fremgangsmåten.

For binding av to gjenstander til hverandre foretas

a. anbringelse på overflaten til hver gjenstand av et lag av et grunningsmiddel bestående vesentlig av en homogen, vaeskeformig, uherdet suspensjon av adskilte partikler av en polargruppe-holdig, modifisert propylenpolymer i et filmdannende harpiksmateriale, hvor partiklene har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mindre enn 5 pm og er til

stede i en mengde på minst 3 vekt-# basert på det ikke-flyktige innhold i grunningsmiddelet, idet grunningsmiddelet er vesentlig fritt for oppløsningsmiddel for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer;

b. herding av de således dannede grunningsmiddellag; og c. binding av gjenstander ved å bringe de to herdede grunningsmiddellag i kontakt med hverandre og anvendelse av varme, trykk eller begge deler inntil binding oppstår.

Polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymerer egnet for bruk i foreliggende oppfinnelse er polymerer oppnådd ved innføring av en polar gruppe i en propylenpolymer ved hjelp av en eller annen hensiktsmessig metode. De "polare gruppene" som inkorporeres i den modifiserte propylenpolymeren innbefatter f.eks. atomer eller atomgrupper som har god affinitet for en epoksyharpiks eller et annet filmdannende harpiksmateriale. Den foretrukne, polare gruppe er maleinsyreanhydrid.

Mengden av polare grupper i den modifiserte propylenpolymer må være tilstrekkelig til å gi adhesjon mellom den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer og det filmdannende harpiksmaterialet i grunningsmiddelet når grunningsmiddelet herdes. Det er ingen kritisk øvre grense når det gjelder mengden av polare grupper på propylenpolymeren, skjønt dersom denne mengde blir for høy, vil de mekaniske egenskapene til den modifiserte propylenpolymeren forringes til det punkt hvor polymeren ikke lenger oppfører seg som en propylenpolymer. En spesielt egnet polar gruppe som er nyttig ved utførelsen av foreliggende oppfinnelse, er en maleinsyre-anhydridgruppe.

De foretrukne polargruppe-holdige, modifiserte propylenpolymerene, dvs. maleinsyreanhydrid-modifiserte propylenpolymerer, er kommersielt tilgjengelige, f.eks. under varebetegnelsen "Hercoprime".

De polargruppe-holdige, modifiserte propylenpolymerene anvendes i foreliggende grunningsmidler i form av adskilte, vesentlige sfæriske partikler som har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mindre enn 5 pm. Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes en særlig foretrukken fremgangsmåte for fremstilling av disse partiklene. Ifølge dette trekk oppløses den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymeren ved en forhøyet temperatur i et normalt vaeskeformig organisk materiale som er et oppløsningsmiddel for den modifiserte propylenpolymeren. Den her benyttede betegnelse "oppløsningsmiddel" refererer til normalt væskeformige organiske materialer som kan oppløse den modifiserte propylenpolymeren. Vanligvis kan en slik oppløsning oppnås bare ved forhøyede temperaturer. Den her benyttede betegnelse "oppløsningsmiddel" refererer til disse væskeformige organiske materialene både når de benyttes under forhold som bevirker oppløsning av polymeren, f.eks. forhøyet temperatur, eller under forhold som ikke bevirker at polymeren oppløses, f.eks. romtemperatur. Eksempler på oppløsningsmidler for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymeren innbefatter, men er ikke begrenset til, paraffin-hydrokarboner, aromatiske hydrokarboner og halogenerte hydrokarboner. Foretrukne oppløsningmidler innbefatter n-dekan, heksadekan, klorbenzen, cykloheksan, xylen (blandet), n-heptan, "Isopar H" og "Isopar M" (blandinger av isoparaffiniske hydrokarboner), og "Solvesso 150" (en blanding av aromatiske hydrokarboner). Normalt vil den modifiserte propylenpolymeren oppløses i oppløsningsmiddelet ved den temperatur som er akkurat høy nok til å bevirke at den modifiserte propylenpolymeren oppløses. Denne temperaturen kan variere avhengig av det spesielt benyttede oppløsningsmiddel, idet ca. 120°C er den nødvendige temperatur for det foretrukne oppløsnings-middel, "Isopar M". Som nevnt nedenfor kan for sterk oppvarming av oppløsningsmiddelet under oppløsning resultere i uønskede partikkelstørrelser for den omkrystalliserte, moifiserte propylenpolymeren.

