DE2715185A1 - Verfahren zur behandlung von polyvinylidenfluorid zum haften an einem anderen polymeren - Google Patents
Verfahren zur behandlung von polyvinylidenfluorid zum haften an einem anderen polymerenInfo
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Description
5 KÖLN 51. OBERLÄNDER UFER 90
Ά Köln, den 8. März 1977 23
Produits Chimiques Ugine Kuhlmann, 25, Boulevard de l'Amiral
Bruix, 75116 Paris (Frankreich)
Verfahren zur Behandlung von Polyvinylidenfluorid zum Haften
an einem anderen Polymeren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Oberflächen aus Polyvinylidenfluorid, das nachfolgend als
PVF- bezeichnet wird, dass das spatere Haften des PVF2 an einem
anderen Polymeren ermöglicht. Das Verfahren besteht darin, als Zwischenschicht auf der Oberfläche von PVF^ einen Film aus
Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat zu befestigen. Unter einem Polyalkylmethacrylat wird auch ein Copolymeres verstanden, das
wenigstens 85 Gew.% Polyalkylmethacrylat aufweist.
Die Haftung von PVF2 an anderen Polymeren ist im allgemeinen
sehr gering oder gar nicht gegeben, wodurch die Verwendung von PVF, als Entformungsfläche selbst bei erhöhten Temperaturen für
bestimmte Harze ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wurde entdeckt, daß es möglich ist, Polyurethan
oder Polyalkylmethacrylat wirksam an PVF2 zu befestigen,
wobei erstere später als Träger zum Befestigen eines anderen Polymeren an PVF2 dient.
Obgleich normalerweise Polyurethane oder Polyalkylmethacrylate nicht an PVF, haften, wurde überraschenderweise festgestellt,
daß, nachdem eine Lösung von Polyurethan oder Polyalkylmeth-
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acrylat aufgebracht und das Lösungsmittel verdampft wurde, das Polymere an PVF _ haftet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Oberfläche von PVF-Polyurethan
oder Polyalkylmethacrylat mit Hilfe einer Lösung von Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat in einem aprotischen
polaren Lösungsmittel befestigt, aus der man das Lösungsmittel nach Aufbringen auf die Oberfläche des zu behandelnden PVF2
entfernt.
Die Klasse von aprotischen polaren Lösungsmitteln ist bekannt.
Sie wird definiert und dargestellt in A.J. Parker, Quaterly Reviews (1962) - 16 - S. 163-187. Als Beispiele für aprotische
polare Lösungsmittel seien genannt: Dimethylformamid, Dimethylacetamid;*
Tetrahydrofuran, Dimethylsulfoxid, Cyclohexanon, Hexamethylphosphoramid, Tetramethylharnstoff oder die Lösungsmittel
derselben Familie. Derartige Lösungsmittel sind bekannt als Lösungsmittel für PVF _ in Wärme.
Das auf das PVF- aufzubringende Polyurethan kann irgendwelche
Beschaffenheiten besitzen, muß jedoch in den aprotischen polaren Lösungsmitteln oder deren Mischungen löslich sein.
Jedoch wählt man vorteilhaft lineare oder wenig verzweigte Polyurethane wie diejenigen, die durch bekannte Reaktion eines
Polyolpolyäthers und/oder Polyesters mit einem Polyisocyanat im allgemeinen in Anwesenheit eines Katalysators erhalten wird,
oder Polyurethane, die Harnstoffgruppen in der Kette enthalten, die durch die ebenfalls bekannte Reaktion eines Polyolpolyäthers
und/oder Polyesters mit einem Polyisocyanat in Anwesenheit eines Polyamine, eines Aminoalkohols und/oder Wasser in
Oberschuss erhalten wird.
Man kann ebenso Polyurethane oder Polyurethan-Polycarbamide verwenden,
die ausgehend entweder von Mischungen von Polyolpolyäthern und/oder Polyestern oder deren Copolymeren oder von
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Polyolen mit Pfropfungen wie Acrylnitril, Acrylnitrilstyrol, Λ -Methylstyrol, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Methylmethacrylat
erhalten werden.
