DE3587136T2 - Verfahren zum verbinden einer beschichtung mit ungeordnete fasern enthaltendem verbundmaterial. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine beschichtete Platte und ein Verfahren zum Kleben eines Beschichtungsmaterials an mindestens eine Oberfläche einer statistische bzw. ungeordnete Fasern enthaltenden Verbundplatte mit einer aktivierten Oberfläche, worin die Faser der Platte von der Oberfläche hervorsteht. Die Verbundplatte sorgt für eine faserhaltige Oberfläche, mit der Beschichtungsmaterialien physikalisch wechselwirken können, um fest daran zu binden. Insbesondere stehen die in der Verbundplatte vorhandenen Fasern aus einer durch eine Oberfläche der Platte definierten Ebene nach außen, um eine aktivierte Oberfläche zu bilden. Die Aktivierung oder das Vorstehen der Fasern aus einer faserverstärkten Verbundplatte wird durch Erhitzen der Oberfläche entweder vor oder gleichzeitig mit dem Aufbringen des Beschichtungsmaterials bewirkt.
• Im allgemeinen werden verdichtete, statistische Fasern enthaltende Verbundplatten aus einer Matrix eines synthetischen Harzmaterials, faserförmigen Verstärkungsmaterialien und Bindemitteln hergestellt. Vorzugsweise ist das synthetische Harzmaterial ein hitzeschmelzbares organisches Polymer. Diese polymeren Verbundplatten zeigen die hervorragenden Eigenschaften des Polymers, aus dem sie hergestellt sind, und zusätzlich verbesserte physikalische Eigenschaften, wie detaillierter im U.S.-Patent Nr. 4,426,470 beschrieben. Obwohl faserverstärkte Verbundplatten hervorragende physikalische Eigenschaften aufweisen, kann es schwierig sein, andere Materialien an die relativ glatten Außenflächen einer solchen faserverstärkten polymeren Verbundplatte zu kleben.
• Das U.S.-Patent Nr. 3,431,157 offenbart ein Verfahren zum Binden einer gehärteten, Glasfaserverstärkten Kunststofftafel an andere Materialien, umfassend das Wegbrennen der Oberflächenschicht aus Kunststoff von dem zu verbindenden Abschnitt.
• WO-A-8505539 betrifft eine Laminatplattenstruktur mit einem im wesentlichen nicht faserverstärkten Polymerkern und äußeren Schichten, die ein teilchenförmiges, statistisch orientierte Verstärkungsfasern enthaltendes, nicht fibrilläres Polymer umfaßt.
• GB-A-1034738 betrifft ein Verfahren zum mechanischen Aneinanderbinden von thermoplastischen und thermohärtbaren Materialien, umfassend die aufeinanderfolgenden Schritte von (a) Einführen von faserförmigem Material in eine thermoplastische Masse während des tatsächlichen Schritts ihrer Herstellung, so daß nur ein Teil der Fasern in oder an der Masse haftend eingebettet wird und ein Teil frei von ihr hervorstehend bleibt und (b) Beschichten des exponierten faserförmigen Materials mit dem ausgewählten thermostatischen Material.
• Es wurde jetzt festgestellt, daß statistische Fasern enthaltende Verbundplatten (im folgenden "Verbundplatte") hitzebehandelt werden können, so daß sie eine aktivierte Oberfläche präsentieren, mit der Beschichtungsmaterialien physikalisch wechselwirken können, um eine hervorragende Bindung mit der Verbundplatte zu bilden. Diese Erfindung ermöglicht somit den Einsatz von Verbundplatten in einem weiten Bereich von Anwendungsformen, die bisher als ziemlich problematisch, wenn nicht gar unmöglich galten. Weiterhin ermöglicht die vorliegende Erfindung den Einsatz verschiedener klebender Beschichtungsmaterialien bei Verbundplatten, um die Möglichkeiten von Verbundplatten vollständiger zu nutzen.
• Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Kleben eines Beschichtungsmaterials an mindestens eine Oberfläche einer verdichteten, statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte, umfassend die Schritte der Zufuhr von Wärme zu mindestens einer der planaren Oberflächen der Platte, um eine aktivierte Oberfläche zu bilden, worin die Fasern der Platte von der planaren Oberfläche nach außen hervorstehen, und des Aufbringens eines Beschichtungsmaterials auf die aktivierte Oberfläche, wodurch das Beschichtungsmaterial mit den hervorstehenden Fasern physikalisch wechselwirkt, um an der Platte zu haften.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum Kleben eines Beschichtungsmaterials an eine verdichtete, statistische Fasern enthaltende Verbundplatte nach Anspruch 1.
• Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7 und 12.
• Ein weiterer Gegenstand ist eine beschichtete Platte nach Anspruch 8, deren bevorzugte bevorzugte Ausführungsformen in den Ansprüchen 9 bis 11 und 13 beansprucht sind.
• Der Schritt der Zufuhr von Wärme auf die Verbundplatte kann vor dem Kontaktieren des Beschichtungsmaterials oder gleichzeitig mit dem Kontaktieren des Beschichtungsmaterials erfolgen.
• In einem weiteren Gesichtspunkt kann das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Schritt des Klebens der oberflächenbeschichteten Verbundplatte an ein Substrat umfassen, wobei als Beschichtungsmaterial ein Klebstoff verwendet wird. Allgemein ist der Klebstoff ein synthetisches thermoplastisches Material, wie etwa Ethylen-Acrylsäure. Der Klebstoff kann auch ein reaktives Polymer, wie etwa ein Epoxy-, Phenol-, Urethan- oder Nylonklebstoff sein. Das Substrat kann ein oder mehrere beliebige aus Materialien, wie etwa Metall, Holz, Beton, Polymer oder dgl. sein.
• Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Kleben von Asphalt an ein Metallsubstrat, umfassend die Schritte des Aufbringens einer Klebebeschichtung an eine äußere Oberfläche des Metallsubstrats und des entweder gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Klebens einer aktivierten Oberfläche einer statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte an die Klebebeschichtung und des anschließenden Kontaktierens der exponierten Oberfläche der Verbundplatte mit heißem Asphalt, so daß die exponierte Oberfläche aufgelockert (lofted) und aktiviert wird, um zu ermöglichen, daß die Fasern in der Verbundplatte aus der Oberfläche hervorstehen, so daß der Asphalt physikalisch mit der aktivierten Oberfläche wechselwirken kann, um daran zu haften. Im allgemeinen kann das Metallsubstrat eine Dole (culvert) oder Röhre aus Stahl sein, wobei die Stahldole vor dem Schritt des Aufbringens einer Klebebeschichtung auf die Oberfläche der Dole oder der Röhre vorerhitzt wird. Der Klebstoff ist vorzugsweise ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymer. Im allgemeinen erfolgt der Schritt des Kontaktierens der exponierten Oberfläche der Verbundplatte mit einem heißen Asphalt durch Eintauchen der exponierten Oberfläche der Verbundplatte in den heißen Asphalt.
• Die vorliegende Erfindung sieht allgemein ein Verfahren zur Beschichtung einer statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte mit einem oder mehreren beliebigen geeigneten Beschichtungsmaterialien vor, die mit der aktivierten Oberfläche der statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte wechselwirken können. Dieses Basissystem kann dann mit einem oder mehreren beliebigen Substraten zur Bildung von Laminaten davon kombiniert werden.
• In einer Hinsicht umfaßt das Verfahren zum Kleben eines Beschichtungsmaterials an eine statistische Fasern enthaltende Verbundplatte das Hitzebehandeln von mindestens einer Oberfläche der Platte, um eine aktivierte Oberfläche mit davon hervorstehenden Fasern zu erzeugen. Diese aktivierte Oberfläche kann dann mit einem gewünschten Beschichtungsmaterial beschichtet werden, das um die hervorstehenden Fasern herumfließen kann, um es wirksam an der Verbundplatte zu verankern. Das Laminat (Beschichtungsmaterial/Verbundplatte) kann anschließend auf beliebige Weise verwendet werden. Wenn das Beschichtungsmaterial beispielsweise ein Harzkleber ist, kann das Laminat an ein Substrat, wie etwa Metall, Holz oder Polymermaterial geklebt werden, um eine exponierte Oberfläche der polymeren Verbundplatte zu ergeben. Somit hat das Substrat eine polymere Oberfläche, welche die Eigenschaften der statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte besitzt.
• In einem weiteren Gesichtspunkt des vorliegenden Verfahrens kann das Laminat (Beschichtungsmaterial/Verbundplatte), wie oben beschrieben, an ein Substrat geklebt werden und die exponierte Oberfläche der Verbundplatte kann zur Bildung einer aktivierten Oberfläche hitzebehandelt werden. Diese neue aktivierte Oberfläche kann anschließend mit einem weiteren Beschichtungsmaterial überzogen werden.
