DE1913704A1 - Process for the production of metal-plastic composite panels - Google Patents

Description

OR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS. DIPL.-ING. GERHARD COLDEWEYOR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS. DIPL.-ING. GERHARD COLDEWEY

PATENTANWÄLTE
• MÖNCHEN 19 ■ SICOEtSTRASSE it ■ TILfFON »4i0t7 . TELBαRAMM-ADRESSE: INVENT/M ONCHENPATENT LAWYERS
• MÖNCHEN 19 ■ SICOEtSTRASSE it ■ TILfFON »4i0t7. TELBαRAM ADDRESS: INVENT / M ONCHEN

»•B.t B IM (Cy/Hu) 1913704 18. mn 1969»• Bt B IM (Cy / Hu) 1913704 18. mn 1969

SCHWSXXBRISCHB ALUMINIUM AG, CHIPPIS₉ SCHWEIZSCHWSXXBRISCHB ALUMINUM AG, CHIPPIS ₉ SWITZERLAND

▼erfahren wir Herstellung von Metall-Kunststoff-Verbundplatten▼ We are experienced in manufacturing metal-plastic composite panels

Priorität s 22. Mars 1963, Schwel* Ameld*-Ni».s 1326/68Priority s 22nd Mars 1963, Schwel * Ameld * -Ni ».s 1326/68

Verbundplatten aus Metall und Kunststoff vereinigen in sich die vorteilhaften Eigenschaften der Kunststoffe und der Metall·. Zu Ihrer Herstellung werden ein oder swel Metallblech* alt einer Kunststoffplatte verbunden« Sur haftfeeten Verbindung von Metall und Kunststoff ist eine Oberflächenvorbehandlung des Metalles und/oder des Kunststoffes notwendig. Bekannt 1st auch das Aufbringen von haftvermittelnden Grundierungen auf die Metalloberfläche, s.B. in Form von Klebschichten aus Kunststoffen« Die Eigenschaften des Verbundes, wie s_oB. umformbarkeit, Alterungsbeständigkeit, Wasserfeetigkeit und Haftfestigkeit von Metall und Kunststoff hängen dabei weltgehend von der Art der Vorbehandlung bsw. der Orundierung ab.Composite panels made of metal and plastic combine the advantageous properties of plastics and metal ·. For their production, a metal sheet * or alternatively a plastic plate is connected. Also known the application of adhesion-promoting primers 1st to the metal surface, Sb in the form of adhesive layers of plastics "The properties of the composite, such as s formability _o example, aging resistance, Wasserfeetigkeit and adhesion of metal and plastic depend world extent on the type of pretreatment bsw . the orundation.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sur Herstellung von Metall-Kunststoff-Verbundplatten durch Verbinden einer Kunststoffplatte unter Druck und Wärme mit mindestens einem Metallblech, das mit einer haftvermittelnden Kunststoff*Orundlerung ttbersogen ist. Das Verfahren ist dadurch gekennselchnet· daß sur Herstellung der grundierten Blech· swel Metaliplatten mitThe invention relates to a process for the production of metal-plastic composite panels by joining a plastic plate under pressure and heat to at least one metal sheet, that with an adhesive plastic * Orundlerung is over-soaked. The process is characterized by · that sur production of the primed sheet metal swel metal plates with

POSTSCHECKKONTO: MONOHCN SN» ^BANKKONTO: OEUTSCHt BANK A. Q. MONCHCN. tf OPOtOSTR. 7t. KTO. NU SVSJ)MPOST CHECK ACCOUNT: MONOHCN SN »^ BANK ACCOUNT: OEUTSCHt BANK A. Q. MONCHCN. tf OPOtOSTR. 7t. KTO. NU SVSJ) M

einer dazwischen liegenden Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff unter derartigen Temperatur- und Druokbedlngungen auf die gevtinsöhte Blechdicke warmgewalst werden» da0 (ils Kunststoff schicht auf eine Dicke von 1000 bis 10*000 I verringert wird, dann die Bleche voneinander getrennt und Mittels der auf ihnen festheftenden Kunststoffschicht alt einer Kunststoffplatte verschwelet werden«an intermediate film made of a thermoplastic Plastic under such temperature and pressure conditions »da0 (ils Plastic layer reduced to a thickness of 1000 to 10 * 000 I is, then the sheets are separated from each other and by means of the plastic layer adhering to them old a plastic plate to be smoldered "