Den modifiserte propylenpolymeren oppløses i det varme oppløsningsmiddelet til en konsentrasjon fra ca. 1 til ca. 15$, fortrinnsvis fra ca. 5 til ca. 10$. Konsentrasjoner høyere enn ca. 15$ vil ikke gi partikler i det ønskede partikkelstørrelsesområdet. Etter at den modifiserte propylenpolymeren er fullstendig oppløst, avkjøles den resulterende oppløsning på rolig måte til romtemperatur, hvilket forårsaker at den modifiserte propylenpolymeren omkrystalliserer i form av partikler.

Det er i denne forbindelse viktig å bemerke at størrelsen på partiklene som resulterer fra fremgangsmåten ovenfor, er avhengig av en rekke faktorer, hovedsakelig temperaturen på oppløsningsmiddelet og konsentrasjonen av den modifiserte propylenpolymeren i oppløsningsmiddelet. F.eks. oppnås de små partikkelstørrelsene (5 pm og mindre) i oppfinnelsen ved oppvarming av oppløsningsmiddelet bare så mye som det er nødvendig for å oppløse den modifiserte propylenpolymeren. Oppvarming av oppløsningsmiddelet til høyere temperaturer har tendens til å resultere i at færre større partikler dannes. Dersom f.eks. "Isopar M" er oppløsningsmiddelet, vil oppvarming av oppløsningsmiddelet til ca. 120°C gi partikler i det ønskede området, mens temperaturer over ca. 142°C gir partikler som er for store.

En annen faktor som regulerer partikkelstørrelse, er konsentrasjonen av den modifiserte propylenpolymer i den varme oppløsningen. I en viss grad er effektene av konsentrasjon på partikkelstørrelse uavhengig av temperaturen på oppløsningsmiddelet. F.eks., dersom i det ovenfor omtalte eksempel "Isopar M" befinner seg ved den foretrukne temperatur på 120°C, men konsentrasjonen befinner seg over ca. 15$, er "partiklene" som dannes ved avkjøling, så nær hverandre (dvs. mange partikler inneholdes i et relativt lite volum av oppløsningsmiddel) at partiklene vil agglomerere og "sammen-klumpes" til et halvfast materiale istedenfor å bli som adskilte partikler. Ved lavere konsentrasjoner blir imidlertid de små partiklene som dannes ved avkjøling, dispergert tilstrekkelig i et relativt stort volum av oppløsningsmiddel slik at agglomerering holdes til et minimum.

De omkrystalliserte partiklene oppnådd ved den ovenfor beskrevne metoden oppsamles deretter og underkastes skjærpåvirkning (for å separere svakt agglomererte partikler) for dannelse av en dispersjon av partiklene i det nå kjølige oppløsningsmiddel. Denne dispersjon må filtreres for å fjerne oppløsningsmiddelet, og partiklene oppsamles i form av et tydeligvis tørt, frittstrømmende pulver.

Man støter på betydelige vanskeligheter ved forsøk på å fjerne oppløsningsmiddelet fra partiklene til lave nivåer. Standard filtreringsteknikker viste seg ineffektive for fjerning av oppløsningsmiddelet til de lave nivåene som er nødvendig ved foreliggende oppfinnelse. Selv sentrifugering ga ikke tilstrekkelig separering av oppløsningsmiddelet fra partiklene. Til slutt ble det oppdaget at dersom partiklene ble sentrifugert i en trommel og samtidig påsprøytet en væske som kunne fjerne oppløsningsmiddelet fra partiklene, og denne metoden ble fortsatt eller gjentatt inntil den ønskede mengde oppløsningsmiddel var separert fra partiklene, ble det oppnådd et pulver som var vesentlig fritt for oppløsnings-middel for den modifiserte propylenpolymeren. Med den her benyttede betegnelse "vesentlig fri for oppløsningsmiddel for nevnte polargruppe-holdige, modifiserte propylenpolymer" menes at middelet inneholder mindre enn fra ca. 3 til 5% oppløsningsmiddel for den modifiserte propylenpolymer basert på vekten av den modifiserte propylenpolymer.

