DE1669981A1 - Verfahren zum haftfesten Lackieren,Bedrucken und Verkleben von Kunststoffen - Google Patents

Verfahren zum haftfesten Lackieren,Bedrucken und Verkleben von Kunststoffen

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DE1669981A1 DE19671669981 DE1669981A DE1669981A1 DE 1669981 A1 DE1669981 A1 DE 1669981A1 DE 19671669981 DE19671669981 DE 19671669981 DE 1669981 A DE1669981 A DE 1669981A DE 1669981 A1 DE1669981 A1 DE 1669981A1
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Description

1669381
DEUTSCHE GOL1D-UND SILBER-SCiIEIiDEANSTALT VORMALS ROESSLEH Frankfurt/iMai«, Ifteiissfx^aue-nstrv 9
Verfahren zum Tiaftfesten Lackieren» Bedrucken und Verkleben
von Kunststoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum haftfesten Lackieren, Bedrucken und Verkleben von Kunststoffen, insbesondere von Thermoplasten, durch eine die Oberfläche des Kunststoffes (a) verändernde Vorbehandlung, wobei die Grundlage zur haf,tfesten Verankerung durch eine spezifische Vorpräparierung des Kunststoffs geschaffen wird.
Es Ist zwar bekanntlich möglich, Kunststoffe, auch Polyolefine, auf herkömmliche Art zu lackieren, bedrucken und/oder zu verkleben, doch ist die Haftfestigkeit der aufgetragenen Lack- bzw. Druckschicht bzw. Verklebung unzureichend. Für die Erzielung guter Haftfestigkeiten ist bei allen drei Behandlungsarten die VerfoLgung eines Grundprinzips erforderlich, nämlich die spezifische Veränderung der Oberfläche des Kunststoffs in der Weise, dass eine mechanische Verankerung des Lackes, der Druckpaste und/oder des Klebstoffs im Kunststoff stattfinden kann. Es hat daher auch nicht an Bemühungen gefehlt, diese spezifische Oberflächenveränderung zu erzielen. In einigen Fällen sind dabei auch bereits Ansätze zu guten Resultaten erzielt worden. So ist beispielsweise bekannt, Polyäthylen, insbesondere Hochdruck-Polyäthylen, durch Flammenvorbehandlung (oxidativer Angriff) so vorzuhehandeln, dass eine*annähemd ausreichende Adhäsion zwischen Kunststoff-Oberfläche und Lack- bzw. Druckfarbe bzw. Klebstoff ermöglicht wird. Abgesehen davon, dass diese Verfahren umständlich sind und/ für eine grqsse Anzahl von Fällen, bei denen es sich um ausgesprochene Formkörper, z.B. Spritzgussteile, handelt, nicht angewendet werden können, ist die erzielte Haftung für Kunststoffteile, die in den industriellen Sektor gehen, nicht ausreichend. Ähnliches gilt auch für andere Verfahren, die
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durch Einwirkung von Ozon, Elektronenstrahlen, nitrose Gase und dergl. einen Angriff der Oberfläche des Kunststoffs bewirken sollen. Auch andere nasschemische Verfahren, die alle auf ein Anoxidieren des Kunststoffs hinauslaufen, führen nicht zu den gewünschten Haftfestigkeiten.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass man den zu lackierenden und/oder zu bedruckenden und/oder zu verklebenden Kunststoff mit einem Füllstoff füllt, der einerseits keinen allzu negativen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs ausübt und der andererseits bei entsprechend ^fe hohem Füllgrad die für die haftfeste Verankerung erforderliche Rauhigkeit der Kunststoff-Oberfläche an sich bewirkt oder durch entsprechende Vorbehandlung des gefüllten Kunststoffs mit Säuren, Laugen oder sonstigen MitteLn zur Konditionierung der Kunststoff-Oberfläche beiträgt.