Metalle und Kunststoffe lassen sich nicht gemein·*· unter glelohaUBlger Verringerung ihrer Dicke abweisen» da bei der für eine angesessene pickenabnahme der Metalle benötigten höheren Temperatur die Kunststoffe viel su plastisch, z.T. flüssig sind oder sich gar zersetzen. Die Kunststoffe werden swlg&l&en den Metallplatten herausgequetscht. Immerhin verbleibt swlaohen den ausgewalzten. Blechen eine sehr dünne Künstetoffsohiisitt, die sich durch teilweise Zersetzung bei der hohen Temperatur ^s und durch oberflächliche Oxydation durch Luft-Sauerstoff mum dem ursprünglichen Kunststoff gebildet und chemisch mit der Metalloberfläche verbunden hat« Diese Kunststoffschicht verhindert ein Verschweißen der beiden Metallplettan bels Abweisen, so daß die gewalsten Bleche wieder voneinander getrennt werden können.Metals and plastics cannot be rejected together · * · with a complete reduction in their thickness, because at the higher temperature required for proper picking of the metals, the plastics are much more plastic, in some cases liquid or even decompose. The plastics are squeezed out swlg & l & en the metal plates. After all, the rolled out remains. Sheets, a very thin Künstetoffsohiisitt that formed by the partial decomposition at the high temperature ^s and by surface oxidation by air oxygen mum the original plastic and has chemically bonded to the metal surface "These plastic layer prevents a welding of the two Metallplettan bels Reject, so that the rolled sheets can be separated from each other again.

8s hat sieh nun gezeigt, daß sich die auf den Blechen verbleibende Kunststoffschicht gut sur VersohwelBung mit einer Kunststoffplatte eignet, sofern sie eine gewisse Dicke von minder, atens 500 £ aufweist, und dafl die Dicke dieser Kunst stoff schicht durch geeignete Wahl der Warmwalztemperatur und des Walsdruckes, .8s has now shown that the one remaining on the metal sheets is The plastic layer is well suited to being welded with a plastic sheet, provided it has a certain thickness of less, atens is 500 pounds, and that the thickness of this layer of plastic by suitable choice of the hot rolling temperature and the whale pressure,.

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d.h. der Größe der Stichabnahme, eingestellt werden kann· Bei su hoher Walstemperatur und insbesondere bei su großer Stichabnahme (su höhest Walsdruck) wird die verbleibende Kunststoff-' schicht so dünn, daß nach dem Verschweißen mit einer Kunststoffplatte kein fester Verbund entsteht. Die Walstemperatur richtet »ich einerseits nach ämr Forderung einer großen Dickenreduktion dee Metallee und andererseits nach der Zersetzung dee Kunststoffes. Im allgemeinen wird bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine höhere Temperatur eine ge» ■rlngere 8tichabnahite bedingen und umgekehrt eine tiefere Temperatur eine höhere Stiohabnahme ermöglichen. Bei geringer Stichabnähme bei Walsbeginn wird die Gesamtreduktion ungenügend.ie the size of the stitch decrease can be adjusted · If the whale temperature is too high and especially if the stitch decrease is too high (see highest whale pressure), the remaining plastic 'layer becomes so thin that no solid bond is formed after welding with a plastic plate. "The Walstemperatur directed me one hand on UDHR demand a large thickness reduction dee Metallee and also on the decomposition dee plastic. In general, when the process according to the invention is carried out, a higher temperature will result in a longer temperature decrease and, conversely, a lower temperature will enable a higher temperature decrease. If the stitch decrease is small at the beginning of the whale, the overall reduction will be insufficient.

Dme erflndungsgeaäße Verfahren 1st besonders geeignet sur Herstellung von Verbundplatten aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen und Kunststoffen. Von den Kunststoffen eignen sich vor allem die Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen« Der Kunststoff der Grundierung ist vorteilhafterweise jeweils derselbe oder von gleicher Art wie derjenige der Platte, die nachher mit dem grundierten Blech verschwelet wird· Die Kunst« stoffplatte kann ein« oder beidseitig mit je einem grundierten Blech verechweiet werden.The method according to the invention is particularly suitable for the production of composite panels made of aluminum or aluminum alloys and plastics. Of the plastics, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are particularly suitable « The plastic of the primer is advantageously the same or of the same type as that of the plate, the afterwards is smoldered with the primed sheet metal · the art « The fabric panel can be primed on one or both sides Sheet metal to be welded.