• In noch einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung können die oben beschriebenen Verfahren wiederholt werden, um eine Vielzahl von Verbundplatten zu erhalten, die mit verschiedenen Beschichtungsmaterialien laminiert und/oder an verschiedene Substrate gebunden sind.
• Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten statistische Fasern enthaltenden Verbundplatten werden nach der allgemein im U.S.-Patent Nr. 4,426,470 beschriebenen Prozedur hergestellt, das ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte und insbesondere einer vorverdichteten Platte offenbart, die mit einer Kalander- oder Quetschwalze nach Trocknung des Verbundstoffs gepreßt wird, um eine Platte mit verbesserter Zug- und Reißfestigkeit zu ergeben. Diese Methode ist auf andere Formen verdichteter Verbundplatten anwendbar, die in der Technik als Polymerverbundstoffe, faserverstärkte Polymerplatten (U.S.-Patent Nr. 4,431,696), Kunststoffverbundstoffe und Fasermatten offenbart sind. Die jeweilige Methode zur Herstellung der Verbundplatte ist nicht kritisch, vorausgesetzt daß eine verdichtete, faserverstärkte Verbundplatte erzeugt wird. Obwohl die Dichte einer Platte von dem jeweils verwendeten Harzmaterial und den Verstärkungsfasern abhängt, weist eine typische verdichtete, statistische Fasern enthaltende Verbundplatte mit einer Polyolefinmatrix und verstärkenden Glasfasern eine Dichte von 15 bis 110 Pfund/Kubikfuß (0,24 bis 1,76 g/cm³) auf.
• Im allgemeinen umfaßt eine statistische Fasern enthaltende Verbundplatte ein hitzeschmelzbares Harz, in das die Verstärkungsfasern eingelagert werden können. Weiterhin kann die Verbundplatte andere Zusatzstoffe, wie etwa Cellulose, Latexbindemittel, anorganische Pigmente, Antioxidantien, Flokkulationsmittel und andere Bestandteile enthalten.
• Im allgemeinen sind die in der Erfindung verwendbaren Verstärkungsfasern entweder organische oder anorganische Fasern, wie etwa z. B. aus Graphit, Metall, Keramik, Polyamiden, aromatischen Polymeren, Polyester, Cellulose oder Glas hergestellte Fasern. Glasfasern sind aufgrund ihrer Festigkeit und geringen Kosten die bevorzugte Wahl für die meisten Anwendungsformen. Für spezielle Anwendungsformen können jedoch andere hier nicht offenbarte Fasern geeigneter sein. Die jeweilige Zusammensetzungsidentität der Faser wird für die vorliegende Erfindung nicht als kritisch erachtet und der Fachmann kann eine beliebige Anzahl von Fasern finden, die sich gleichermaßen gut eignen.
• Die Verstärkungsfasern sind im wesentlichen in der Harzmatrix gleichförmig dispergiert und in einer durch die Verbundplatte definierten Ebene statistisch orientiert, d. h. es gibt im wesentlichen keine Ausrichtung der Fasern in jeder beliebigen Richtung innerhalb der Ebene. Die verwendeten Fasern haben eine mittlere Länge von 3 bis 25 mm, vorzugsweise von 4,76 bis 12,7 mm. Zusätzlich haben die Fasern ein Aspektverhältnis (Verhältnis von Länge zu Durchmesser) von mehr als 40, vorzugsweise mehr als 100. Im allgemeinen ist die Verstärkungsfaser in der Verbundplatte von 10 bis 80 Gew. -% der Verbundplatte, vorzugsweise von 15 bis 40 Gew. -% der Verbundplatte vorhanden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Hitzebehandlung von mindestens einer Oberfläche der verdichteten, statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte, wodurch bewirkt wird, daß die an oder nahe der Oberfläche vorhandenen Fasern aus einer durch diese Oberfläche definierten Ebene nach außen hervorstehen, d. h. eine aktivierte Oberfläche bilden. Die hervorstehenden Fasern ermöglichen dadurch, daß ein ausreichend viskoses Beschichtungsmaterial um die hervorstehenden Fasern herumfließt und somit physikalisch mit den Fasern wechselwirkt, um an den Fasern festgehalten oder verankert zu werden, und somit eine sichere Bindung mit der Verbundplatte zu bilden. Tatsächlich erzeugen hervorstehende Fasern der Verbundplatte physikalische Vorsprünge, welche die Oberfläche der Platte vergrößern und das Beschichtungsmaterial an der Verbundplatte festhalten oder binden.
