DE2560278C2

DE2560278C2 - Verfahren zum Verbinden der Oberfläche eines Formkörpers aus einem organischen Polymer mit einem Träger

Info

Publication number: DE2560278C2
Application number: DE19752560278
Authority: DE
Inventors: Theodore Robert Bay Village Ohio Beatty; Harry Lakewood Ohio Vourlis
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1974-04-01
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1984-01-19
Also published as: IT1035130B

Description

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JO

Die Erfindung betrifft ein Verlahren zum Verbinden der Oberfläche eines Formkörpcts aus einem organischen Polymer mit einem Träger durch Behandeln der Oberflä- r> ehe des Formkörpers durch Erwärmen bis zu seinem Erweichungshercicli und durch Korona-Fntladung und durch Verkleben mittels einer Schicht eines Klebstoffes.

Es Ist bekannt, daß verschiedene Kunststoffe, wie Filme a'is Polyäthylen, mit einer Korona-F.ntladung -< <> behandelt werden können, um so behandelte Stoffe besser mit verschiedenen Trägern verbinden zu können. Die meisten handelsüblichen Generalorcr. zur Erzeugung von Korona-Entladungen verwenden Wechselstrom mii Frequenzen bis herauf zu 500 kHz oder mehr. Spannungen ■>"> von 15 kV oder mehr werden verwendet, um einen Film aus einem Polymer zu behandeln, der kontinuierlich zwischen den beiden Elektroden mit einer Geschwindigkeit bis herauf zu 15C m/Min, oder darüber hindurchgeführt wird. V)

Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird die Oberfläche gewöhnlich mit 0.09 bis 0,35 Watt MIn./dm² bestrahlt, um sie für Klebstoffe, Druckfarben und andere polare Stoffe aufnahmefähig zu machen.

Die US-PS 34 96 092; 32 94 971 und 37 29 672 bcschrel- « ben Generatoren für Korona-Entladungen und/oder Verfahren zum Behandeln von Filmen. Es Ist demnach bekannt, daß bei Behandlung eines Filmes aus einem Polymer mit einer Korona-Entladung von 0,01 bis 0,35 Watt Mln./dm' die Adhäsionsfähigkeit der Oberfläche ^h0 eines solchen Filmes genügend gesteigert werden kann.

Es 1st ferner bekannt, daß man einen Film aus einem Polyäthylen niedriger Dichte durch Verschweißen mit einem Träger aus Stahl oder Al jmlnlum verbinden kann, wenn man Ihn In der Wärme behandelt. So kann bei- ^b5 spielsweise ein Film aus Polyäthylen auf einen Mctnlltrü-• ger aufgebracht werden, der über dem Schmelzpunkt des Polyäthylens erwärmt Ist, worauf der Schichtkörper weiter auf eine Temperatur über HO'C erwärmt v, ird, um den Film aus Polyäthylen mit dem Träger zu verschweißen oder zu verbinden. Obwohl dieses Verfahren verwendet werden kann, um einen Film aus einem Polymer mit einem Metall zu verbinden oder zu verschweißen, erfordert es doch ein doppeltes Erwärmen. Hierbei wird das zweite Erwärmen durchgeführt, svährcnd der film In Beiührung mit dem Metall steht. Dieses Verfahren kann In solchen Fällen nicht angewendet werden, wenn der metallische Träger nicht erwärmt werden soli.

Nach der US-PS 36 39 134 wird ein Kunststoffllm zur Verbesserung der Adhäsion an einer heiß vcrkiebbaren Oberfläche nach dem Extrudieren aus einem üblichen Extruder auf eine Temperatur von etwa 25 bis 50'C unterhalb seines Erweichungspunktes erwärmt und bei dieser Temperatur mit einer Korona-Entladung behandelt. Dieses Verfahren erfordert eine Vorrichtung, durch welche der Kunststoff auf der erhöhten Temperatur gehalten wird, während gleichzeitig eine Korona-Entladung erzeugt wird.

Aus der US-PS 37 54 117 ist es bekannt, zur Oberflächenbehandlung einer Schicht aus Kunststoff diese so hoch zu erwärmen, wie es der Film aushalten kann. Die Korona-Bchandlungselnrlchtung wird bei dieser Vorrichtung unmittelbar an den Ausgang des Extruderkopfes angebracht, aus dem die Folie mit hoher Temperatur austritt und sogleich, noch heiß, der Korona ausgesetzt wird. Dieses wird gemäß der US-PS 37 54 177 als viel wirksamer gegenüber einer Korona-Behandlung des auf Raumtemperatur abgekühlten Filmes bezeichnet.