Bei der Verwendung von Aluminium und dessen Legierungen und Polyolefin Zwischenschichten ist für das Warmwalzen der auf-» βinandergelegten Schichten eine Anfangstemperatur von 3OO^5OO°C und eine Anfange-Stichabnahcie von 20 -- 50 $ geeignet. Die Auegangeplatten oder «bänder haben dabei vorzugsweise eineIf aluminum and its alloys and polyolefin intermediate layers are used, an initial temperature of 300-5OO ° C and an initial pass decrease of 20-50 $ are suitable for hot rolling the superimposed layers. The Auegangeplatten or «tapes preferably have one

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Dicke von 5 - 7 mm und die Polyolefinfolie eine solche von 50 - 500/am.' Thickness of 5 - 7 mm and the polyolefin film a thickness of 50 - 500 / am. '

Die beiden Teilschritte des Verfahrene, das Abwälzen der aufeinandergelegten Schichten und dae Verbinden der getrennten Bänder mit einer Kunststoffplatte können sowohl diskontinuier licht d.h. durch Verarbeitung von Platten und Blechen, oder kontinuierlich durchgeführt werden« Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der Verbundplatten kontinuierlich' durch Verarbel tung von Bändern.The two sub-steps of the process, the rolling of the layers laid on top of one another and the joining of the separated ones Belts with a plastic plate can be both discontinuous light i.e. by processing plates and sheets, or be carried out continuously «The composite panels are preferably manufactured continuously by processing tion of tapes.

BeispielsExample

Zwei Aluminiumbänder von 6 mm Dicke und einer Temperatur von 45O⁰C werden von zwei Rollen abgewickelt und in ein Walzgerüst geführt» Zwischen den Aluminlumbändern wird ein Polyäthylenband von 500 /um Dicke miteingeführtn Damit das Polyethylen erst unmittelbar im Walzspalt erwärzut wird und nicht vorher infolge su früher Berührung mit den heißen Heteilbändern an der Luft verbrennt, werden die Metallbänder stark schräg von oben bzw. unten in das Walzgerüst eingeführtο Die Kunststoffe folie kann aber auch in Aluminiumfolie eingehüllt oder beidseitig mit Aluminiumfolie bedeckt sein, um den Zutritt von die Verbrennung förderndem Sauerstoff zu verhindern. Die drei Schichten werden mit einer ersten Stichabnahme von 30 # gemein« sam gewalzt. Das Abwälzen wird mit weiteren Stichen fortgesetzt, bis die gewünschte Dicke, c.B. zwischen 0,3 und 0,8 mm erreicht 1st. Im noch warnen Zustand können die Metallbänder leicht voneinander getrennt und für sieh aufgehaspelt werden,Two aluminum strips of 6 mm thickness and a temperature of 45O ⁰ C are unwound from two reels and guided in a rolling stand "Between the Aluminlumbändern a polyethylene tape of 500 / um thickness is miteingeführtn Thus, the polyethylene is first erwärzut directly in the roll gap and not before due to su Earlier contact with the hot heating belts burns in the air, the metal belts are inserted into the roll stand at an angle from above or below impede. The three layers are rolled together with a first pass decrease of 30 #. The rolling is continued with further stitches until the desired thickness, cB between 0.3 and 0.8 mm, is reached. In the still warning state, the metal strips can easily be separated from each other and reeled out for you,

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^ T913704 ^ T913704

wobei «ion die Kunstβtoffeviachenechicht gleichmäßig auf die beiden Hetallbänder verteilt. Eine Polyäthylenplatte von 6 mn Dicke wird dann» direkt aus einer Bxtruaionspresse kommend» ein- oder beidseitig alt einem solchen Aluminiumband belegt und unter Anwandlung von Druck und Wärme mit ihm verschweißt- Der angewendete Druck ist dabei nur so hoch, daß die Polyäthylensoh-icht nioht wesentlich in ihrer Dicke reduziert wird,where «ion the plastic layer evenly on the distributed over both metal bands. A polyethylene sheet of 6 mn Thickness is then »coming directly from an extrusion press» or covered on both sides with such an aluminum tape and welded to it under the influence of pressure and heat applied pressure is only so high that the polyethylene icht is not significantly reduced in thickness,

Bs ist bekannt, daß die Haftung auf und von Polyolefinen durch sina Oxidationsbehandlung der Polyölefin-Oberfläche, s.B. darch Ilaaaien oder durch eine Behandlung mittels elektrischer Sntladungen vor dem Verbinden verbessert werden kanne Ee ist auch bei« erfindungsgemttten Verfahren auglich» dusch eine solche Oxydationsbehandlung der Oberfläche der Kunststoffplatte und/oder der Kunststoffoberfläohe des Metallban&ea vor dem Verschweigen» die Haftfestigkeit des Verbundes noch etwas eu erhöhen* It is known that the adhesion to and of polyolefins by sina oxidation treatment of the polyolefin surface, s.B. darch Ilaaaien or by a treatment with electrical Charges can be improved before connecting Such an oxidation treatment of the surface of the plastic plate also takes place in the case of “methods according to the invention” and / or the plastic surface of the metal strip before concealment » increase the adhesive strength of the bond a little more *