• In einem Fall kann die Verbundplatte nur an ihrer einen Oberfläche hitzebehandelt werden, während die andere Oberfläche bei einer tieferen Temperatur gehalten wird. Dies erzeugt eine aktivierte Oberfläche an nur einer Seite der Verbundplatte und läßt die ursprüngliche glatte Polymeroberfläche an der anderen Seite bestehen. Nachdem die hervorstehenden Fasern auf einer Verbundplatte an ein anderes Material gebunden worden sind, ist diese Oberfläche im wesentlichen inaktiviert. Bei erneutem Erhitzen kann die verbleibende Oberfläche zur Bindung an ein anderes und möglicherweise unterschiedliches Material aktiviert werden.
• Im allgemeinen ist die zur Aktivierung der Oberfläche erforderliche Wärme etwa um den Erweichungspunkt des jeweiligen in der Verbundplatte verwendeten Polymermaterials. Weiterhin sollte die der Oberfläche der Verbundplatte zugeführte Wärme nicht so übermäßig groß sein, so daß das Polymer abgebaut wird. Der Abbau der Polymerkomponente der Verbundplatte ist natürlich eine Funktion verschiedener Parameter des Erhitzungsvorgangs, wie etwa Temperatur und Aufenthaltsdauer. Daher kann die Temperatur die Toleranz des Polymers übersteigen, vorausgesetzt daß die Aufenthaltsdauer kurz ist. Die Wärme kann durch eine von vielen Methoden zugeführt werden, z. B. durch geblasene Luft, eine geheizte Presse, Infrarot- (Strahlungs)Heizungen, heiße Walzen oder ein Flüssigkeitsbad. In einer bevorzugten Methode erfolgt die Hitzebehandlung durch Verwendung eines erhitzten Beschichtungsmaterials, das auf eine Oberfläche der Verbundplatte aufgebracht wird. Bei dieser Methode wird die Oberfläche der Platte aktiviert, so daß die Spannung, unter der die Fasern innerhalb der Polymermatrix normalerweise gehalten werden, gelöst wird (beim Erhitzen der Oberfläche), so daß die Fasern aus der Oberfläche in das Beschichtungsmaterial hervorstehen. Demgemäß aktiviert das Beschichtungsmaterial die Oberfläche, so daß es gleichzeitig mit dem Aufbringen der Beschichtung angeklebt wird.
• Die Hitzebehandlung der Oberfläche der statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte bewirkt, daß das polymere Bindemittel erweicht und mindestens einen Teil der statistische Fasern enthaltenden Dispersion freisetzt. Man nimmt an, daß das Erweichen des auf der Oberfläche vorhandenen Polymers zur Freisetzung von Fasern beiträgt, die unter einem Belastungszustand sind. Diese Belastung ist auf den Verdichtungsprozeß der Verbundplatte zurückzuführen, der dazu neigt, zu verursachen, daß die Fasern leicht gebogen werden, wo sie überlappen. Daher neigen die belasteten Fasern bei Erweichung des polymeren Bindemittels dazu, sich zu strecken oder zu entspannen.
• Die Beschichtungszusammensetzungen oder Materialien, die zum Kleben an die aktivierte Oberfläche der verdichteten, statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte verwendet werden können, sind solche, die physikalisch mit den hervorstehenden Fasern der aktivierten Oberfläche wechselwirken können. Physikalische Wechselwirkung mit den hervorstehenden Fasern soll die Fähigkeit des Beschichtungsmaterials beschreiben, in die durch die hervorstehenden Fasern erzeugten Zwischenräume einzudringen oder zu fließen. Geeignete Überzüge sind im allgemeinen von einer viskosen oder flüssigen Art, jedoch können auch Überzüge vorteilhaft verwendet werden, die durch Lösungsmittel oder Temperatur zeitweise viskos gemacht werden können. Übliche Beispiele umfassen Zemente, wie etwa Gips oder Beton, Klebstoffe, drucksensitive Klebstoffe, polymere Materialien, wie etwa Polyvinylchlorid-Plastisole, Epoxidharze, Urethane, Ethylen-Acrylsäure, Polyolefine, wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Nylons, Polystyrol-Polyester, Phenole, Acrylharze, Farben, wie etwa Polyester, Latizes, Silicon, Polyester, Alkyd, Acryllatizes und dgl., andere harzartige und thermoplastische Materialien, Fette, Wachse, Asphalt, Teer- und Ölprodukte. Andere Beschichtungsmaterialien, die physikalisch mit den hervorstehenden Fasern, d. h. mit der aktivierten Oberfläche wechselwirken können, sollten für einen Fachmann leicht zu erkennen sein und werden als innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegend angesehen.