Bei der Praktizierung dieser Überlegungen hat sich nun gezeigt, dass man einerseits einen recht hohen Füllgrad benötigt, um vor allem bei auf rationellem Wege hergestellten Spritzguss-Körpern - eine genügende Durchsetzung der Kunststoff-Oberfläche mit Füllstoff und damit eine ausreichende Konditionierung der Kunststoff-Oberfläche zu erzielen, wie sie für die haftfeste Verankerung erforderlich ist. Der hohe Füllgrad ist aber W normalerweise nur schwer zu erzielen und bewirkt auch meist eine derartige Versprödung des Kunststoffs, so dass dadurch seine Anwendbarkeit stark begrenzt wird. Andererseits hat sich gezeigt, dass bei niedrigerem Füllgrad eine Vorbehandlung des gefüllten Kunststoffs mit stark oxidierenden Stoffen, wie z.B. Chromschwefelsäure, nur dann wirksam ist, wenn sie genügend lange Zeit angewendet wird, um die den Füllstoff abdeckende Kunststoffhaut zu entfernen und den Füllstoff zur Wirkung gelangen zu lassen. Lange Vorbehandlungszeiten bedeuten aber Aufwand und Verteuerung und sind deshalb undiskutabel.
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Der Erfindung lag nun die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zum haftfesten Lackieren, Bedrucken und Verkleben von Kunststoffen (A), insbesondere Thermoplasten, durch eine·die Oberfläche des Kunststoffes (a) verändernde Vorbehandlung anzugeben, welches die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweist und zu haftfest lackierten, bedruckten und verklebten Produkten führt.
Das Kennzeichnende der Erfindung:ist darin zu sehen, dass der Kunststoff (a) mit Füllstoffen.(B)-, welche die erforderliche Aufrauhung der Oberfläche bewirken, und mit einem oder mehreren Polymeren, Copolymeren oder Gemischen derselben (c), welche einen relativ niedrigen Erweichungsbereich, vorzugsweise von 3o bis 1oo C, besitzen und in den üblichen Konditionierbädern» vorzugsweise Chromschwefelsäuref oxydativ angegriffen werden, präpariert und im Anschluss an diese Vorbehandlung in an sich bekannter Weise lackiert, bedruckt und/oder verklebt wird»
An die Kombination: Kunststoff (a) + Füllstoff (b) + Polymer (c) werden dabei folgende Anforderungen gestellt: Das zum Kunststoff (a) zugesetzte Polymere (c) muss mit dem Kunststoff (a) verträglich sein und soll die Einarbeitung grosser und/oder sehr voluminöser Füllstoffmengen (B) in den Kunststoff (a) erleichtern. Ferner soll die gute Verarbeitbarkeit der Kunststoff-Kombination auf den üblichen Verarbeitungsmaschinen ermöglicht, eine einwandfreie Oberflächenausbildung gestattet und die rationelle und haftfeste Lackierung, Bedruckung und/oder Verklebung gewährleistet werdeu·
Das Ziel einer haftfesten Lackierbarkeit, Bedruckbarkeit und Verklebbarkeit lässt sich in nahezu idealer Weise durch das erfindungsgemässe Verfahren erreichen, indem der zu lackierende und/oder zu bedruckende und/oder zu verklebende Kunststoff (a) mit einer Kombination von Füllstoffen (b) und Polymeren (c) präpariert wird, wodurch bei entsprechender Vorbehandlung des so präparierten Kunststoffs in Konditionierbädern der in den
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Kunststoff eingearbeitete Füllstoff bereits nach kurzen Konditionierzeiten zur Wirkung gelangt. .>
In vorteilhafter Weise werden durch diese besonderen Kunststoffzusätze (c) auch die Einarbeitung grosser Füllstoffmengen (b) in den Kunststoff und die Verarbeitung dieser gefüllten Kunststoffe zu lackier-, bedruck- und verklebfähigen Fertigteilen wesentlich erleichtert, indem die erfindungsgemässen Zusätze (c) einerseits eine Erhöhung der Aufnahmebereitschaft der Kunststoffe für die Füllstoffe (b) bewirken und andererseits das durch einen hohen Füllstoff-Zusatz verschlechterte Fliessverhalten dieser Kunststoffe wieder weitgehend dent Fliessverhalten der ungefüllten Kunststoffe angeglichen wird. Burch den Füllstoff (b) wird andererseits dem Kunststoff (a) aber ein solches =Gerüst gegeben,, dass sowohl der für eine dauerhafte Lackierung, Bedruckung und auch Verklebung so schädliche Kaltfluss wie auch die* Wärmeaüsdehnung auf ein Minimum: reduziert werden.