Vorzugsweise verwendet man lineare Polyurethane oder Polyurethan-Polycarbamide,
die erhalten werden ausgehend aus difunktioneilen
Verbindungen, d.h. Diolen, Diisocyanaten und Diaminen und/oder Aminoalkoholen und/oder Wasser, ebenso wie
Polyurethane oder Polyurethan-Polycarbamide, die erhalten
werden, indem man einen Oberschuss an Hydroxylgruppen in Bezug
zu Isocyanatgruppen derart reagieren läßt, daß man für die Haftung vorteilhafte freie OH-Bindungen erhält, so daß
diese Polyurethane vom Polyäther- oder Polyestertyp oder von beiden gleichzeitig sind.
Als Polyalkylmethacrylat verwendet man vorzugsweise Polymethylmethacrylat
oder ein Copolymeres enthaltend wenigstens 85 Gew.% Polymethylmethacrylat.
Das Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat wird in dem oder den aprotischen polaren Lösungsmitteln mit einer Konzentration zwischen
1 und 5o Gew.% in Lösung gebracht. Um gegebenenfalls die Viskosität der Lösung zu erniedrigen, ist es nicht ausgeschlossen,
nicht polare aprotische Lösungsmittel wie beispielsweise Ketone, Ester, aromatische oder aliphatische Lösungsmittel den
Lösungsmitteln zuzugeben.
Die Lösung wird durch Lösen des Polyurethans oder des Polyalkylmethacrylats
in einem aprotischen polaren Lösungsmittel oder einer Mischung von Lösungsmitteln enthaltend wenigstens ein
aprotisches polares Lösungsmittel hergestellt. Man kann ebenso die Lösung von Polyurethan herstellen, indem man das Polyurethan
in situ herstellt, indem man unter bekannten Bedingungen die Bestandteile in einem aprotischen polaren Lösungsmittel oder
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einer Mischung von Lösungsmitteln enthaltend wenigstens ein aprotisches polares Lösungsmittel reagieren läßt.
Die Lösung aus Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat wird unter gewöhnlichen Bedingungen und mit gewöhnlichen Mitteln auf das
PVF _ aufgebracht, etwa mittels einer Rolle, einer Rakel, einem Pinsel, durch Aufspritzen, durch Befeuchten usw. Das PVF2 wird
anschliessend auf eine Temperatur zwischen 1oo und 3oo C während einer genügenden Zeit erwärmt, um das Lösungsmittel zu
entfernen. Diese Zeit, die von der Dicke der Schicht der aufgebrachten Polyurethanlösung abhängt, liegt im allgemeinen in der
Größenordnung von Minuten und in den meisten Fällen ist eine Zeit von 1« bis 1o min ausreichend. In der Anstrich- und Lackindustrie
wird die zum Verdampfen des Lösungsmittels notwendige Zeit durch den Berührungstest festgestellt: Die Berührung mit
dem Finger darf keine Spur auf der behandelten Oberfläche zurück lassen.
Auf der Oberfläche des auf diese Weise behandelten PVF2 wird
ein Polyurethan oder ein Polyalkylmethacrylat befestigt, das nachher als Zwischenschicht zum Befestigen eines Polymeren auf
dem PVF2 dient. Die Polymeren, die man auf diese Weise an PVF2
befestigen kann, sind vorzugsweise diejenigen, die ohne Zwischenschicht am Polyurethan oder an Polyalkylmethacrylat haften.
Zu diesen Polymeren gehören die Polyester, Epoxidharze, Silikone, Polysulfide ,Phenolharze, chlorierter Kautschuk, Polyvinyle,
Polyurethane, Polyacryle und deren Copolymere wie Acrylnitrilbutadienstyrolharz oder Acrylnitrilbutadienharz.