Aufgabe der Erfindung Ist die Schaffung eines Verfahrens zum Verbinden der Oberfläche eines Formkörpers aus einem organischen Polymer mit einem Träger durch Erwärmen des Formkörpers bi= zu seinem Frweichungsberelch und durch Korona-Entladung und durch Verkleben mittels einer Schicht eines Klebstoffes.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale.

Die so behandelte Oberfläche von Formkörp'-m weist eine verbesserte Adhäslonsfäiilgkelt für Klebstoffe auf. um Formkörper mlucls Klebstoffen mit Metallen oder anderen Trägern gut zu verbinden.

Der hler verwendete Ausdruck »Formkörper« bezeichnet Filme, Folien oder andere Gegenstunde aus Stoffen, wie Polypropylen, Polyäthylen, biegsamem Polyvinylchlorid und dergleichen.

Das Erwärmen des Formkörpers aus dem Polymer auf Temperaturen zwischen etwa 40'· C und der Schmelztemperatur Ist erforderlich, um die Oberfläche des Formkörpers so zu ändern, daß sie empfänglicher wird für die Behandlung mit einer Korona-Entladung, wodurch die Adhäslonsfählßkeit der so behandelten Oberf.ache wesentlich verbessert wird. Die Strukiur der Ohcrflüche von erwärmten Formkörpern aus einem Polymer Ist nicht genau bekannt. Daher soll das erfindungsgemäße Verfahreii nicht an eine bestimmte Theorie gebunden sein. Es wird aber angenommen, daß beim Erhitzen eines Formkörpers aus Polymer ein Zusammentreten von kleineren Kristallen stattfindet, wobei Büschel oder Sphärollte entstehen mit Spalten zwischen den Kristallen oder Sphärollten. Diese Veränderung der Oberfläche des Formkörpers aus dem Polymer verursacht anscheinend keine Spannung der Oberfläche, ändert sie aber so. daß die Behandlung mit einer Korona-Entladune wirksamer wird. Es kann angenommen werden, daß b^im Erhitzen der lamelienförmlgen Kristalle des Polymers mit Dicken von ctwn 100 Ä und Breiten von I bis 100 Mikron auf eine Temperatur etwas unter Ihrem Schmelzpunkt die

Lamellen durch Selbstdiffusion entlang der Kohlenstoffkette des Moleküls dicker werden. Diese Zunahme der Dicke ist wahrscheinlich begleitet von der Bildung von Löchern oder Rissen, was ein Grund für die Änderung der Oberfläche sein könnte. Zusätzlich kann angenommen werden, daß die Änderung der Oberfläche auch verursacht 1st durch die Entstehung von chemischer. Bindungen während der Oxydation des Polymeren beim Erhitzen. Wahrscheinlich bewirkt die Kombination der entstehenden chemischen Bindungen zusammen mit der Bildung von Büscheln oder Sphärollten an der Oberfläche eine derartige Veränderung der Oberfläche, daß sie sich nach der Behandlung mit einer Korona-Entladung vorteilhaft verändert. Dieser sehr weitgehend erhöhte Adhäsionsfähigkeit übersteigt diejenige, die ein Fachmann erwarten konnto wenn er die Oberfläche eines Polymers in der Wärme cder durch eine Korona-Entladung behandelte. Es handelt sich hierbei also um einen synergistischen Effekt, der für sich allein weder durch Erwärmen noch durch eine Behandlung mit einer Korona-Entladung erzeugt werden kann. Dieser Effekt Ist größer als die Summe der Einzelwirkungen einer Erwärmung oder einer Behandlung, mit einer Korona-Entladung. Wahrscheinlich ist die höhere aufgewendete Energie je Flacheneinheit des Filmes für diese synergistische Wirkung mitverantwortlich.

Um die erforderliche Änderung der Oberfläche von Formkörpern aus Polymeren zu erreichen, werden der Formkörper oder Teile von Ihnen auf über etwa 40° C bis unter die Schmelztemperatur erwärmt. Die jeweilige Erwärmungstemperatur Ist abhängig von der gewünschten Adhäsionsfähigkeil. In keinem Falle soli der Polymer-Körper über seinen Schmelzpunkt erwärm¹, werden, well hierbei seine Integrität verlorengehen würde.