• In einem Gesichtspunkt kann das vorliegende Verfahren eingesetzt werden, um eine Oberfläche einer verdichteten Verbundplatte zu aktivieren und mit einem thermoplastischen Klebstoff, wie etwa Ethylen-Acrylsäure oder einem Reaktivklebstoff, wie etwa einem Epoxy-, Phenol-, Urethan- oder Nylonklebstoff zu beschichten. Die Klebeoberfläche kann dann an ein Substratmaterial gebunden werden, um eine polymere Oberfläche zu bilden, die aus der nicht aktivierten Oberfläche der verdichteten Verbundplatte auf dem Substrat besteht. Typisches Substrate können Holz, Metall, polymere Materialien oder angefertigte Gegenstände, wie etwa Teppich, Linoleum, Reifen, Gewebe oder dgl. sein.
• Ein spezielles Beispiel der voranstehenden Anwendungsform wäre, eine oder beide Seiten einer Sperrholzplatte an eine aktivierte Oberfläche einer Verbundplatte durch Verwendung eines geeigneten Klebstoffes zu binden. Da die nicht aktivierte Oberfläche der Verbundplatte geringe Neigung zur Haftung an andere Materialien besitzt, wird eine hervorragend ablösbare Oberfläche auf dem Sperrholz oder dem anderen verwendeten Substrat erzeugt. Diese Eigenschaft kann bei der Herstellung von Formen für Zement oder ähnliche Anwendungen besonders wertvoll sein.
• In einer weiteren Anwendungsform kann eine Stahlplatte auf etwa 400ºF (204ºC) vorgeheizt werden und bei Entnahme des erhitzten Stahls aus einem Ofen werden eine Platte oder eine Folie aus Ethylen-Acrylsäure (EAA) und eine Verbundplatte aufgebracht. Die Hitze des Stahlsubstrats aktiviert die Oberfläche der Verbundplatte wirksam und bindet somit sowohl die EAA- als auch die Verbundplatte an das Substrat. Der laminierte Stahl kann dann in eine gewünschte Form gebracht und abgekühlt oder zuerst abgekühlt und dann verformt werden. Gegebenenfalls kann eine Quetschwalze zum Anlegen von Druck auf den laminierten Stahl verwendet werden, um Bindung des Klebstoffs und der Verbundplatte an den Stahl weiter sicherzustellen. Das so gebildete Laminat kann zusätzlich in ein heißes Beschichtungsmaterial, wie etwa Asphalt eingetaucht werden, um die exponierte Oberfläche der Verbundplatte wirksam zu aktivieren und mit dem Asphalt zu verbinden.
• In weiterer Hinsicht kann die Erfindung zur Beschichtung von Stahldraht oder -blech mit einem thermoplastischen Klebstoff und einer Verbundplatte verwendet werden, wobei die Verbundplatte mittels des Aktivierungsprozesses oder durch Materialaffinität an den Stahl gebunden wird. Nach der Bindung kann der laminierte Gegenstand hervorragend zu komplexen dreidimensionalen Gegenständen, wie etwa Kraftfahrzeugunterböden, Radkästen, gewellten bzw. gerippten Röhren und Platten, Trommeln, Tanks oder anderen nützlichen Artikeln verformt werden. Gegebenenfalls kann der geformte Artikel einem weiteren Hitzeprozeß unterzogen werden, um die äußere exponierte Oberfläche zu aktivieren, die dann mit einem gewünschten Beschichtungsmaterial beschichtet werden kann, oder der Artikel kann in ein heißes Beschichtungsmaterial eingetaucht werden.
• Gegebenenfalls kann es nützlich sein, zuerst das Substratmaterial vor der Laminierung mit einer Vorbeschichtung zu beschichten, um die Bindefestigkeit des Klebstoffs weiter zu erhöhen. Solche Maßnahmen können zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit des Substrats nützlich sein.