Væsken som kan fjerne oppløsningsmiddelet fra partiklene, kan også tilsettes til oppløsningsmiddel/partikkel-dispersjonen etter omkrystallisering av partiklene, men før sentrifugering av dispersjonen. Dette tillater at oppløsningsmiddelet kan fjernes fra partiklene ved en mye større hastighet, muligens to til tre ganger hurtigere enn uten at en slik væske er til stede.

Ved fremstilling av den modifiserte propylenpolymer i overensstemmelse med den ovenfor "beskrevne fremgangsmåte kan det fremstilles et tydeligvis tørt, frittstrømmende pulver som er vesentlig fritt for oppløsningsmiddel for den modifiserte propylenpolymer. Det ble imidlertid temmelig uventet funnet at det resulterende pulver, skjønt det har et tørt utseende, faktisk inneholder en vesentlig mengde av væsken benyttet for å fjerne eller fortrenge oppløsnings-middelet fra den modifiserte propylenpolymer. Som illustra-sjon, et typisk produkt som inneholdt ca. 15 vekt-$ modifisert propylenpolymer og 85 vekt-$ oppløsningsmiddel for polymeren før sentrifugering og påsprøyting, ga et pulver-formig sluttprodukt som var ca. 40 vekt-$ modifisert propylenpolymer, bare ca. 3 vekt-$ oppløsningsmiddel for harpiksen, og temmelig uventet 57 vekt-$ av væsken benyttet for å fjerne polymer-oppløsningsmiddelet.

Mens pulveret oppnådd ved fremgangsmåten ovenfor kunne tørkes for å fjerne væsken benyttet for fjerning av polymer-oppløsningsmiddelet, kan det være særlig fordelaktig å la denne væsken forbli en del av pulversystemet. F.eks., dersom det er meningen at pulveret fremstilt ved den ovenfor angitte fremgangsmåte skal dispergeres i et filmdannende harpiksmateriale, så kan væsken benyttet for.å fjerne polymer-opp-løsningsmiddelet velges slik at det ikke bare vil fjerne polymer-oppløsningsmiddelet, men også vil være et opp-løsningsmiddel for det filmdannende harpiksmaterialet. Tilstedeværelsen av denne væske i pulversystemet fremmer sterkt pulverets evne til å dispergeres i det filmdannende harpiksmaterialet sammenlignet med modifiserte propylenpolymer-pulvere som ikke inneholder en slik væske. Tilstedeværelsen av væsken i pulveret reduserer også støvdannelse som ellers ville være en potensiell sikkerhetsrisiko.

Eksempler på væsker som kan benyttes for å fjerne polymer-oppløsningsmiddelet innbefatter, men er ikke begrenset til, metyletylketon (MEK), cykloheksanon og lignende.

Som nevnt ovenfor, er pulveret fremstilt ved foreliggende fremgangsmåte vesentlig fritt for oppløsningsmiddel for den modifiserte propylenpolymer. Dette resulterer i flere fordeler i forhold til modifiserte propylenpolymerpulvere eller -partikler som er dispergert i oppløsningsmiddel for polymeren eller som inneholder vesentlige mengder av et slikt oppløsningsmiddel, dvs. mer enn ca. 5$. Tilstedeværelsen av vesentlige mengder av slike oppløsningsmidler kan lede til flere problemer slik som uforenlighet med det filmdannende harpiksmaterialet eller andre komponenter benyttet i et grunningsmiddel inneholdende pulveret. Videre, dersom en større mengde av oppløsningsmiddelet for den modifiserte propylenpolymeren er til stede i grunningsmiddelet når det herdes ved forhøyet temperatur, kan luftforurensnings-problemet resultere fra frigjøringen av oppløsningsmiddelet. Disse problemer unngås eller overkommes av pulverene fremstilt ved foreliggende fremgangsmåte, fordi de er vesentlig frie for slike oppløsningsmidler. Denne fordel er særlig stor når det er ønskelig å innføre større mengder av modifiserte propylenpolymerpartikler i et filmdannende harpiksmateriale. Hittil har det vært nødvendig å innføre større mengder polymer-oppløsningsmiddel i det filmdannende harpiksmateriale sammen med partiklene. Større mengder av polymer-oppløsningsmiddel er imidlertid ofte uforenlig med det filmdannende harpiksmateriale, hvilket kan forårsake separering av materialene.