Nach dem Erwärmen wird der Formkörper aui unter etwa 20' C abgekühlt, wobei das gewünschte Kristallwachstum nicht geändert wird und wobei auch keine unerwünschten Spannungen oder andere Eigenschaften entstehen, die für die Oberfläche und ihre Adhäslonsfühlgkelt nach dem Behandeln mit der Korona-Entladung schädlich wären.

Dann wird der durch Erwärmen vorbehandeite Formkörper aus dem Polymer mit einer Korona-Entladung bekannter Art behandelt, mit der Ausnahme, daß die Energie je Einheit der Filmoberfläche mehr als doppell so hoch, vorzugsweise mehr als zehnmal so hoch ist, als bei den bekannten Verfahren. Nach den bekannten Verfahren werden beispielsweise Filme aus Polypropylen. Polyäthylen oder aus biegsamem Polyvinylchlorid mit einer Korona-Entladung von 0,09 bis 0,35 Watt MIn./dm' behandelt. Erfindungsgemäß wird beispielsweise ein Film aus Polypropylen nach der Wärmebehandlung mit einer Korona-Entladung von wenigstens I. vorzugsweise mehr als etwa 3.5 Watt Min./dm² behandelt, um die gewünschte Adhaslonsfithigkelt zu erzielen. Es können auch beide Seiten eines Filmes aus beispielsweise Polypropylen. Polyäthylen oder biegsamem Polyvinylchlorid behandelt werden, wenn beide Selten mit Trägern, beispielsweise mit Metallen, verbunden werden sollen. Vorzugsweise werden beide Selten des Filmes gleichzeitig mit einer Koronaentladung behandelt.

Die Flg. I bis 4 zeigen jeweils In 15O0facher Vergrößerung die Oberfläche eines unbehardelten bzw. durch Korona-Entladung, durch Wärme bzw. erfindungsgemäß zuerst durch Erwärmen, dann mittels einer Korona-Entladung behar, leiten Filmes aus Polypropylen mit einer Dicke von 0.25 mm.

Die I⁷Ig. 5 und 6 /eigen von vorne bzw. von der Seite einen I⁷IIm, der auf einen Metallträger aufgeklebt ist, welcher seinerseits mit einer starren Trägerplatte verbunden ist.
Die Fig. 7 zeigt von der Seite die Bestandteile der Flg. 5, wobei der Film aus dem Polymer an einem Lndc mit einer Klammer und der starre Träger mit einer anderen Klammer verbunden Ist. Diese Anordnung zeigt das Verfahren zum Piüfen der Adhäsionsfestlgkeif des Filmes aus dem Polymer.

in Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß die Adhäsionsfestigkeit eines erfindungsgemäß behandelten Filmes aus einem Polymer grüßer Ist als die Summe der Adhäsionsfestigkelten eines Filmes auu einem Polymer, der allein In der Wärme oder allein durch eine Korona-

r> Entladung behandelt worden Ist. Diese; synergistische Wirkung könnte beruhen auf der erhöhten Energie der Korona-Entladung nach dem Behandein des Filmes durch Erwärmen.

Ein erflndungsgemäß durch Erwärmen und mittels einer Korona-Entladung behandelter Formkörper aus einem Polymer hat eine Oberfläche mit einer verbesserten Adhäsionsfähigkeit, wenn ein 2 χ 5 cm großer Film mit einer mit Nickel plattierten Stahlplatte mit einer Mittelschicht von 0.075 mm auf einer Stahlplatte von

>3 0.1 mm verbunden wird, mittels einer 0.025 mm dicken Schicht eines Klebstoffes ius -Jnem Fettpolyamid mit einer Aminzahl von etwa 70 und einem Schmelzpunkt von ungefähr 165"' C. so ist eine Adhäsionskraft von mindestens 1,25 Kp/cm. vorzugsweise von mindestens

H' 1,6 Kp'cm. erforderlich, um den Film nach dem Zurückfaltcn in einer Richtung parallel zu der Oberfläche der Platte abzuziehen. Diese Mlndcsiauhüslonsfesilgkelt von 1.25 Kp/cm erhält der Formkörper aus dem Polypropylen nach der Behandlung durch Erwärmen durch eine