Diese Polymere kann man am PVF_ zum Haften bringen, das mit verschiedenen
bekannten Mitteln behandelt wurde, beispielsweise in-dem auf die behandelte Oberfläche entweder Verbindungen auf-
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gebracht werden, die durch Reaktion in situ das Polymere erzeugen,
oder durch Aufbringen von polymerisierbaren Harzen oder
durch Thermoklebung oder Thermoverschweissung des Polymeren mit der behandelten Oberfläche.
durch Thermoklebung oder Thermoverschweissung des Polymeren mit der behandelten Oberfläche.
Die erfindungsgemäß behandelten PVF2 Flächen können auch sämtlichen
Behandlungen unterworfen werden, die gewöhnlich hinsichtlich einer Polyurethanoberfläche vorgenommen werden, etwa Lackierung,
Metallisierung oder dergleichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf alle PVF2~Materialien,
die beispielsweise in Form von Platten, Folien, Rohren oder als durch Spritzen oder Pressspritzen oder durch Warmformgebung
erhaltene Objekte vorliegen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen erläutert.
Ein Blatt von 4 mm Stärke aus PVF2 erhalten durch Extrusion und
Kalandrieren wird bei 2o°C mit einem Pinsel mit einer Lösung
von 2o Gew.% Trockensubstanz eines linearen Polymeren von Polyurethan erhalten durch Reaktion von Polyäthylenglykoladipat
eines Molekulargewichtes von 2ooo Diphenylmethandiisocyanat und Wasser in Dimethylformamid bedeckt.
von 2o Gew.% Trockensubstanz eines linearen Polymeren von Polyurethan erhalten durch Reaktion von Polyäthylenglykoladipat
eines Molekulargewichtes von 2ooo Diphenylmethandiisocyanat und Wasser in Dimethylformamid bedeckt.
Die Reaktion wurde unter Stickstoff während 5 h bei 9o°C in
dem gesamten Dimethylformamid bis zum Verschwinden von freien
Isocyanatgruppen vorgenommen, wobei das Verhältnis
dem gesamten Dimethylformamid bis zum Verschwinden von freien
Isocyanatgruppen vorgenommen, wobei das Verhältnis
(OH Polyol + OH Wasser) _ 1
NCO
NCO
betrug.
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Das auf diese Weise erhaltene Blatt wurde 3 min bei 14o C in einen Ofen gelegt.
Auf der erkalteten behandelten Oberfläche wurde eine Polyester-Glas-Schichtung
aufgebracht, wobei das Polyester ein ungesättigter Orthophtalsäureester enthaltend Methylmethacrylat war
(UKAPON T 215 MRL von Produits Chimiques Ugine Kuhlmann).
Nach Härtung des Polyesters wurde eine ausgezeichnete Haftung der Schichtung auf dem PVF2 festgestellt.
Bei Umgebungstemperatur wird eine Lösung von 15 Gew.% festem Polyesterpolyurethan (DESMOCOLLE 5oo von Bayer) in Dimethylacetamid
hergestellt.
Diese Lösung wurde auf eine Folie aus PVF2 mit 4oo μ Stärke aufgesprüht.
Die ]
Ofen gehalten.
Ofen gehalten.
gesprüht. Die Folie wurde 5 min bei 15o C in einem belüfteten
Eine Woche später wurden auf die behandelte Oberfläche der Folie
Epoxidverbindungen aufgeklebt (Araldit AV 138 und dessen Derivate) . Nach Polymerisation des Epoxide stellte man eine ausgezeichnete Haftung zwischen den verschiedenen Polymeren fest.
Mit einem Pinsel bringt man auf eine Folie auf PVF, von 2oo μ
Stärke eine Lösung aus 2o Gew.% linearem Polyurethan gemäß Beispiel 1 in Dimethylacetamid auf. Nach Entfernung des Lösungsmittels bei 17o°C während 2 min lagert man das behandelte PVF2*
3 Tage später wird diese Folie mit einem Blatt aus thermoplasti
schem Polyurethan von 5/1o mm Hochfrequenz verschwelest. Man er-
709843/073
hält eine ausgezeichnete Haftung zwischen den verschiedenen Polymeren
.