Mangelen på polymer-oppløsningsmiddel i pulverene i foreliggende oppfinnelse leder også til flere økonomiske fordeler i forhold til de systemer som krever at store mengder av oppløsningsmiddelet er til stede. F.eks., fremgangsmåten hvorved pulverene ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilles, tillater at oppløsningsmiddelet kan resirkuleres istedenfor bare å gå tapt ved fordampning ved herding. Videre blir forsendelses- og håndteringsomkostninger vesentlig redusert, fordi større mengder oppløsningsmiddel ikke behøver å håndteres og forsendes sammen med pulveret.

Partiklene av polargruppe-holdig modifisert propylenpolymer egnet for grunningsmiddelet ifølge foreliggende oppfinnelse, fremstilles fra den beskrevne modifiserte propylenpolymer ved den ovenfor omtalte fremgangsmåte, og har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mindre enn 5 pm. Det er temmelig uventet funnet at for en fastsatt mengde modifisert propylenpolymer i grunningsmidler, resulterer mindre partikkel-størrelse for den modifiserte propylenpolymer i dramatisk forøket bindingsstyrke når grunningsmiddelet anvendes for å binde et polypropylenlag til et substrat. Det er også observert at større partikler (dvs. større enn ca. 5 pm) muligens ikke gir et ensartet lag når grunningsmiddelet påføres på overflatene som skal bindes, og deretter herdes, med en følgelig nedgang i binding-ytelsesevne.

Det er nå oppdaget at små partikkelstørrelser,dvs. mindre enn 5 pm, gir grunningsmidler som danner et ensartet eller jevnt lag på overflaten som skal bindes og fremmer bindingsstyrke. Som nevnt ovenfor gir disse små partikkelstørrelsene grunningsmidler som, ved en fastsatt mengde modifisert propylenpolymer, har bedre bindingsstyrke enn grunningsmidler inneholdende større partikler. En annen nyttevirkning av de mindre partikkelstørrelsene er at bindingsstyrker ekvivalent med dem som oppnås med større partikler kan oppnås med en mindre mengde av modifisert propylenpolymer med liten partikkelstørrelse.

De filmdannende harpiksmaterialer som er nyttige i foreliggende grunningsmidler er termoherdende epoksyharpikser. De epoksyharpikser som er nyttige i foreliggende oppfinnelse, er polymere reaksjons-produkter av polyfunksjonelle halogenhydriner med flerverdige alkoholer, f.eks. flerverdige fenoler. En typisk epoksyharpiks som er nyttig i foreliggende grunningsmidler, har s t ruktur forme1en:

hvor n representerer antall kondenserte molekyler. Typiske polyfunksjonelle halogenhydriner er epiklorhydrin, glycerol-diklorhydrin, og lignende. Typiske flerverdige fenoler er resorcinol og en 2,2-bis(4-hydroksyfenyl)alkan, hvor den sistnevnte resulterer fra kondensasjonen av fenoler med aldehyder og ketoner, inkludert formaldehyd, acetaldehyd, propionaldehyd, aceton, metyletylketon, og lignende, hvilket resulterer i slike forbindelser som 2,2-bis(4-hydroksyfenyl)-propan og lignende forbindelser.