)"· Behandlung mit einer Korona-Entladung von etwa 4 Watt Min.AInV. die etwa zehnmal höher Ist als die üblicherweise verwendete Korona-Entladung. Urn cine bevorzugte Adhäsionsfcstlgkclt von 1.6kp.'cm zu erhalten, sollte der Formkörper nach der Behandlung ddrch

■»" Erwärmen mit einer Korona-Entladung von etwa 7 Watt Min./dm' behandelt werden, um den erforderlichen synergistischen Effekt zu erzielen. Ein ähnliches Verfahren zur Bestimmung der Adhi'.slonsfestigkelt ist In ASTM D903-49 beschrieben. Die Adhäsionsfestigkeit

^J< von erfindungsgemäß behandelten Formkörpern Ist wesentlich höher als die Adhäslonsfestigkcll von Formkörpern, die allein durch Erwärmen behandelt sind oder allein mit einer Korona-Entladung niedriger Fnergle behandelt worden sind, wobei die Filme jeweils tnit dem

■-" gleichen Klebstoff mit der Stahlfläche verbunden sind.

Eine we'tcre Eigenschaft der crflndungsgemäß behandelten Oberflächen besteht da-in, daß diese Oberflächen von polaren Flüssigkeiten bcnet/i werden können. Diese Benetzbarkeit durch pol«re Flüssigkeiten Ist wichtig.

^Vi wenn man einen Klebstoff aus einem Fettpolyamid mit einem Schmelzpunkt von 165 C und einer Aminzahl von etwa 70 verwendet. Verklebt man mittels eines solchen Klebstoffes einen unbchandeltcn Film aus Polypropylen, Polyäthylen oder biegsamem Polyvinylchlorid

·>' mit einem metallischer, Trüger, so findet eine schlechte Verklebung statt, well der polare Klebstoff die Oberfläche des Filmes nicht genügend benetzt, um eine vollständige Verbindung zu erzielen. Verwendet man aber einen crflndungsgemäß behandelten FlIn, so 'st dessen Oberfläche

^b5 durchweg von dem Klebstoff benetzbar, wodurch der Film bei Verwendung dieses Klebstoffes .nlt ci^cm metallischen Tr;t|ter oder dergleichen fest verbunden wird

Erflndungsgemüß werden als Klebstoffe Fettpolyamide aus zwelbaslgen Fettsäuren eingesetzt. Fettpolyamide sind Kondensationsprodukte von dl- und polyfunktlonellen Aminen und dl- und mehbaslgen Säuren, die erhalten werden durch die Polymerisation von ungesättigten Säuren von Pflanzenölen oder deren Estern. Fettpolyamlde sind als Klebstoffe besonders gut geeignet zum Verbinden von leitenden Metallen, z. B. von mit Nickel plattiertem Stahl, mit einem erfindungsgemäß behandelten Film aus einem Polymer, r. B. aus Polypropylen. Hierdurch entsteht ein Verbundstoff, der besonders gut zur Verwendung In alkalischen galvanischen Zellen geeignet ist. Fettpolyamide sind nicht nur gute Klebstoffe, sie werden auch nicht durch alkalische Elektrolyte benetzt und angegriffen, und können daher das Kriechen von solchen Elektrolyten !n oder aus den Zellen während längerer Zelt verzögern. Die Verwendung von Fettpolyamiden In galvanischen Zellen Ist In der US-PS 39 22 178 beschrieben. Die Erfindung kann zur Herstellung von flachen alkalischen Zellen verwendet werden.

Die synergistische Wirkung hinsichtlich der Adhäslonsfählgkelt von erfindungsgemäß behandelten Formkörpern gehl aus den nachstehenden Beispielen hervor.