Vergleichsweise· stellt man fest, daß durch Hochfrequenzverschweissung
keinerlei Haftung zwischen derselben nicht behandelten PVFj-Folie und dem thermoplastischen Polyurethanblatt von
5/1o mm eintritt.
Die Viskosität einer Lösung von linearem Polyurethan gemäß Beispiel
1, jedoch erhalten aus Polyoxypropylenglykol eines Molekulargewichts
von 2ooo anstelle von Polyäthylenglykoladipat wird durch Zusatz von 15 Gew.% Methyläthy!keton verringert.
Diese Lösung wird auf eine Folie von 25 μ Stärke aus PVF2 gesprüht
und das Lösungsmit
belüfteten Ofen entfernt.
belüfteten Ofen entfernt.
sprüht und das Lösungsmittel bei 14o°C während 3 min in einem
Nach Abkühlen der Folie wird diese aufgerollt und bei Umgebungstemperatur
gelagert.
Drei Wochen später wird die Folie entrollt und auf ihrer behandelten
Oberfläche ein chloriertes Polyesterdiolharz (UKADIOL 74.3ΟΟ von Produits Chimiques Ugine Kuhlmann) geklebt. In üblicher
Weise wird eine Polyesterglasschichtung aufgebracht.
Auf diese Weise erhält man Platten aus Polyester, die mit einem Schutzfilm versehen sind, der an PVF2 haftet.
Es werden Lösungen von 1o und 4o Gew.% Trockensubstanz aus PoIyurethanpolycarbamid
hergestellt, indem man in Dimethylformamid bei 75°C während 3 h folgende Mischung reagieren läßt:
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1ooo g einer 1:1 Mischung (bezogen auf das Gewicht) von PoIyoxidpropylenglykol
eines Molekulargewichts von 2ooo und PoIyäthylenglykoladipat»
eines Molekulargewichts von 2ooo
2o g Butandiol
4 g Wasser
4 g Wasser
und Toluoldiisocyanat derart, daß das Verhältnis NCO/OH=o,95 beträgt.
Die Lösungen werden abgekühlt und dann wie in Beispiel 1 verwendet.
Nach Behandeln eines Blattes auf PVF2 von 1 mm Stärke gemäß
Beispiel 4 wird dieses auf dem Boden einer Form angeordnet, die zum Formen von festen Schäumen.aus Polyurethan bestimmt ist.
Bei Umgebungstemperatur mischt man die Komponenten A und B, die man in die Form giesst. Auf diese Weise erhält man Platten aus'
festem Polyurethanschaum bedeckt von PVF2, das fest haftet und
witterungsbeständig ist.
Gewichtsteile
Polyoxypropylenglycol- PLURACOL 354o (von 5o
hexol Produits Chimiquea
Molekulargewicht 7oo Ugine Kuhlmann)
Polyoxypropylenglycol- PLURACOL 313o (von 5o
triol, Molekularge- Produits Chimiques
wicht 4oo Ugine Kuhlmann)
Dimethylamin 2
Triäthylendiamin o,4
Siliconzusatz D 19°3 (von Goldschmidt) o,5
Trichlorfluormethan Forane 11 (von Produits 1O
Diphenylmethandiiso- LILENE M 2o (von In einer Menge cyanat trocken Produits Chimiques derart, daß der
1o5 ist
709843/073* (7,4 , Nco/kg)
Mit einem Pinsel bringt man bei Umgebungstemperatur auf eine Folie aus PVF- mit einer Stärke von 1oo μ erhalten durch Extrusion
und Verblasen eine Lösung mit 2o Gew.% Trockensubstanz eines linearen Polyurethanpolymeren erhalten durch Reaktion von
Polyäthylenglykoladipat eines Molekulargewichts von 2ooo und
Dxphenylmethandxisocyanat und Wasser in Dimethylformamid auf.
Die Reaktion wird unter Stickstoff während 5 h bei 9o C in dem gesamten Dimethylformamid vorgenommen, bis freie Isocyanatgruppen
verschwunden sind, wobei das Verhältnis
(OH Polyol + OH Wasser) _ 1 igt
NCO.
