DE2118580C3

DE2118580C3 - Verbessern der Klebfähigkeit von Oberflachen polymerer Kunststoffe

Info

Publication number: DE2118580C3
Application number: DE2118580A
Authority: DE
Inventors: Wladimir A. Orlow; Ekaterina E. Rostowzewa; Wra D. Sajzewa; Wiktor A. Sinizyn
Original assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOWATEL'SKIJ INSTITUT RESINOWOJ PROMYSCHLENNOSTI MOSKAU
Current assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOWATEL'SKIJ INSTITUT RESINOWOJ PROMYSCHLENNOSTI MOSKAU
Priority date: 1970-07-15
Filing date: 1971-04-16
Publication date: 1974-11-21
Also published as: US3869303A; DE2118580A1; DE2118580B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Klebfähigkeit von Oberflächen polymerer Kunststoffe durch Vorbehandeln der Oberflächen vor dem Verkleben der polymeren Werkstoffe miteinander oder mit anderen Werkstoffen, wie Metall, Holz, glasfaserverstärkten Kunststoffen oder Glas.

Bekannt sind Verfahren zur entsprechenden Vorbehandlung der Oberflächen polymerer Kunststoffe mit wäßrigen mineralsauren Lösungen eines anorganischen Oxydationsmittels oder mit wäßrigen Mischungen von Schwefel- und Chromsäuren mit einem Oxydationsmittel (s. USA.-Patentschrift 3 317 330; D. A. Kardaschov »Synthetische Klebstoffe« (russ.), Moskau, Chemie-Verlag, 1968, S. 387). Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die benutzten Vorbehandlungslösungen einen hohen Gehalt an Minera'säure(10bis98%)undauchan Oxydationsmitteln aufweisen, wodurch eine starke Herabsetzung der Festigkeit der behandelten Kunststoffe eintritt, während die durch Reinigung der Oberflächen der polymeren Kunststoffe von den Säuren bedingten Schwierigkeiten dazu führen, daß auch die Adhäsionseigenschaften der polymeren Kunststoffe verschlechtert werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Beseitigung der genannten Nachteile durch eine sehr starke Herabsetzung des Gehalts der Behandlungslösung an Oxydationsmitteln und Mineralsäure.

Erfindungsgegenstand ist die Verwendung von wäßrigen, mineralsauren Lösungen anorganischer Oxydationsmittel, die außer 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent Oxydationsmittel und 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Mineralsäure zusätzlich 0,75 bis 2,25 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Chlorids, Bromids oder Jodids enthalten zur Behandlung der Oberflächen polymerer Kunststoffe zum Verbessern ihrer Klebfähigkeit.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Ausgangskonzenlration der Mineralsäure auf 2,5% und auch diejenige des Oxydationsmittels in der Lösung zu vermindern, wodurch die Vorbehandlung nicht nur wesentlich verbilligt wird, sondern auch die ursprüngliche Festigkeit des zu bearbeitenden Kunststoffes erhalten bleibt. Außerdem wird die Behandlungszeit, die zur Erzielung erforderlicher Adhäsionseigenschaften der polymeren Kunststoffe notwendig ist, — in Einzelfällen bis 5 Sekunden — verkürzt sowie die Haftfestigkeit der Verklebungen verbessert.

Nach dem neuen Verfahren können Oberflächen verschiedenster polymerer Kunststoffe, beispielsweise solcher auf der Grundlage von Polymeren, wie Polyamiden und Polystyrol, sowie von Natur- und Synthesekautsohuken, darunter Polyisopren- und Butu-

, dien-Styrol-Kautschuk, behandelt werden.

Als anorganische Oxydationsmittel können z. B. Kaliurodichromat, Kaliumbromat, Kaliumpermanganat und Natriumperchlorat, als wasserlösliche Halogenide z. B. Natrium- und Kaliumbromid, Natrium- und Kaliumchlorid, Kaliumiodid und Zinkbromid

ίο verwendet werden.

Das eröndungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise wie folgt durchgeführt:

In die zubereitete wäßrige Lösung von Mineralsäure, Oxydationsmittel und Halogenid wird der zu

ij behandelnde polymere Kunststoff 5 bis 120 Sekunden langeingetaucht Die Haltezeit hängt von der Natur des polymeren Kunststoffes und von der Zusammensetzung der Behandlungslösung ab. Nach A'jlauf der genannten Haltezeit wird der vorbehandelte Kunst-

stoff mit Wasser abgespült und bei Raumtemperatur oder unter Erwärmen bei höchstens 90° C getrocknet. Zwecks Verklebung der vorbehandelten polymeren Kunststoffe miteinander oder mit anderen Werkstoffen verwendet man vorzugsweise Kleblösungen

auf der Grundlage von Kautschuk, wie z. B. Butadien-Acrylnitril-, Polyurethan- oder chloriertem Chloroprenkautschuk mit mindestens 70% Chlorgehalt, gegebenenfalls in Kombination mit Phenolformaldehyd-, Epoxydharzen und anderen Harzen.