Beispiel 1

Verschiedene 2 χ 5 cm große Filme aus Polymeren mit den In der Tabelle I angegebenen Dicken wurden auf Ihre Adhäsionsfähigkeit geprüft. Hierbei wurden sie zunächst zwischen zwei Identische Bleche aus mit Nickel plattiertem Stahl von 5,4 χ 2,0 cm verbunden unter Verwendung einer 0,025 mm dicken Schicht eines Klebstoffes aus einem Fettpolyamid (Kondensationsprodukt von dl- und polyfunktlonellen Aminen und dl- und polybaslgen Säuren, die durch Polymerisation von ungesättigten Pflanzen-Ölsäuren oder deren Ester erhalten wurden, mit einer Amlnzahl von etwa 70). Dieser Klebstoff wurde aufgebracht auf eine Seite jedes der nlckelplattlerten Stahlbleche. Das Ganze wurde unter Verwendung einer üblichen Impulsheizvorrichtung aus Nlchrom 3 bis 7 Sekunden lang bei 120° C unter einem Druck von 55 kp/cm² zusammengepreßt, um das Polymer mit den Metallblechen mittels des Klebstoffes dicht zu verbinden. Dann wurden rile Metallbleche von dem Polymer-Nickel abgezogen. Visuell wurde geprüft, welche Mengen des Klebstoffes aus dem Fiim und auf dem Träger verblieben waren, well damit die wirksame Adhäsion an dem Film aus dem Polymer festgestellt werden kann.

Die Tabelle I zeigt die Ergebnisse von Adhäslons-Versuchen für verschiedene Filme aus Polymeren, die entweder unbehandelt, allein durch Wärme behandelt, allein durch Korona-Entladung behandelt oder durch Wärme und durch Koronaentladung behandelt waren. Die durch Wärme zu behandelnden Filme wurden zunächst aus einer Folie von Polypropylen geschnitten, dann wurde jedes Muster In einem Ofen auf eine Temperatur von 115 bis 12O⁰C erhitzt, aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt.

Einige der unbehandelten und einige der durch Wärme behandelten Filmmuster wurden dann mit einer Korona-Entladung behandelt, wobei die Oberfläche des Filmes mit 12 Watt MIn./dm² bestrahlt wurde.

In der Tabelle bedeutet:

»Keine Adhäsion«: Der Schichtstoff konnte leicht aufgetrennt werden und kein Klebstoff haftete an dem Film.

»Geringe Adhäsion«: Der Schichtstoff konnte mit verhältnismäßig geringer Kraft nufRctrcnnt werden und weniger als 10% der Oberfläche des Films blieben mit Klebstoff bedeckt.

^Mäßige Adhäsion«: Zum Auseinanderbringen des Schichtstoffes war eine größere Kraft erforderlich, und 10 bis 25% der Oberfläche des Filmes blieben von Klebstoff bedeckt.

»Adhäsion«: Es war eine verhältnismäßig große Kraft erforderlich, um die Metallbleche von dem Film zu trennen, und wenigstens 80% der Oberfläche des Filmes blieben von Klebstoff bedeckt.
Die Tabelle I zeigt, daß die synerglsUsche Wirkung der

aufeinanderfolgenden Behandlung du^rcn Wärme und durch Korona-Bestrahlung nicht vorhergesagt werden konnte durch Feststellung der Adhäsionsfähigkelten von Polymer-Filmen, die allein durch Wärme oder allein durch Korona-Entladung behandelt worden waren. Diese synergistische Wirkung kann vielleicht auf der hohen Energie je Oberflächenelnhelt des Fllrhes bei der Korona-Bestrahlung beruhen, die höher Ist als die übliche Energledlchte. ;

Tabelle I

Material Behandlung

keine erwärmt

Korona- erwärmt

Entladung und

Korona-EntladuHg

Polypropylen keine keine schwache Adhäsion (0,25 mm)
Polyäthylen
(0,25 mm)

biegsames
PVC
(0,40 mm)

Adhäsion Adhäsion Adhäsion

keine keine schwache Adhäsion Adhäsion Adhäsion Adhäsion

keine keine schwache Adhäsion Adhäsion Adhä;ion Adhäsion

Beispiel 2

Ein Muster wurde aus einem 0,25 mm dicken PoIypropylen-Fllm geschnitten. Mittels eines Raster-Elektronenmikroskops wurde bei 1500facher Vergrößerung eine Mikrophotographie des unbehandelten Films aus Polypropylen hergestellt, die In der Flg. 1 gezeigt Ist. Der Film wurde dann in einem Ofen auf 115 bis 120° C erhitzt, dann aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die mit der gleichen Vorrichtung und der gleichen Vergrößerung photographierte Oberfläche dieses Filmes Ist In der Flg. 3 dargestellt. Die Flg. 3 zeigt, daß ein Zusammenschließen von Kristallen zu Büscheln oder Sphärollten stattgefunden hat mit deutlichen Spalten zwischen benachbarten Büscheln. Es wird angenommen, daß zusätzlich zu der Bildung der Büschel oder Sphärollte auch die Abmessungen der Kristalle beim Erwärmen zugenommen haben.

