DE1258602B - Verbessern der Haftfestigkeit an Oberflaechen von Oxymethylenpolymeren - Google Patents

Verbessern der Haftfestigkeit an Oberflaechen von Oxymethylenpolymeren

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DE1258602B
DE1258602B DEC30116A DEC0030116A DE1258602B DE 1258602 B DE1258602 B DE 1258602B DE C30116 A DEC30116 A DE C30116A DE C0030116 A DEC0030116 A DE C0030116A DE 1258602 B DE1258602 B DE 1258602B
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DEC30116A
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Walter Dempsey Paist
Oscar Joseph Pladek
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Celanese Corp
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • C08J7/14Chemical modification with acids, their salts or anhydrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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    • C08J2359/02Copolyoxymethylenes

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Description

  • Verbessern der Haftfestigkeit an Oberflächen von Oxymethylenpolymeren Unter Normalbedingungen feste, thermoplastische Oxymethylenpòlynzere, insbesondere solche, deren Moleküle aus Ketten von periodisch wiederkehrenden CH2O-Oruppen mit benachbarte Kohlenstoffatome enthaltenden eingestreuten Oxalkylengruppen be stehen, weisen viele vorteilhafte Eigenschaften als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Formkörpern durch Pressen, Spritzgießefi oder Strangpressen auf Die Formteile haben jedoch glatte, glänzende Oberflächen, an denen dekorative und sonstige Überzüge schlecht haften.
  • Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Verbessere der Haftfestigkeit von Überzugsmassen an Oberflächen von Formteilen aus Oxymethylenpolyderen, die in den aus wiederkehrenden CH20-Gruppen bestehenden Molekülketten eingestreute Oxyalkylengruppen mit benachbarten Kohlenstoffatomen enthalten, durch Behandeln mit Lösungen organischer Säuren - mit Dissoziationskonstanten von wenigstens 1 . 10-3 - in ill organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen. Das erfindungsgemäBe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die zu behandelnden Flächen in die Lösung bei Temperaturen von 90 bis 130°C für die Zeitdauer von 1 Sekunde bis 5 Minuten so lange eintaucht, daß die Oberflächenrauhigkeit nach ASTM-Methode D-46.1/ 1955 den Wert von 13 bis 250 mp nicht überschreitet, und daß man dann die Säure durch Waschen der Oberfläche mit einem gegen die behandelte Fläche inerten Waschmittel entfernt.
  • In der ASTMMethode D-46.1/1955 zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit sind die Standardbedingungen für die Messung der Abweichungen eines Oberflächenprofils von einer gewählten Mittellinie unter Verwendung eines Stiftes sowie Angaben zu den Dimensionen und dem Anpreßdruck des Stiftes zusammengefaßt. Das Testergebnis wird mathema tisch errechnet, und zwar in der Maßeinheit von tj-inch Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Oberfläche von festen Oxymethylenhomopolymeren durch Behandlung mit ätzenden Säuren anzurauhen.
  • Zur Ausbildung einer verbesserten Haftfestigkeit auf diesen Materialien wird es dabei als notwendig ange sehen, eine vergleichsweise hohe Oberflächenrauhigkeit einzustellen, die wenigstens 20 p-inch und in der praktischen Anwendung zwischen 55 und 140 Cu-inch betragen soll Zur Erfindungshöhe wird geltend gemacht, daß für Oxymethylencopolymere, die in den Molekülketten aus -CH2O-Gruppen Oxyaltylengruppen mit benachbarten Kohlenstoffatomen eingestreut enthalten, andere Verhältnisse gültig sind Bei diesen Polymertypen kommt man mit sehr viel geringeren Werten der Oberflächenrauhigkeit zur Ausbildung einer verbesserten Haftfestigkeit aus Diese nicht vorauszusehende Tatsache bringt nicht nur eine erhebliche Verfahrensvereinfachung bei der Ausbildung der Oberflächen rauhigkeit, sie wirkt sich vor allen Dingen auch auf die äußere Erscheinungsform des Produktes bestimmend aus. Es ist bekannt, daß der optische Eindruck den Verkaufs- und Gebrauchswert eines Artikels entscheidend beeinflussen kann und daß gerade die Oberflächenrauhigkeit hier eine wichtige Rolle spielt.