Epoksyharpiksene som er nyttige i foreliggende oppfinnelse krever vanligvis et herdemiddel som forårsaker kryssbinding av harpiksen ved herding. En rekke forskjellige av disse herdemidlene er kjente innen epoksyharpiks-teknikken, og faller generelt i kategoriene polyfunksjonelle primære og sekundære aminer, to-basiske syrer og syreanhydrider, karboksylsyreamider, metyolerte melaminer, blokkerte isocyanater, dicyandiamid og dets derivater, karboksylsyre-dihydrasider, imidazolin, imidazol, og salter av imidazolin eller imidazol. Eksempler på disse herdemidler innbefatter, men er ikke begrenset til, dietylentriamin, dietylamino-propylamin, adipinsyre, sebacinsyre, ftalsyre, trimelitin-syre , maleinsyreanhydrid, ftalsyreanhydrid, trimellitinsyre-anhydrid, itakonsyreanhydrid, tetrahydroftalsyreanhydrid, pyromellitinsyreanhydrid, addisjonsproduktet av dimerinsyre med trietylentetramin, metylforetret heksametylolmelanin, epsilon-kaprolaktam-blokkert isoforondiisocyanat, kresol-blokkert tolylendiisocyanat-trimetylolpropan-addukt, 2,6-xylenylbiguanid og adipinsyredihydrazid.

Mengden av herdemiddel som er nødvendig, kan variere sterkt avhengig av den spesielle epoksyharpiks og herdemiddel som benyttes. Denne mengde vil imidlertid avhenge av to faktorer. Den første er graden av ønsket herding og den andre er den ønskede herdehastighet.

Det antas at når grunningsmidler ifølge oppfinnelsen belegges på et substrat, så migrerer de modifiserte propylenpolymerpartiklene til overflaten av den filmdannende harpiks hvor de ved oppvarming smelter og danner et kontinuerlig, ensartet lag av modifisert propylenpolymer. Det er derfor vesentlig at den filmdannende harpiks ikke herder før partiklene kan nå overflaten av harpikslaget, for dersom dette var tilfellet, ville partiklene fanges i den herdede harpiksen og hindre deres kontakt med ethvert materiale som senere påføres det belagte substrat. Således må herdemiddelet og den benyttede mengde velges slik at herdehastigheten er langsom nok til å tillate at vesentlig alle modifiserte propylenpartikler når overflaten til beleggingslaget før herding av den filmdannende harpiks. I denne henseende er de såkalte "latente" herdemidler særlig fordelaktige fordi de hindrer for tidlig herding av harpiksen.

De modifiserte propylenpolymerpartiklene kan tilsettes til det filmdannende harpiksmaterialet ved enkel innrøring av partiklene i det filmdannende harpiksmaterialet, under anvendelse av f.eks. konvensjonelt utstyr for blanding av mal ing.

Vanligvis benyttes de modifiserte propylenpolymerpartiklene i foreliggende grunningsmidler i en mengde som vil gi et ensartet, kontinuerlig lag av modifisert propylenpolymer ved overflaten av det herdede grunningsmiddellag. Men» denne minimummengde varierer med partikkelstørrelse, vil den generelt være minst 3 vekt-$ basert på innholdet av ikke-flyktige stoffer i grunningsmiddelet. Mengder større enn 30$ gir flere fordeler slik som evne til å binde to metalloverf later uten bruk av et mellomliggende polypropylenlag. En uventet fordel som tilveiebringes gjennom foreliggende oppfinnelse, er at foreliggende modifiserte propylenpolymerpulvere så lett dispergeres i det filmdannende harpiksmaterialet at meget høye konsentrasjoner av pulvere i det filmdannende harpiksmateriale kan oppnås. Således kan grunningsmidler inneholdende så mye som 50$ eller mer av modifisert propylenpolymerpulver, lett fremstilles. Disse store konsentrasjoner av modifisert propylenpolymer er særlig ønsket når grunningsmiddelet anvendes for å binde to substrater uten bruk av et mellomliggende polypropylenlag eller når grunningsmiddelet anvendes ganske enkelt for å tilveiebringe et kjemisk resistent belegg av modifisert propylenpolymer på overflaten av et substrat.

Det er ingen kritisk øvre grense for mengden av modifisert propylenpolymer i foreliggende grunningsmidler, idet den maksimale mengde bare bestemmes av den mengde av modifisert propylenpolymer som vil dispergeres i den filmdannende harpiks og fremdeles gi et grunningsmiddel som kan belegges på og bindes til et substrat.