Zur Prüfung der Haftfestigkeit wurde die Stirnsugfestigkelt von beidseitig «it Aluainiuablech belegten Polyäthylen-Verbundplatten geprüft, indes eine Zugkraft senkrecht sur Platts bis au« Bruch angesetzt wurde· Die Verbundplatten wurden nach verschiedenen Verfahren hergestallt: To test the adhesive strength, the front tensile strength of polyethylene composite panels covered with aluminum sheet on both sides was tested, while a tensile force perpendicular to the surface was tested The composite panels were manufactured using various methods:

At Al-Blech und Polyäthylenplatte bei 100 - 200⁰C verschwelet. - Stlrntugfeatigkeit 30 - 40 kg/cm² At Al sheet metal and polyethylene plate melted at 100 - 200 ⁰ C. - Opacity 30 - 40 kg / cm ²

Bt Vie A, Polyäthylenplatte geflammtBt Vie A, flamed polyethylene sheet

Lt 40 ^ 60 kg/ci
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- Stirnsugfestigkeit 40 - 60 kg/cm- Forehead tensile strength 40 - 60 kg / cm

Ci Verbundplatte nach erfinclungegeaäßen Verfahren hergestellt, • StirneugfeBtigkelt 50 -70 kg/cra² Ci composite panel according to method erfinclungegeaäßen prepared StirneugfeBtigkelt • 50 -70 kg / cra ²

D: Wie C, Polyäthylenplatte *usät»lieh gefläwnt. - Stirniugftetigkeit 90 - 110 kg/oa².D: Like C, polyethylene plate * with a fluted finish. - Forehead strength 90 - 110 kg / oa ² .

Vereuohsreeultate !eigen, daB ait dem erfindungegemäflen Verfahren die höchsten Werte für die Stirnmugfeetigkeit erreicht werden·Unusual results! Peculiar to the invention Process reached the highest values for the forehead strength will·

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Claims (1)

PatentansprücheClaims 1,) Verfahren «ur Herstellung von Me tall-Kunst stoff-Verbundplatten durch Verbinden einer Kunststoffplatte unter Druck und Wärme mit mindestens einem Metallblech, das mit einer hafVermittelnden Künstetoff Grundienang.übersogen ist, dadurch gekennzeichnet _r daß eur Herstellung der grundierten Bleche zwei Metallplatten mit einer dazwischen liegenden Folie aus einem thermoplastik sehen Kunststoff unter derartigen Temperatur- und Druckbedingungen auf die gewünschte Blechdicke warmgewalst werden, drf dl· Kunststoffschicht auf eine Dicke von 1'000 10'0OO £ verringert wird, dann die Bleche voneinander getrennt und aittels der auf ihnen festhaftenden Kunststoffschicht mit einer Kunststoffplatte verschweißt werden*1) method 'for the preparation of Me tall plastic composite panels by bonding a plastic plate under pressure and heat with at least one metal sheet which is provided with a hafVermittelnden Künstetoff Grundienang.übersogen, _r characterized in that EUR preparing the primed sheets, two metal plates An intervening film made of a thermoplastic see plastic under such temperature and pressure conditions hot-rolled to the desired sheet thickness, drf the plastic layer is reduced to a thickness of 1,000-10,000 pounds, then the sheets are separated from each other and by means of the on them firmly adhering plastic layer can be welded to a plastic plate * 2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn *~ zeichnet, daß zwei Aluminiumplatten von 5 - 7 mm Dick« tait einer dazwischenliegenden Folyolefinfolie von 50 - 500 Aim Dicke bei 300 - 500⁰C mit einer Anfangsreduktion von 20 - 50 £ abgewalzt werden η 2 «A method according to claim 1, marked in characterized * ~ is characterized in that two aluminum plates 5-7 mm thick" Tait an intermediate Folyolefinfolie 50-500 Aim thickness at 300-500 ⁰ C with an initial reduction of 20 - be rolled down 50 £ η 3* Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekenn seichnet , daß die abgewälzten und wieder voneinander getrennten Bleche mit einer Polyolefinplatte verschweigt werden.3 * Method according to claim 2, characterized seichnet that the rolled and separated sheets are welded to a polyolefin plate will. 909841/1528909841/1528 Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zwischen die abzuweisenden Platten eingeführte Kunststoffolie in eine Aluminiumfolie eingehüllt ist. Method according to Claim 2, characterized that the plastic film inserted between the plates to be repelled is wrapped in an aluminum foil. 5" Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4* dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoffoberflächen vor dem Verschweißen einer Oxydationsbehandlung unterworfen werden.5 " Process according to claims 1 to 4 *, characterized in that the plastic surfaces are subjected to an oxidation treatment before welding. 909841/1528909841/1528