  • Bevorzugt als organische Säuren werden die organischen Sulfonsäuren, insbesondere Arylsulfonsäuren oder Alkylsulfonsäuren, in denen die Alkylreste wenigstens 8Kohlenstoffatome enthalten, und Halogenalkansäuren. Speziell geeignet sind p-Toluolsulfonsäure, Naphthalinsulfonsäure sowie 2,5-Dimethylbenzolsulfonsäuren, Monochloressigsäure und Tn chloressigsäure. Organische Säuren, die praktisch keine oxydierende Wirkung aufweisen, sind beim Verfahren gemäß der Erfindung sehr wirksam.
  • Man verwendet die organische Säure in Lösung in einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, beispielsweise in einer Konzentration von 0,5 bis 10 Oewichtsprozent, vorzugsweise von mehr als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Lösung. Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Trichlotäthylen, Dioxan und Perchloräthylen.
  • Vorzugsweise führt man ferner die Behandlung bei erhöhter Temperatur durch, z. B. oberhalb von 60"C, und verwendet ein Lösungsmittel, das bei oder oberhalb der Behandlungstemperatur siedet, so daß nicht bei erhöhtem Druck gearbeitet werden muß.
  • Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn man bei Verwendung von zwischen 90 und 1300C siedenden Lösungsmitteln die Lösung der Säure bei ihrem Siedepunkt hält.
  • Nach der erfindungsgemäßen Behandlung haben die Oberflächen der Formteile noch ungefähr ihre ursprüngliche Glätte. Beispielsweise ist es möglich, behandelte Formteile mit einer Oberflächenrauhigkeit herzustellen, die im allgemeinen im Bereich von 13 bis 250 mm und normalerweise unter 125 mm liegt, bestimmt nach der ASTM-Methode B-46.1/1955. Die Rauhigkeit der Oberfläche der behandelten Gegenstände hängt natürlich in gewissem Umfange von der Rauhigkeit des Gegenstandes vor der Behandlung ab.
  • Im Gegensatz zu den verschiedenen bekannten Verfahren, die zur Verbesserung der Haftfestigkeit von Überzügen an den Oberflächen angewendet wurden, kann die erfindungsgemäße Behandlung an Formteilen vorgenommen werden, in die in starkem Maße Spannungen »eingepreßt« worden sind, d. h. in denen innere Spannungen als Folge der Preßbedingungen vorhanden sind, ohne daß die Gefahr des Reißens besteht. Beispielsweise macht das Verfahren gemäß der Erfindung das Tempern überflüssig, das häufig vor der Behandlung zur Beseitigung. von Spannungen erforderlich ist, um ein Reißen als Folge des Einflusses der Behandlung auf die unter Spannung stehenden Bereiche des Formteils zu verhindern. Das Vorhandensein innerer Spannungen ist beispielsweise daran erkennbar, daß sichtbare Risse auftreten, wenn der Formkörper 15 Sekunden bei Raumtemperatur (25C C) in ein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen konzentrierter Schwefelsäure, 15 Gewichtsteilen Kaliumdichromat und 50 Teilen Wasser getaucht wird.
  • Nach der erfindungsgemäßen Behandlung und Entfernung anhaftender Säure haften Überzüge fest an den Formteilen. Beispielsweise können die behandelten Oberflächen mit handelsüblichen Druckfarben und Tinten, z. B. mit flexographischen Druckfarben, bedruckt werden. Nach dem Trocknen haften die Farben fest an der Unterlage. Ebenso können festhaftende Anstriche aus pigmentierten oder nicht pigmentierten Lacken auf die behandelten Flächen aufgebracht werden.
  • Die Haftfestigkeit eines Überzuges kann beispielsweise geprüft werden, indem man an der Oberfläche einer überzogenen Platte mit dem Fingernagel kratzt und feststellt, wie leicht sich Stücke des Überzuges entfernen lassen, oder indem man einen Selbstklebestreifen auf die Oberfläche drückt und ihn dann abzieht. Schlechte Haftfestigkeit ist daran erkennbar, daß praktisch der gesamte Uberzug durch den Klebestreifen von der Platte entfernt wird, während bei ausgezeichneter Haftfestigkeit der Überzug praktisch unversehrt bleibt.