• Eine weitere Anwendung kann das Aufbringen der Verbundplatte auf eine mit einem Asphalt- oder Teermaterial vorbeschichtete Metalloberfläche umfassen, wobei der Asphalt oder Teer als die Bindungsschicht dient. Die Verbundplatte kann entweder zur Bindung eine voraktivierte Oberfläche für den Asphalt oder Teer aufweisen, oder die Verbundplatte kann in situ aktiviert werden, indem der Verbundstoff aufgebracht wird, wenn der vorbeschichtete Asphalt oder Teer heiß ist.
Beispiel I
• Eine 2,5 mm dicke Probe einer nicht verdichteten Verbundplatte (mit einer spezifischen Schwere von 0,2), die aus einem hochdichten Polyethylenpulver und 35,2 % Glasfasern hergestellt worden war, wurde auf einer Seite für 3 Minuten unter einem Druck von 2067 kPa auf 200ºC erhitzt, während die andere Seite bei Raumtemperatur gehalten wurde. Nach der Druckentspannung zeigte die erhitzte Seite (aktivierte Oberfläche) den deutlichen Nachweis von hervorstehenden Fasern, während die nicht erhitzte Seite eine feste, glatte Oberfläche blieb.
• Ein Epoxidklebstoff wurde auf die aktivierte Seite aufgebracht und an Sperrholz geklebt.
Beispiel II
• Eine 2,5 mm dicke Probe einer nicht verdichteten Verbundplatte (mit einer spezifischen Schwere von 0,2) wird aus zwei nicht verdichteten Verbundplatten gebildet, die übereinander gelegt werden. Die Platten wurden zusammengepreßt und verdichtet, um eine Platte mit einer Dicke von 0,4 mm mit einer spezifischen Schwere von etwa 1,25 durch Erhitzen auf eine Temperatur von 170ºC unter einem Druck von 2067 kPa in einer Presse für 4 Minuten zu bilden. Anschließend wurde die Platte unter Druck abgekühlt. Eine Seite der verdichteten Platte wurde dann unter eine Heißluftdüse gelegt, während die andere Seite gekühlt wurde. Es wurde beobachtet, daß die der Heißluftdüse ausgesetzte Seite ein "pelziges" Aussehen hatte, das klarerweise das Vorhandensein von hervorstehenden Fasern anzeigte. Diese Oberfläche wurde mit einem Epoxidklebstoff an ein Sperrholzsubstrat geklebt und sie zeigte hervorragende Haftung.
Beispiel III - Beschichtung von galvanisiertem Stahl mit Asphalt
• Proben von galvanisiertem Stahl wurden mit einer Klebefolie aus Ethylen-Acrylsäure-Copolymer (mit einer Dicke von 0,51 mm, 0,127 mm und 0,3 mm) und einer verdichteten polymeren Verbundplatte von 0,2 bis 0,3 mm Dicke mit einem Gehalt von 30 % Glasfasern laminiert. Die Proben wurden dann für 30 bis 360 Sekunden in Asphalt bei 204ºC eingetaucht. Dann wurden die Proben abgekühlt. Man fand, daß der Asphalt bewirkte, daß der Verbundstoff an der exponierten Oberfläche rauh und faserig wurde, was klarerweise auf eine Aktivierung hinweist. Weiterhin fand man, daß der Asphalt an den Verbundstoff gebunden wurde, ohne daß eine Abnahme der Haftung des Verbundstoffes an den galvanisierten Stahl auftrat.
• Die hergestellten Proben wurden dann einem Abziehfestigkeitstest bei 180ºC ausgesetzt. Die mit einer 0,51 mm EAA-Folie hergestellten Proben konnten nicht vom Stahlsubstrat abgezogen werden, was auf eine Bindungsfestigkeit über 40 Pfund/Zoll (4,15 kg/cm) Breite hinweist. Die mit einer 0,127 mm EAA-Folie hergestellten Proben zeigten eine Abziehfestigkeit von 31 Pfund/Zoll (5,54 kg/cm) Breite, wobei Beschädigung in der EAA-Folie auftrat.
Beispiel IV
• Eine galvanisierte Stahlprobe wurde auf 204ºC erhitzt und mit einer 0,51 mm EAA-Folie und einer nicht verdichteten Verbundplatte mit einer Dicke von 0,4 mm und einem Gehalt von 30 % Glasfasern beschichtet. Das vorgeheizte Metall war die Hitzequelle für die Laminierung und Fusion der EAA-Folie und der Verbundplatte. Die EAA-Folie und die Verbundplatte wurden ausreichend an den Stahl gebunden, so daß sie bei einem Abziehversuch zerstört wurden.