Grunningsmidlene anvendes i overensstemmelse med oppfinnelsen ved å belegge dem på et substrat, oppvarming av grunnings-middelbelegget ved en forhøyet temperatur inntil de modifiserte propylenpolymerpartiklene smelter og danner et ensartet, kontinuerlig lag på overflaten av grunningsmiddelet, og deretter herding av det filmdannende harpiksmateriale. (Denne fullstendige fremgangsmåte omtales i foreliggende sammenheng ganske enkelt som "herding" av grunningsmiddelet). Den temperatur til hvilken grunningsmiddelet oppvarmes, kan variere noe, men må være i det minste høy nok til å forårsake at de modifiserte propylenpolymerpartiklene smelter. Vanligvis vil denne temperatur være i området 193-207°C.

Foreliggende grunningsmidler er primært nyttige for binding av en polypropylenoverflate til et substrat. Substratet kan være et hvilket som helst materiale, til hvilket den filmdannende harpiks vil bindes, og som vil motstå den temperatur som skal til for å herde grunningsmiddelet. Nyttige substratmaterialer innbefatter, men er ikke begrenset til, tre, glass, metaller og mange plaster.

De ovenfor omtalte laminater kan fremstilles ved påføring av et lag av foreliggende grunningsmiddel på overflaten av et substratlag, herding av grunningsmiddelet og anbringelse av det således grunningsmiddelbehandlede substratlag i kontakt med laget til hvilket det skal bindes (polypropylen eller en annen grunningsmiddelbehandlet overflate) og binding av de to lagene ved tilføring av varme og trykk til det således dannede laminat inntil binding oppstår.

Særlig nyttige laminater kan fremstilles ved binding av to substratlag sammen ved hjelp av et mellomliggende lag av polypropylen. Et slikt "sandwich" fremstilles ved belegging av en overflate av substratlaget med et lag av foreliggende grunningsmiddel, herding av hvert grunningsmiddellag, anbringelse av polypropylenlaget mellom de grunningsmiddelbehandlede substratlag (med det herdede grunningsmiddellag på hvert substrat vendende mot polypropylenlaget) og binding av de grunningsmiddelbehandlede substrater til polypropylenlaget .

Et alternativ til substrat-polypropylen-substrat-"sandwich"-materialet tilveiebringes ved ganske enkelt å belegge en overflate av hvert substratlag med et lag av foreliggende grunningsmiddel, herding av grunningsmiddelet (som danner et overflatelag av modifisert propylenpolymer på hvert substrat (og binding av de to substratlagene) med de grunningsmiddelbehandlede overflater vendende mot hverandre (direkte til hverandre). Mens dette alternativ ikke gir bindingsstyrker så høye som når et mellomliggende lag av polypropylen anvendes, gir det tilstrekkelig bindingsstyrke for noen anvendelser, f.eks. binding av emballasjefilmer eller fremstilling av avrivbare bånd, og eliminerer behovet for det mellomliggende polypropylenlag.

Eksempel 1

Et maleinsyreanhydrid-modifisert polypropylenpulver ("Hercoprime A") tilsettes til "Isopar M" (et isoparaffinisk oppløsningsmiddel) som deretter oppvarmes til ca. 135-142°C. Den resulterende blanding holdes ved denne temperatur inntil all maleinsyreanhydrid-modifisert polypropylen oppløses. Den resulterende oppløsning helles deretter på et beveget, avkjølt belte av rustfritt stål og etterlates på beltet inntil det avkjøles til ca. 49-70°C. I løpet av denne tid omkrystalliseres den maleinsyreanhydrid-modifiserte polypropylen i nevnte "Isopar M". Det resulterende produkt skrapes av beltet i form av svakt agglomererte partikler av maleinsyreanhydrid-modifisert polypropylen dispergert i "Isopar M". Dette produkt underkastes deretter skjærpåvirkning og fluidisering og homogeniseres (Gaulin homogenisator, 210,9-281 kg/cm<2>) for å bryte opp de agglomererte partiklene. Faststoffinnholdet i det resulterende produkt justeres deretter til et ønsket nivå, og produktet homogeniseres på nytt, hvilket resulterer i et produkt som har vesentlig adskilte partikler av den modifiserte polypropylen

(gjennomsnittlig partikkelstørrelse mindre enn 5 pm)

dispergert i "Isopar M" som har en viskositet (Brookfield) på ca. 100-300 centipoise og er ca. 15$ faststoff.