  • Häufig ist es zweckmäßig, die behandelte Fläche vor dem Bedrucken oder Überziehen mit pigmentiertem Lack mit einer Grundierung aus Klarlack zu versehen.
  • Geeignet für diesen Zweck sind Methylmethacrylatpolymerlacke, Lacke auf Basis von Melamin-Form- aldehyd-Polymeren, Nitrocell uloselacke und Harnstoff-Formaldehyd-Polymerlacke .
  • Eine Grundschicht ist auch dann zweckmäßig, wenn die Oberfläche metallisiert werden soll. Hierzu können die üblichen Vakuum-Metallisierverfahren angewendet werden. Vorzugsweise erhält die metallisierte Oberfläche einen Schutzanstrich aus Klarlack, der mit dem für die Grundierung verwendeten Klarlack identisch sein kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf Formteile aus Oxymethylenhomopolymeren anwendbar, jedoch ist es besonders wichtig für Copolymere, deren Moleküle Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen enthaltende eingestreute Gruppen enthalten, - insbesondere Copolymere, die 0,5 bis 20 Gewichtsprozent Oxyäthylengruppen enthalten, da diese Copolymeren auf Grund ihrer höheren thermischen Stabilität besonders wichtig als Rohmaterialien für Verfahren, wie Pressen und Spritzen, sind. Auch O.xymethylenpolymere, deren Ketten zur Erhöhung der thermischen Stabilität durch Ester- oder Äthergruppen endblockiert sind, können der Behandlung gemäß der Erfindung unterworfen werden.
  • Die Formteile können aus den genannten Polymeren nach iiblichen Verfahren hergestellt worden sein. Als typische Formteile, die der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen werden können, kommen in Frage: Platten, Grobfolien und Folien, Flaschen und Druckbehälter, Lager und Zahnräder, Schrauben- und Blattfedern, Federbüchsen, Förderbänder und deren Glieder, Kegelhölzer und -kugeln, Prallplatten, Lagerpfannen und Buchsen, Radkappen und Verzierungen von Autos, Armaturenbretter, Benzintanks, Vergaser, Verteilerdosen, Ventilatorflügel und Riemenscheiben, Abzugsgehäuse, Behälter für Bremsflüssigkeit, Dichtungen, Haken und Halter, Türgriffe, Griffe und Knöpfe, Schalttafeln, Halter, Reißverschlüsse, Flaschenverschlüsse, Geschoßhüllen, Teile von Wasch-und Geschirrspülmaschinen, Seifendosen und Beschläge sowie Armaturen.
  • Beispiel 1 40 g einer Alkylbenzolsulfonsäure, deren Alkylseitenketten 10 bis 12Kohlenstoffatome enthielten, wurden in 400 cm3 Trichloräthylen gelöst. Durch Spritzgießen wurden Platten, die eine Oberflächenrauhigkeit von 25 bis 50 msu hatten, aus einem Trioxan-Äthylenoxyd-Copolymer hergestellt, das, bezogen auf sein Gewicht, 2,5 Gewichtsprozent Äthylenoxyd enthielt, einen Schmelzindex von 9,0 (ASTM D-1238-57T) hatte und mit 0,5 Gewichtsprozent 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert. -butylphenol) und 0, 5 Gewichtsprozent Cyanguanidin stabilisiert war. Die Platten wurden 10 Sekunden in die bei 90"C gehaltene Lösung getaucht. Unmittelbar nach der Behandlung wurden sie in fließendem Wasser gut gespült und dann getrocknet.
  • Die behandelten Platten hatten eine Oberflächenrauhigkeit von 50 bis 88 mp. Trockene Filme aus aufgespritztem Nitrocelluloselack und ein Metallisierlack auf Basis eines Melamin-Formaldehyd-Polymers zeigten ausgezeichnete Haftfestigkeit, z. B. erkennbar am Fingernageltest oder am Klebstreifentest, und hohen Glanz. Eine weitere Platte, die gemäß diesem Beispiel behandelt wurde, wurde mit einer üblichen flexographischen Druckfarbe bedruckt. Der Druck zeigte ebenfalls ausgezeichnete Haftfestigkeit an der behandelten Fläche.