Die mit Lösung bedeckte Folie wird 4 min in einem Ofen bei 1oo°C gehalten. Dann wird die Folie mit einem Papier aufgerollt,
dessen Oberfläche zum Verhindern einer Haftung silikonisiert ist. Nach Aufbewahrung.während 3 Monaten wird die Folie entrollt und
zwischen den Rollen eines auf 13o°C erhitzten Kalanders hindurchgeführt. Gleichzeitig wird eine Folie von 2 mm Stärke eines
Acrylnitrilbutadienstyrolcopolymeren selbst zwischen den Rollen kalandriert und die behandelte Oberfläche des PVF2 mit dieser
Folie des Copolymereh in Berührung gebracht.
Nach Abkühlen erhält man eine Copolymerenfolie, die mit einer Folie aus PVF2 beschichtet ist, deren Haftung ausgezeichnet ist.
Die Viskosität einer Lösung aus einem linearen Polyurethan wie in Beispiel 8, jedoch erhalten aus einem Polyoxypropylenglykol
mit einem Molekulargewicht von 2ooo anstelle des Polyäthylenglykoladipa ts wird durch Zusatz von 15 Gew.% Methyläthylketon
herabgesetzt.
709843/0734
Diese Lösung wird mit einem Pinsel auf eine PVF~-Platte von
4 mm Stärke aufgebracht, wonach das Lösungsmittel bei 1oo C während 1 h entfernt wird. Auf die behandelte erkaltete Oberfläche
der Platte wird ein chloriertes Polyesterdiolharz (UKADIOL 74.3oo von Produits Chimiques Ugine Kuhlmann) aufgeklebt.
In herkömmlicher Weise wird eine Polyesterglasschich·1?
tung aufgebracht.
Auf diese Weise erhält man geschichtete Polyesterplatten, die mit daran haftendem PVF2 bedeckt sind, das als Schutz dient.
Bei Umgebungstemperatur stellt man eine Lösung aus 15 Gew.% festem Polyesterpolyurethan (DESMOCOLL 42o von Bayer) in Dimethylacetamid
her. Zu 1oo g dieser Lösung fügt man 3 g einer Lösung von 2o % Triphenylmethandiisocyanat in Methylenchlorid
(DESMODUR R von Bayer).
Diese Mischung bringt man mit einem Pinsel unmittelbar auf eine Platte aus PVF- von 3 mm Stärke auf. Die PVF2 Platte wird dann
15 min bei 1oo C in einem Wärmeschrank gehalten.
Danach wird wie in Beispiel 9 eine Polyesterglasschichtung aufgebracht. Nach Vernetzung erhält man eine geschichtete Polyesterplatte,
die mit daran haftendem PVF _ als Schutz bedeckt ist.
15 g eines Polymethylmethacrylats mit einem Molekulargewicht von
12O.OOO wird in 85 g Dimethylformamid gelöst. Diese Lösung wird
mit einem Pinsel auf eine PVF2 von 4 mm Starke aufgebracht. Das
Lösungsmittel wird entfernt, indem man die Platte aus
5 min in einem belüfteten Wärmeschrank bei 15o°C läßt.
709843/073*
Auf der behandelten Oberflache der Platte aus PVF- wird nach
Abkühlen in üblicher Weise eine Polyesterglasschicht aufgebracht, wobei das Polyester ein ungesättigtes Orthophthalsäurepolyesterharz
enthaltend Methylmethacrylat ist (UKAPON T 215 MRL von Produits Chimiques Ugine Kuhlmann).
Nach Aushärtung des Polyesters stellt man eine ausgezeichnete Haftung der Schichtung auf dem PVF2 fest.
Zu 1oo g einer Lösung von Beispiel 11 fügt man 5o g Äthylacetat
zu. Diese Lösung wird mit Hilfe einer mit einer Rakel ausgerüsteten Streichvorrichtung auf einen Film von PVF2 von 5o μ
Stärke aufgebracht. Der Film wird dann 3 min in einem Ofen bei 165°C gehalten.