En trommel med produktet ovenfor anbringes i en holdetank og agiteres for å hindre sedimentering av partiklene. Omkring halvparten av dette produkt sentrifugeres deretter i en Tolhurst-sentrifuge (trommel med diamater på 91,4 cm) som er foret med en tung, tett vevet filterpse. Etter ca. 40 minutters sentrifugering er filterkaken hvit, og filtratet kommer ut av maskinen i en hastighet på ca. 156 g/min. Etter omkring 50 min. har ca. 34,2 kg "Isopar M" blitt oppsamlet. Filterkaken sprøytes deretter med ca. 7,7 kg metyletylketon (MEK) og sentrifugeres inntil hastigheten for filtratfjerning avtar til en ubetydelig strøm. Filterkaken sprøytes deretter igjen med MEK (ca. 7,3 kg) og roteres inntil hastigheten for"" filtratfjerning avtar til en ubetydelig strøm. Den resulterende filterkake har en tykkelse på ca. 60 mm med et tørt bånd på ca. 45 mm på innsiden av kaken og et mørkere, fuktig bånd på ca. 15 mm på den ytre delen av filterkaken.

Eksempel 2

Resten i trommelen av "Isopar M"/modifisert polypropylen-produkt benyttet i eksempel 1 sentrifugeres ved først å tilsette 45,4 kg MEK til dette produkt og blande inntil ensartethet. Den resulterende blanding anbringes deretter i sentrifugen og roteres ved ca. 700 omdr./min. Den resulterende filterkaken sprøytes to ganger med MEK på samme måte som den første gangen. Ved fullført sentrifuger ing undersøkes filterkaken, og det observeres et mørkt, ytre bånd av materiale med en tykkelse på ca. 1 cm hvor resten av materialet er tørt og snehvitt. Den tørre delen av filterkaken testes med henblikk på faststoffinnhold og finnes derved å inneholde ca. 41,5$ faststoff og, skjønt tilsynelatende tørr, ca. 58,5$ oppløsningsmiddel. GC-analyse indikerer at den "tørre" filterkaken omfatter ca. 53,1$ MEK, ca. 4,7$ "Isopar M" og ca. 42,2$ modifisert polypropylen.

Eksempel 3

Et grunningsmiddel fremstilles fra det "tørre", snehvite produkt fra eksempel 2 som er 53,1$ MEK, 4,7$ "Isopar M" og 42,2$ modifisert polypropylen. Grunningsmiddelet inneholder

22,5 g snehvit filterkake

84,0 g av en oppløsning av aminoplast-herdet bisfenol A epoksy-

harpiks ("R-287"-epoksyharpiks )

36,7 g MEK

Det resulterende grunningsmiddel inneholder 33$ faststoff. Grunningsmiddelet påføres på 2 rene 2,5 cm brede aluminium (0,64 mm) bånd og brennes i en ovn ved ca. 204,4°C i ca. 2 min. for å herde grunningsmiddelet. Et laminat dannes deretter ved påføring av et aluminiumbånd på hver side av en 1,27 mm tykk strimmel av EPDM-modifisert polypropylen med den grunningsmiddelbehandlede overlaten til aluminiumbåndet vendende mot polypropylen-"kjernen". Det resulterende laminat presses deretter sammen ved ca. 198,9°C ved et trykk på ca. 0,37-0,70 kg/cm<2> i ca. 1 min. Avr i vningstyrken for det resulterende bundede laminat er meget høy, idet svikt oppstår ca. 0,25 mm inn i nevnte 1,27 mm polypropylen-kjerne. Verdiene for avrivningsstyrke varierer mellom ca. 18,75 og 21,97 kg/lineær centimeter. Svikt er 100$ kohesiv.