  • Beispiel 2 Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Behandlungslösung aus 50 g p-Toluolsulfonsäure in einem Gemisch aus je 200 cm3 Trichloräthylen und Dioxan bestand und die Tauchzeit 30 Sekunden betrug. Eine auf diese Weise behandelte Platte hatte eine Oberflächenrauhigkeit von 75 mll und zeigte in bezug auf Glanz und Haftfestigkeit der Überzüge die gleichen ausgezeichneten Eigenschaften wie die gemäß Beispiel 1 behandelten Platten.
  • Beispiel 3 Eine gemäß Beispiel 1 hergestellte spritzgegossene Platte wurde 30 Sekunden in eine siedende Lösung von 40 g einer Alkylbenzolsulfonsäure, deren Alkylreste 10 bis 12 Kohlenstoffatome enthielten, in 1600 cm3 Perchloräthylen getaucht. Die Platte wurde dann 20 Sekunden bei Raumtemperatur in Dioxan getaucht und anschließend 30 Sekunden in die umgewälzten Dämpfe der siedenden Behandlungslöstmg gehalten. Nach Entfernung aus den Rückflußdämpfen trocknete die Platte augenblicklich und konnte nach Abkühlung sofort mit einem Anstrich versehen werden, der ausgezeichneten Glanz und ausgezeichnete Haftfestigkeit zeigte. Das hier beschriebene Schnellverfahren eignet sich gut für die Automation.
  • Durch Spritzgießen hergestellte Handgriffe für Automobile aus dem im Beispiel 1 beschriebenen Copolymer wurden 30 Sekunden mit der siedenden Lösung dieses Beispiels behandelt. Die Behandlung der Griffe, von denen bekannt war, daß sie innere Spannungen aufwiesen, ergab eine gute, gleichmäßige Oberfläche ohne jegliche Risse.
  • Wenn ein Griff dieser Art ohne vorheriges Tempern 15 Sekunden in ein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen konzentrierter Schwefelsäure (980/,in), 15 Gewichtsteilen Kaliumdichromat und 50 Gewichtsteilen Wasser bei 25° C getaucht wurde, erschienen an der Oberfläche sichtbare Risse, ein Zeichen für das Vorhandensein von inneren Spannungen.
  • Beispiel 4 Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Behandlungs- lösung aus 10 g Trichloressigsäure in 100 cm3 Perchloräthylen bestand und die Formteile 10 Sekunden in die Lösung getaucht wurden. Erhalten wurde eine gleichmäßige Oberfläche, auf die Anstriche und Überzüge von ausgezeichneter Haftfestigkeit und ausgezeichnetem Glanz aufgebracht werden konnten.
  • Beispiel 5 Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Behandlung eine Lösung von 10 g Monochloressigsäure in 100 cm3 Perchloräthylen verwendet und die Tauchzeit auf 60 Sekunden ausgedehnt wurde. Nach dieser Behandlung konnten Anstriche und Überzüge von ausgezeichneter Haftfestigkeit und ausgezeichnetem Glanz auf die Formteile aufgebracht werden.
  • Die gemäß Beispiel 3 bis 5 behandelten Formteile hatten eine Oberflächenrauhigkeit von nicht mehr als 100 bis 125 m.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zum Verbessern der Haftfestigkeit von Überzugsmassen an Oberflächen von Formteilen aus Oxymethylenpolymeren, die in den aus wiederkehrenden - CH3O-Gruppen bestehenden Molekülketten eingestreute Oxyalkylengruppen mit benachbarten Kohlenstoffatomen enthalten, durch Behandeln mit Lösungen organischer Säuren - mit Dissoziationskonstanten von wenigstens 1-10-3 - in organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen, d a d u r c h g e k e n nzeichnet, daß man die zu behandelnden Flächen in die Lösung bei Temperaturen von 90 bis 130"C für die Zeitdauer von 1 Sekunde bis 5 Minuten so lange eintaucht, daß die Oberflächenrauhigkeit nach ASTM-Methode D-46.1/1955 den Wert von 13 bis 250 m nicht überschreitet und daß man dann die Säure durch Waschen der Oberfläche mit einem gegen die behandelte Fläche inerten Waschmittel entfernt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: »Modern Plastics«, Dezember 1961, S. 97 ff.
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