• Weitere Proben, die auf ähnliche Weise hergestellt worden waren, wurden in heißen Asphalt bei einer Temperatur von 204ºC eingetaucht. Es wurde ein hervorragendes Eindringen des Asphalts in die Verbundplatte erzielt. Die Bindung des Asphalts an die Verbundplatte war hervorragend. Die Abziehfestigkeit aller Proben bei 180ºC war etwa 0,72 bis 0,9 kg/cm Breite, was die Strukturfestigkeit der nicht verdichteten Verbundplatte mit einem Glasfasergehalt von 30 % war.
Beispiel V
• Proben von 2,54 cm breiten Streifen von sowohl aufgelockerten (aktivierte Oberfläche) und glatten (nicht aufgelockerten), mit Glasfaser verstärkten Verbundplattenmaterialien wurden sowohl an Aluminiumtestbleche als auch an Lebanite® Spanplatten laminiert und auf Bindungsfestigkeit getestet.
• Aluminium-Testbleche (Q-Bleche) wurden zu rechteckigen Stücken einer Größe von 5 cm·10 cm mit einer Dicke von 0,635 mm geschnitten. Die Oberflächen der Testbleche wurden durch Abwischen mit Aceton gereinigt und 2,5 cm breite Streifen des Glasfaser-verstärkten Verbundplattenmaterials wurden auf das Aluminiumtestblech unter Verwendung einer Epoxidharzformulierung mit 16 Teilen DEH 58 auf 100 Teile DER 331 aufgeleimt. DEH 58 und DER 331 sind Warenbezeichnungen von The Dow Chemical Company, wobei DEN 58 ein Epoxid-Vernetzungsmittel oder Härter mit einer Diethylentriaminzusammensetzung und DER 331 ein flüssiges Standardharz mit niederem Molekulargewicht vom Bisphenol A/Epichlorhydrin-Typ ist. Die Polymermatrix der Verbundplatte war Polypropylen.
• Der Epoxidleim wurde unter Verwendung eines Wickeldraht-Beschichtungsstabs Nr. 24 auf das Aluminiumtestblech aufgebracht. Anschließend wurde das verstärkte Verbundplattenmaterial auf die mit Leim beschichtete Oberfläche des Aluminiumtestblechs gegeben und eine Abziehfolie und ein Gewicht wurde auf die Probe gegeben. Jeweils drei Proben der aufgelockerten Verbundplatte (oberflächenaktivierte Platte) mit einer Dicke von 0,33 mm und der nicht aufgelockerten (glatten) Platte mit einer Dicke von 0,28 mm wurden hergestellt. Anschließend wurden die Proben für 24 Stunden bei Raumtemperatur gehärtet.
• Ein zweiter Satz Testproben wurde unter Verwendung derselben Prozedur, wie hier beschrieben, hergestellt, außer daß das verwendete Substrat eine hölzerne Spanplatte war, die unter dem Warenzeichen Lebanite®, hergestellt von Champion Co. USA, vertrieben wird und eine Dicke von 2,9 mm aufweist.
• Jeweils drei Proben der aufgelockerten und nicht aufgelockerten Platten mit einer Breite von 2,5 cm wurden unter Verwendung des Epoxidklebstoffs und der hier zuvor beschriebenen Prozedur an die Spanplatte geklebt.
• Die Testproben wurden in einer Instron-Testvorrichtung auf 90º Abziehfestigkeit gestestet. Die Proben wurden unter Verwendung einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 30 cm/min getestet. Die Ergebnisse wurden auf einem Streifendiagramm aufgezeichnet, das mit einer Geschwindigkeit von 5 cm/min lief. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt und stellen eine mittlere Kraft (für drei Proben) dar, die notwendig ist, um die Verbundplatte vom Substrat abzuziehen. Die Einheit der Kraft ist in g/cm Streifenbreite. Tabelle Substrat aufgelockerte Platte nicht aufgelockerte Platte Aluminium Spanplatte
• Die voranstehenden Testergebnisse zeigen, daß eine erheblich bessere Haftung der aufgelockerten Platten gegenüber den nicht aufgelockerten Platten erhalten wurde. Die mittlere Haftung der faserverstärkten Verbundplatten mit einer aktivierten Oberfläche an ein Aluminiumsubstrat zeigte einen 54 %igen Anstieg über die mittlere Haftung der nicht aufgelockerten (glatte Oberfläche) Platten. Ähnliche prozentuale Anstiege in der Haftung wurden mit den aufgelockerten Verbundplatten bei Kleben an eine Spanplatte erhalten.