Die Verklebung erfolgt nach bekannten Methoden durch Heiß- oder Kaltverkleben. Zur Verklebung dienen insbesondere 10- bis 40% ige Lösungen von Klebmischungen in organischen Lösungsmitteln, wie Toluol- oder Äthylacetat, — beispielsweise Kompo-

sitionen mit 10 Gewichtsprozent Trockenstoff — folgender Zusammensetzung:

Butadien-Acrylnitril-Kautschuk ^Ge*^ithlsP^r<*^enI

mit 25—50% Acrylnitril 4,53

MgO 0.15—0,45

ZnO 0,15—0,45

Dibutylsebacat 0,22—0,45

p-tert.-Phenol-Formaldehydharz.. 0,68—2,25

SiO₂ 0.45 — 1,80

Chlorierter Chloroprenkautschuk

mit 64 Molprozent Cl 3,60—18,0

Triaminotriphenylmethan 0,22—0,98

Die Verklebung erfolgt bei Raumtemperatur. Nach-

dem man die verklebten Werkstoffe im Laufe von 1 bis 3 Tagen bei Raumtemperatur gehalten hatte,

werden die Proben der Haftfestigkeitsprüfung auf einer Zerreißmaschine unterworfen.

Beispiele

In der nachfolgenden Tabelle I wird die Zusammensetzung von acht verschiedenen Vorbehandlungslösungen sowie deren als günstig befundene Ein-Wirkungsdauer auf verschiedene polymere Kunststoffe angegeben. Tabelle II zeigt die Ergebnisse der Haftfestigkeitsprüfungen, denen Verklebungen von nach den Beispielen 1 bis 7 vorbehandelten Kautschuken mit Stahl unterworfen waren, während in Tabelle III entsprechende Ergebnisse betreffend Verklebungen von nach den Beispielen 1, 2 und 8 vorbehandeltem Naturkautschuk mit Polymeren zusammengestellt sind.

2 I Ιβ

Tabelle!

	Zusammensetzung der	0,61	Isopren kautschuk	VorbehandlMngswit in Sekunden von	Namr-	Polystyrol	Polyamid
	VorbehantilunBslSsung in Gewichtsprozent	0,96	5-30		10-40	10-90	15-120
Beispiel	KMnO₄	1,93		Buledjen- Styrol- Kauischuk
I	H₂SO₄	0,43		10-40
	KBr	0,84	5—30			10—J20	10—120
	KBrO₃	1,22
2	H₃PO₄	0,42		10—30
	NaCL	0,69	10-40 j		30-40	—
	KBrO₃	1,39
3	H₂SO₄	0,59		20—30
	NaJ	1,36	5-15		10—30	—	■—-
	KBrO₃	1,95
4	HCl	0_?85		10—30
	NaBr	0,62	30-40		30-^*0	—
	K₂Cr₂O-	1,23
5	H₂SO₄	0,59		10—40
	KJ	0,96	5-20		l<V-25	—
	KBrO₃	1,94
6	HNO₃	0,81		5—25
	KBr	CJl	10—50		15—60	—
	NaClO₄	13
7	H₂SO₄	0,50		5—60
	ZnBr₂	0,50	—		—	10—90	10—100
	KBrO₃	1,00
8	H₂SO₄			—
	KBr

Tabelle II

Vorbehandlungslösung gemäß Beispiel

1 2 3 4 5 6 7

Haftfestigkeit von Kautschuk-Stahl-Verklebungen in kp/cm

Isoprenkautschuk Stahl

10,7

8,2*)

9,8 11,2 10.8 11,4

8,7*)

Butadien-Styrol-	Naturkautschuk/
Kautschuk Stahl
8.2	10,2*)
8.0	8,9*)
9,0	10,1**)
9.7	10,2
9,8	9,9*)
10,0	11,3
8,2	8,4*)

*V**) Messung erfolgte an der Klebschicht, da der Kautschuk stellenweise etwas *) bzw. stark **) abblätterte (in den übrigen Fällen erfolgte die Messung am Kautschuk).

Tabelle III

Vorbehandlungslösung gemäß Beispiel

2 8 *) Wie bei Tabelle

Haftfestigkeit von vorbehandeltem Naturkautschuk/Polymer- Verklebungen

in kp/cm

Naturkautschuk/Polystyrol | Naturkautschuk/Polyamid

8,9*)
7,8*)
10,2

9.1») 10,0*) 11,2

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von wäßrigen, mmeralsauren UJ- K. sungen anorganischer Oxydationsmittel, die außer 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent Oxydationsmittel und 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Mineralsäure zusätzlich 0,75 bis 2,25 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Chlorids, Bromide oder Jodids enthalten zur Behandlung der Oberflächen polymerer Kunststoffe zum Verbessern ihrer Klebfiihigkeit,