Auf die behandelte Oberfläche des PVF2-FiImS bringt man durch
Kalandrieren eine Platte von 2 mm Stärke eines Acrylnitrilbutadienstyrolcopolymeren
zum Haften. Das Kalandrieren besteht im Aufbringen der Platte aus dem Copolymeren auf die behandelte
Fläche des PVF2 und Hindurchführen des gesamten zwischen den
auf 13o C erwärmten Zylindern eines Kalanders.
Man erhält auf diese Weise eine ausgezeichnete Haftung des PVF2
an Copolymeren.
Die Versuche dieses Beispiels zeigen das Zusammenwirken, das zwischen
der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels und dem Einfluss des aprotischen polaren Lösungsmittels, das in der Lösung verwendet
wird, existiert. Für diese Versuche verwendet man Polyurethan, das aus einem Polymeren durch Reaktion in Masse einer
Mischung von 1oo Gew.-Teilen Polybutandioladipat mit einem Molekulargewicht von 2ooo und 3 Gew.-Teilen vorher bei 7o°C dehy-
709843/Ό734
4Ψ
dratisiertem Butandiol mit Diphenylmethandiisocyanat geschmolzen bei 5o°C in einem Verhältnis von NCO/OH=1 hergestellt wj
Nach 5 min Rühren der Reaktionsteilnehmer wird die flüssige
Mischu;
hitzt.
hitzt.
zen bei 5o°C in einem Verhältnis von NCO/OH=1 hergestellt wird.
3S
Mischung in eine Form gegossen und während 14h auf 14o C er-
a. Eine Polyurethanlösung mit 2o Gew.% Trockensubstanz in Dimethylformamid,
die auf eine Folie auf PVF2 aufgebracht wird, läßt auf der Oberfläche nach 5 Tagen bei 2o°C eine Polyurethanschicht
zurück, die nicht am PVF2 haftet.
b. Das gleiche Urethan in Lösung in Aceton bei 2o Gew.% Trockensubstanz
haftet nicht an PVF2 nach Entfernen des Lösungsmittels
bei einer Temperatur oberhalb von 12o°C.
c. Beim Wiederholen der vorhergehenden Versuche erhält man mit einer Polyurethanlösung in Dimethylformamid nach Entfernen
des Lösungsmittels bei 14o°C eine ausgezeichnete Haftung zwischen dem Polyurethan und dem
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Claims (9)
1.) Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche aus Polyvinylidenfluorid,
dadurch gekennzeichnet, daß man auf seiner Oberfläche ein Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat mit Hilfe
einer Polyurethan- oder Polyalkylmethacrylatlösung in wenigstens einem aprotischen polaren Lösungsmittel befestigt,
wobei man das Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen 1oo und 3oo°C nach Aufbringung auf die Polyvinylidenfluorid-Oberflache
entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 1 bis 5o Gew.% Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat
enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aprotische polare Lösungsmittel ausgewählt ist aus
Dimethylformamid, Dltnathy !.acetamid, Tetrahydrofuran, Dime thy lsulf oxid, Cyclohexanon, Hexamethylphoephoramid, Tetramethylharnstoff.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyalkylmethacrylat Polymethylmethacrylat ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß man auf der Polyvinylidenfluoridoberflache ein
drittes Polymeres unter Zwischenschaltung von Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat befestigt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymere unter denjenigen ausgewählt wird,
709 8.4 3/073A
ORIGINAL INSPECTED
die die ohne Zwischenlage an Polyurethan oder Polyalkylmethacrylat
haften.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polymere ausgewählt ist aus Polyestern, Epoxidharzen, Silikonharzen, Polysulfiden, Phenolharzen, chloriertem Kautschuk,
Polyurethanen, Polyvinylharzen, Polyacrylharzen oder deren Copolymeren.
8. Gegenstand aus Polyvinylidenfluorid, auf dem ein Polyurethan
oder Polyalkylmethacrylat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 haftet.
9. Gegenstand aus Polyvinylidenfluorid, auf dem ein Polymeres
gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6 haftet.
709843/0734
Applications Claiming Priority (2)
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