Als besonders geeignete Zusätze an Polymeren (c) haben sich Polymere, Copolymere oder Mischungen derselben erwiesen, die einerseits einen relativ niedrigen Erweichungsbereich, vorzugsweise von 3o bis 1oo C, und Verträglichkeit mit dem zu metallic gierenden Kunststoff (a) besitzen und andererseits in den üblichen Konditionierbädern, wie vorzugsweise Chromschwefelsäure, oxydativ angegriffen werden.
Je nach Art des Polymeren, des.Füllstoffes und des Kunststoffes, der lackiert, bedruckt und/oder verklebt und in spezieller Weise eingesetzt werden soll, liegen die Zusatzmengen an C in der Grössenordnung von 1 bis■ 4o Gew. ft>, vorzugsweise 5 bis 15 Gew. %, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Kunststoffes.
Beispiele für solche Polymer-Zusätze (c) sind Polyvinylacetat, Polyisobutylen, ferner Copolymere des Äthylens, Propylene und höherer Olefine sowie des Vinylchlorids mit Vinylacetat, Isobutylen,
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Acrylsäureestern, Methacrylsäureestem, Butadien, Acrylnitril bzw. auch entsprechende Polymer-Gemisehe aus Polyäthylen, Polypropylen, höheren Polyolefinen und Polyvinylchlorid mit Polyvinylacetat, Polyisobutylen, Polyacrylsäureestern, Polyacrylnitril.
Die Einarbeitung der erfindungsgemässen Zusätze (BC) in den Kunststoff (a) erfolgt zweckmässigerweise durch Herstellung einer Abraischung des Füllstoffes (b) mit vorgenannten Polymeren. Copolymeren und/oder Gemischen derselben (c). Es kann aber auch so verfahren werden, dass der Kunststoff (a) zunächst mit den erfindungsgemässen Zusätzen an Polymeren, Copolymeren und/oder Gemischen derselben (c) vermischt wird und anschliessend der Füllstoff (b) eingearbeitet wird. Anstelle der Kombination (Abmischung) von Kunststoff (a) mit den Polymeren, Copolymeren und/oder Gemischen derselben (c) und Füllstoffen (b) können auch Copolymerisate aus Kunststoff (a) mit Anteilen des Polymeren (c) und Füllstoffen (b) Im Sinne dieser Erfindung aufgebaut werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den Kunststoff (A) und/der die Polymerzusätze (c) zu vernetzen.
Als Füllstoffe (b) haben sich insbesondere anorganische, feinverteilte Stoffe mit einer Sekundärpartikelgrösse zwischen o,1 und 15o μ, vorzugsweise o,2 bis 2o μ, erwiesen. Besonders vorteilhaft haben -sich als Füllstoffe feinverteilte, gefällte oder pyrogen gewonnene Metall- und/oder Metalloidoxide in Form der einheitlichen Oxide, als Mischoxide, Oxidgemische oder Mischungen der Oxide, ferner Alkali- und/oder Erdalkmli- und/oder Alumo-Silikate erwiesen, Die mit den letztgenannten Füllstoffen präparierten Kunststoffe brauchen lediglich in konventionellen Chromschwefelsäure-Bädern vorbehandelt werden, um gleichzeitig entfettet, hydrophiliert und konditioniert zu werden.
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Beispiel
Der zu lackierende, zu bedruckende und/oder zu verklebende Kunststoff (a) wird als Granulat und/oder Pulver in für Kunststoffverarbeitung üblichen Mischern mit entsprechenden Anteilen des Polymerzusatzes (c) und des Füllstoffes (b) z.B. im Verhältnis 7o : 1o : 2o vermischt.
Zur weiteren Homogenisierung und/oder Plastifizierung wird diese Mischung z.B. in einem beheizten Stempelkneter oder auch auf einem Walzwerk oder auch in einem Extruder bei vorzugsweise 1 4o - 2oo° C behandelt. Vor der Verarbeitung zu Halbzeug oder Fertigteilen wird diese Mischung zweckmässigerweise in die Form von Granulaten oder Agglomeraten gebracht.