Ein zweites Muster des gleichen Filmes aus Polypropylen wurde mit einer Korona-Entladung von 12 Watt Min./dm' behandelt. Die Behandlung dauerte etwa 10 Sekunden. Eine Mikrophotographie des so behandelten Films zeigt die Flg. 2. Sie zeigt, daß die Oberfläche der Kristalle zugenommen hat, wahrscheinlich durch eine Ätzwirkung.

Ein drittes Muster des gleichen Filmes wurde, wie oben beschrieben, durch Erwärmen und dann, wie oben beschrieben, durch Korona-Bestrahlung behandelt. Die Oberfläche des so behandelten Filmes Ist In der Flg. 4 dargestellt. Wie mnn sieht, hm die ObcrfWche des Filmes sich verändert und die Abmessungen der Kristalle haben zugenommen. Wie das Beispiel 1 zeigt, hat die Oberflä·

ehe eines so behandelten Filmes eine ausgezeichnete Adhäsionsfähigkeit.

Beispiel 3

Verschiedene Muster eines Filmes aus Polypropylen mit Abmessungen von 15 χ 2 cm und eine Dicke von 0,25 mm wurden jeweils mit einer 5x2 cm großen, mit _ö Nickel plattierten Stahlplatte verbunden. Hierzu wurde eine 0.025 mm dicke Schicht des In Beispiel 1 erwähnten Klebstoffes verwendet. Nach den Fig. 5 bis 7 wurde ein Teil 3 jedes Musters des Filmes 2 aus Polypropylen mittels einer Schicht 4 von Klebstoff mit dem Blech 6 aus mit Nick;! plattiertem Stahl verbunden, wobei die letztere an einer als Träger dienenden Stahlplatte 8 angeschweißt war. Eine Klammer 10 war mit einem Ende der Trägerplatte 8, die andere Klammer 10.4 des Fühlers mit dem freien zurückgeklappten Ende 2 des Filmes 3 verbunden. Die zum Abziehen des Filmes 2 von dem Blech 6 erforderliche Kraft, die parallel zu der Oberfläche des Bleches 6 an den Klammern 10 und 10/1 angriff, ist In der Tabelle II enthalten.

Die verschiedenen Muster des Filmes aus Polypropylen waren entweder unbehandelt, allein durch Erwärmen behandelt, allein durch Korona-Entladung behandelt oder durch Erwärmen und Bestrahlen mit einer Korona· Entladung behandelt, bevor sie mit dem Blech verbunden wurden. Das Behandeln durch Erwärmen und durch Bestrahlen mit einer Korona-Entladung wurde so durchgeführt, wie es Im Beispiel 1 beschrieben Ist.

Die Werte für die Adhäsionskraft zum Abziehen jedes Musters des Filmes aus Polypropylen von der mit Nickel plattierten Stahlplatte unter Verwendung des beschriebenen Verfahiens sind In -"er Tabelle II enthalten. Man sieht, daß das Muster (4), das durch Erwärmen und durch Bestrahlen mit einer Korona-Entladung behandelt worden war, eine Adhäsionsfestigkeil von l,85kp/cm hatte. Das nur durch Erwärmen behandelte Muster (2) hatte eine Adhäsionsfestigkeit von weniger als 0,18kp/cm, und das Muster (3), das allein durch Bestrahlung mit einer Korona-Entladung behandelt war, hatte eine Adhäsionsfestlgkelt von l,25kp/cm. Diese Versuche zeigen die synergistische Wirkung des kombinierten erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Adhäslonselgenschaften der Oberfläche eines Filmes aus Polypropylen.

Die verhältnismäßig hohe Adhäsionsfestigkeit des Musters (3) könnte darauf beruhen, daß die Behandlung mit der Korona-Er.tladung mit einer Energie von 12 Watt Min./dm² durchgeführt wurde, die etwa dreißigmal höher Ist als die üblicherweise verwendete Energie zum Behandeln von Oberflächen von Polymeren.

Das Muster (5) zeigt, daß es notwendig Ist, den Film aus Polypropylen zuerst durch Erwärmen zu behandeln, und erst dann durch eine Korona-Entladung zu behandeln. Bei Umkehrung dieser Verfahrenssehritte nimmt die Adhäsionsfestigkeit ab.