Eksempel 4

Et grunningsmiddel fremstilles ved å anbringe følgende bestanddeler i en passende beholder: 1162,8 g av en oppløsning (43$ faststoff) av aminoplast-herdet bisfenol A epoksyharpiks ("R-287"-epoksyharpiks

1184 g modifisert polypropylen-filterkake fremstilt som i eksempel 2 (42,2$ faststoff)

682,4 g MEK

<y>tterligere 90 g MEK tilsettes til beholderen, og den resulterende blanding utsettes for skjærpåvirkning inntilden er homogen. Blandingen føres deretter en gang gjennom en Gaulin-homogenisator.

Det resulterende grunningsmiddel påføres med en stav viklet med nr. 13 tråd på en overflate av hver av to stykker ren 0,10 mm aluminiumfolie. Begge stykker av belagt folie brennes deretter ved ca. 207,2°C i ca. 2 min. Et foliestykke anbringes deretter oppå det andre med de belagte overflater vendende mot hverandre, og de to foliestykkene bindes ved sammenpressing ved et trykk på ca. 2,8 kg/cm<2> og en temperatur på ca. 218,3°C i ca. 2,5 sek. Det resulterende laminat har en avrivningstyrke på ca. 1102,6-1181,1 g/cm.

Grunningsmiddelet påføres også på 0,33 m aluminiumfolie med en stav viklet med nr. 21 tråd. Den således belagte folie brennes deretter i ca. 2 minutter ved ca. 207,2°C. Strimler med en bredde på 2,5 cm og lengde på 7,5 cm skjæres ut av folien og varmeforsegles (grunningsmiddelbehandlede overflater vendende mot hverandre) ved ca. 215,6°C, 2,8 kg/cm trykk i ca. 2,5 sek. De resulterende laminater testes i en Instrommodell 1123 ved en innspenningsseparering på 2,5 cm/min. og en full skala-belastning på 9,1 kg. Resultatene er som følger:

Claims

1. Grunningsmiddel bestående i det vesentlige av en homogen, fluid, uherdet suspensjon av adskilte partikler av en polargruppeholdig, modifisert propylenpolymer i et filmdannende, termoherdende epoksyharpiksmateriale og et herdemiddel for epoksyharpiksen, hvor de modifiserte propylenpolymerpartiklene er tilstede i en mengde på minst 3 vekt-$ basert på vekten av innholdet av ikke-flyktige stoffer i grunningsmidlet, karakterisert ved at propylenpolymerpartiklene har en gjennomsnittlig partikkel-størrelse mindre enn 5 pm, og ved at grunningsmidlet inneholder mindre enn 5 % oppløsningsmiddel for den modifiserte propylenpolymeren, basert på vekten av nevnte polymer.

2. Grunningsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer er maleinsyreanhydrid-modifisert polypropylen.

3. Grunningsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at partiklene utgjør minst 40 vekt-$ basert på vekten av innholdet av ikke-flyktige stoffer i grunningsmiddelet.

4. Grunningsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at epoksyharpiksen har strukturformelen hvor n representerer antall kondenserte molekyler.

5 . Fremgangsmåte for fremstilling av et tilsynelatende tørt pulver omfattende 25-45$ partikler av en polargruppe-holdig modifisert propylenpolymer som har en partikkelstørrelse mindre enn 5 pm, og 55-75$ av et oppløsningsmiddel for en varmeherdende epoksyharpiks, idet alle prosentandeler er beregnet på vekt basert på pulverets totalvekt, karakterisert ved at a. en polargruppe-holdig modifisert propylenpolymer oppløses ved en forhøyet temperatur i et oppløsningsmiddel for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer, b. oppløsningen avkjøles for å utfelle partikler av den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer, c. de utfelte partiklene oppsamles ved samtidig sentrifugering og sprøyting av partiklene med en væske som kan fjerne oppløsningsmiddelet fra partiklene og som også er et oppløsningsmiddel for en varmeherdende epoksyharpiks, d. sentrifugeringen og sprøytingen fortsettes inntil vesentlig alt oppløsningsmiddel for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer har blitt fjernet fra partiklene, og e. det resulterende pulveret oppsamles.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at oppløsningsmiddelet for den polargruppe-holdige modifiserte propylenpolymer er en blanding av isoparaffiniske hydrokarboner.

7. Anvendelse av grunningsmidlet ifølge krav 1-4, for binding av et polypropylenlag til et substrat.