Die auf den üblichen Verarbeitungsmaschinen hergestellten Halbzeugoder Fertigteile können anschliessend durch einen einfachen Verfahrensgang für eine haftfeste Lackierung» Bedruckung oder Verklebung konditioniert werden: Man taucht Hie ca. 1o Minuten in ein 6o° C warmes, alkalisches Entfettungsbad und nach Spülen in Wasser ca. 5 - 15 Minuten in 6o° C heisse Chromschwefelsäure. Nach nochmaligem gründlichen Spülen in Wasser undTrockneri können die Teile auf üblichem Wege lackiert, bedruckt oder verklebt werden.
Die Qualität der Haftfestigkeit des Lackes bzw. der Druckfarbe kann am einfachsten durch de« üblichen Tesafilmtest geprüft werden. Ferner ist ein Beweis für gute Haftung der Gitterschnitttest und auch der Erichson's Test. Für Verklebungen kann der Schältest angewendet werden, um einen Anhaltspunkt für die Güte der Haftfestigkeit zu bekommen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1.) Verfahren zum haftfesten Lackieren, Bedrucken und Verkleben von Kunststoffen (α) , insbesondere von Thermoplasten, durch eine die Oberfläche des Kunststoffes (a) verändernde Vorbehandlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (a) einerseits mit Füllstoffen (b) und andererseits mit einem oder mehreren Polymeren, Copolymeren und/oder Mischungen derselben (c), welche einen relativ niedrigen Erweichungsbereich, vorzugsweise von 3o* bis 1oo° C, besitzen und in Konditionierblidern, vorzugsweise Chromschwefelsäure oxydativ angegriffen werden können, präpariert und im Anschluss an diese Vorbehandlung in an sich bekannter Weise lackiert, ™
    bedruckt und/oder verklebt wird.
    >2,) Verfahren nach Anspruch Ϊ, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prjiparierung des Kunststoffes (a) als polymere Stoffe (c) Polyvinylacetat, Polyisobutylen, Copolymere des Äthylens, Propylene und höherer Olefine sowie des.Vinylchloride mit Vinylacetat, Isobutylen, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Butadien, Acrylnitril, oder auch entsprechende Polymer-Gemische aus Polyäthylen, Polypropylen, höheren Polyolefinen und Polyvinylchlorid mit Polyvinylacetat, Polyisobutylen, Polyacrylsäureester^ Polyacrylnitril verwendet werden·
    3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Art des Polymeren." (g), des Füllstoffes (b) und des Kunststoffes (A-) die Zusatzmengen an Polymeren (c) in der Grössenordnung von 1 bis ^o Gew. $, vorzugsweise 5 bis 15 Gew. #, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Kunststoffes (a) liegen.
    k.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe (b) anorganische, feinverteilte Stoffe mit einer Sekundarpartikelgrässe zwischen o,1 und 15q ti· vorzugsweise o»2 bis 2o μ,verwendet werden·
    10983MT&26· %;·-*)?
    5·I Verfahren nach den Ansprüchen 1 und U, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe (b) feinverteilte, gefällte oder pyrogen gewonnene Metall- und/oder Metalloidoxide in Form der einheitlichen Oxide, als Mischoxide, Oxidgemische oder Mischungen der Oxide verwendet werden.
    6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und U, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe (b) Alkali- und/oder Erdalkali- und/oder Alumo—Silikate eingesetzt werden.
    7·) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und k bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (b) je nach Art des Kunststoffes (a) und dessen Verwendungszweckes, des Polymeren (c) und des. Füllstoffes (B.).in Mengen von 5 Gew. % bis 7o Gew. $, vorzugsweise 5 Gew. % bis 3o Gew. $, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Kunststoffes (A), eingearbeitet werden. -
    8.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass zur Präpariefung des Kunststoffes (a) eine Mischung des Füllstoffes (β) mit den Polymeren, Copolymeren und/oder Gemischen derselben (C) verwendet wird.
    9·). Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7t dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (Α) zuerst mit den Polymeren, Copolymeren und/oder Gemischen derselben (c) vermischt wird undr.anschliessend der Füllstoff (S) eingearbeitet wird.
    Go /Te
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