Tabelle II

Muster Film aus Polypropylen

Adhäsionsfestigkeil (kp/cm)

1 wie erhalten
unbehandelt

2 allein durch Erwärmen
auf 120⁰C behandelt

Fortsetzung

Muster Film aus Polypropylen

Aclhäsions-

fcstigkcit

(kp/cm)

allein durch Behandeln mit einer 1,25
Korona-Entladung von 12 Watt
Min./dm²

durch Erwärmen auf 120⁰C und 1,85
anschließend mit einer Korona-Entladung von 12 Watt Min./dm²
behandelt

zuerst mit einer Korona-Entladung 1,20
von 12 Watt Min./dm² und anschließend durch Erwärmen auf
120⁰C behandelt.

Beispiel 4

Unter Verwendung der Versuche zur Feststellung vier Adhäslonsfestlgkeit nach Beispiel 3 mit dem In Beispiel 1 beschriebenen Klebstoff wurden 0.25 mm dicke Filme aus Polypropylen mit den Abmessungen nach Beispiel 3 zunächst durch Erwärmen und dann mit einer Korona-Entfcdung behandelt. Die Haftfestigkeiten wurden dann geprüft. Jedes der verschiedenen Muster wurde verschieden erwärmt und verschieden mit einer Korona-Entladung behandelt, bevor es mit dem Blech aus mit Nlckci plattiertem Stahl verbunden wurde. Die Haftfestigkeiten sind In der Tabelle III enthalten. Man sieht, r'.aii die Adhäsionsfestigkeit von Filmen aus Propylen erheblich verbessert werden kann, wenn die Filme erflndungsgcmäß behandelt werden. Die Versuchsergebnisse zeigen auch, daß die Änderung der Eigenschaften der Oberfläche des Filmes aus Polypropylen abhängig sind von der Temperatur und der aufgewendeten E/ergie der Korona-Entladung. Ein Erwärmen des Musters auf 120°C und eine Behandlung mit einer Korona-Entladung von 6 Watt Min./dm² ergibt eine Adhäsionsfestigkeit, die etwa gleich Ist der Adhäslonsfcsllgkeit eines Filmes, der auf 80° C erwärmt und mit einer Korona-Entladung von 12 Watt Min./dm² behandelt lsi. Die Versuchsergebnisse zeigen ferner, daß die Temperatur der Wärmebehandlung und die Energie der Behandlung mit der Korona-Entladung synergistisch miteinander verbunden sind, und so geändert werden können, daß die Oberfläche die jeweils gewünschte Adhäslonsfählgkclt hat.

Tabelle III

Filme aus Po'ypropylen mit einer Dicke von 0,25 mm

Wärmebehandlung Koronu-F.ntladung Adhiisionsfcstigkcit ⁰C Watt Min./dm² kp/cm

<0,18 <0,18

20	1	<0.18
70	1	<ü,18
90	1	<0,18
110	1	<0,l8
120	i	0,25
20	3	0,42
70	3	0,51
90	3	0,73
120	3	0,91

Fortsetzung

Filme aus Polypropylen mit einer Dicke von 0,25 mm

Wärmebehandlung Korona-Entladung Adhäsionsfestigkeit ⁰C Watt Min./dm² kp/cm

6 12 12 12 12 12

Beispiel 5

1,05 1,45 1,23 1,31 1,52 1,65 1,88 Polyvinylchlorid ebenso zunimmt wie die Ad^u.,is!oribfesllgkclt von Filmen aus Polypropylen, wenn sie erflndungsgcmüß behandelt werden.

Tabelle V

Material Wärme- Korona- Acirusions-

C,25 mm behandlung Entladung festigkeit

dicker Film ⁰C Watt Min./dnv kp/ern

IO

Es wurde das Verführen nach Beispiel ^Λ verwendet, wobei Muster von Filmen aus Polypropylen nach dem »■> Beispiel 3 verwendet wurden. Die Ergebnisse sind In der Tabelle IV enthalten.

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß bei Erhöhung der Energie der Korona-Bestrahlung die Adhäslonsfestlgkalt von Mustern, die auf die gleichen Temperaturen erwärmt 2S waren, ebenfalls zunimmt.

Tabelle IV Filme aus Polypropylen mit einer Dicke von 0,25 mm

ίο Wärmebehandlung Korona-Entladung Adhäsionsfestigkeit ⁰C Watt Min./dm² kp/cm

Polyäthylen	20	12	1.27
Polyäthylen	100	12	1.58
Polypropylen	20	12	KU
Polypropylen	120	12	1.55
biegsames PVC	20	12	0.84
biegsames PVC	80	12	1.03

<0,18 0,42 1.23 1,31 1,49 1,55 1.89 0,33 1,07

Beispiel 6

Nach dem Verfahren des Beispiels 3 wurden Muster von Filmen aus biegsamem Polyvinylchlorid. Polypropy- > <> lcn oder Polyäthylen geprüft. Die Muster halten die gleichen Abmessungen wie die nach Beispiel 3. Die Ergebnisse sind In Tabelle V enthalten.

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Adhäslonsfestlgkelt von Filmen aus Polyäthylen oder biegsamem 5> Die Tabelle V zeigt, daß die Adhäsionsfestigkeit der hler geprüften Stoffe vergleichbar ist mit den Zahlen der Tabellen 11 bis IV. Sie können so geregelt werden, daß die Bindungsfestigkeit zwischen mit Nickel plattiertem Stahl und dem Film bei Schichtdicken des Klebstoffes nach den Beispielen H bis IV gcrcacU werden kann.

Die Beispiele zeigen, daß eine Behandlung einer unbchandelten Oberfläche eines Formkörpers aus einem Polymer mit einer Korona-Kntladung über etwa 12 Watt Mln./dnv die Adhäslonsfestlgkcli für Klebstoffe wesentlich erhöht. Die Beispiele 3 bis 6 zeigen, daß bei Behandlung eines Films aus Polypropylen mit einer Korona-Entladung von 12 Watt MIn./dm"' eine Adhäsloisfestlgkcit an einem metallischen Träger nach Beispiel 3 von wenigstens 1.11 kp/cm erreicht wird. Nach dem Beispiel 6 hat ein Polyäthylen-Film, der mit einer Korona-Entladung von 12 Watt Mln./dm^J behandelt Ist, eine AdhSslonsfesilgkclt von 1.2? kp/cm. während ein In gleicher Welse behandelter Film aus biegsamem Polyvinylchlorid eine Adhäsionsfestigkeit von 0.84 kp/cm hat. Erfindungsgemäß kann man also einen polymeren Formkörper mit einer Korona-Eniladung von mehr als etwa 12 Watt Mln./dm¹ behandeln, um die Oberfläche aufnahmefähiger ll\r Klebstoffe oder dergleichen zu machen.

Die Beispiele zeigen ajch. da3 bei erfindungsgemäßer Behandlung der Formkörper aus Polymeren ihre Oberfläche sich so ändert, daß sie von einem Klebstoff benetzt werden, welcher ein unbehandeltes Polymer nicht gut benetzen kann. Dadurch wird es möglich, erfindungsgemäß behandelte Formkörper aus Polymeren mit verschiedenen Trägern zu verbinden, unter Verwendung von üblichen und !eicht erhältlichen Klebstoffen, und daß derartige Schlchtstoffe, wie oben beschrieben, in alkalischen Zellen verwendet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden der Oberfläche eines Formkörpers aus einem organischen Polymer mit einem Träge-· durch Behandeln der Oberfläche des Formkörpers durch Erwärmen bis zu seinem Erwclchungsberelch und durch Korona-Entladung und durch Verkleben mittels einer Schicht eines Klebstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Formkörper zuerst auf eine Temperatur zwischen 40° C und seinem Schmelzpunkt erwärmt,

b) auf eine Temperatur von unter etwa 20° C abgekühlt und

c) anschließend mit einer Korona-Entladung bestrahlt wird, die eine Energiedichte von wenigstens I Watt ■ mln/dm^J an der Oberfläche aufweist, und

d) danach mit dem Träger durch einen Klebstoff verklebt wird, der ein Kondensatlonsprodukt aus zwei- oder mehrfunktlonellen Aminen mit zwel- oder mehrbasigen Säuren Ist, das einen Schmelzpunkt von etwa 165° C und eine Amlnzahl von etwa 70 aufweist, wobei der Klebstoff In einer Schichtdicke von etwa 25 μιη verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Formkörper auf eine Oberfläche von Nickel geklebt wird.

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