Claims (13)

1. Verfahren zum Kleben eines Beschichtungsmaterials an eine verdichtete, statistische Fasern enthaltende Verbundplatte, die Verstärkungsfasern und ein hitzeschmelzbares organisches Polymer umfaßt, worin die Verstärkungsfasern eine mittlere Länge von 3 bis 25 mm und ein Aspektverhältnis von mehr als 40 aufweisen und worin die Fasern in einem Anteil von 10 bis 80 Gew. -% der Verbundplatte vorhanden sind und im wesentlichen gleichförmig im organischen Polymer verteilt und in einer durch die Platte definierten Ebene statistisch orientiert sind, gekennzeichnet durch die Schritte des Hitzebehandelns von mindestens einer Oberfläche der verdichteten, statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte, wodurch bewirkt wird, daß die an oder nahe der Oberfläche vorhandenen Fasern aus einer durch die Oberfläche definierten Ebene nach außen hervorstehen, d. h. eine aktivierte Oberfläche bilden, und des Aufbringens eines Beschichtungsmaterials auf die aktivierte Oberfläche, wodurch das Beschichtungsmaterial physikalisch mit den hervorstehenden Fasern wechselwirkt, um daran zu haften.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin Hitze der Oberfläche der Verbundplatte entweder vor oder gleichzeitig mit dem Schritt des Kontaktierens der aktivierten Oberfläche mit dem Beschichtungsmaterial zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Beschichtungsmaterial auf eine Temperatur erhitzt wird, um die aktivierte Oberfläche zu bilden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Beschichtungsmaterial ein synthetischer Klebstoff aus Harzmaterial ist und umfassend den weiteren Schritt des Klebens der verdichteten, statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte an ein Substrat, das aus Metall-, Holz- oder Polymermaterial ausgewählt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Beschichtungsmaterial Asphalt ist und die Verbundplatte an ein Metallsubstrat geklebt wird, umfassend die Schritte des Aufbringens eines Klebematerials auf eine Oberfläche des Metallsubstrats und des entweder gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Klebens einer aktivierten Oberfläche der Verbundplatte an den Klebstoff und des Kontaktierens der exponierten Oberfläche der Verbundplatte mit heißem Asphalt, so daß die exponierte Oberfläche aktiviert wird, wodurch der Asphalt physikalisch mit der aktivierten Oberfläche wechselwirkt, um daran zu haften.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Metallsubstrat eine Dole oder eine Röhre aus Stahl ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin die Stahldole vor dem Schritt des Klebens eines Klebstoffs an die Oberfläche der Dole oder der Röhre vorgeheizt wird.

8. Beschichtete Platte, umfassend eine verdichtete, mit statistischen Fasern verstärkte Platte, die ein hitzeschmelzbares organisches Polymer und Verstärkungsfasern mit einer mittleren Länge von 3 bis 25 mm und einem Aspektverhältnis von mehr als 40 enthält, und worin die Verstärkungsfasern in einem Anteil von 10 bis 80 Gew. -% der Verbundplatte vorhanden sind, mit mindestens einer aktivierten Oberfläche, die durch Hitzebehandlung der Oberfläche der verdichteten, statistische Fasern enthaltenden Verbundplatte gebildet ist, wodurch bewirkt wird, daß die an oder nahe der Oberfläche vorhandenen Fasern aus einer durch die Oberfläche definierten Ebene nach außen hervorstehen, d. h. eine aktivierte Oberfläche bilden, und einem Beschichtungsmaterial, das an der aktivierten Oberfläche haftet.

9. Beschichtete Platte nach Anspruch 8, worin das Beschichtungsmaterial Asphalt ist.

10. Beschichtete Platte nach Anspruch 8 oder 9, worin die andere Oberfläche der Platte aktiviert und an ein Substrat geklebt ist, das aus Metall-, Holz-, Zement- oder synthetischem Harzmaterial ausgewählt ist.

11. Beschichtete Platte nach Anspruch 10, worin das Substrat eine Dole oder eine Röhre aus Metall ist und die andere aktivierte Oberfläche der Platte durch ein synthetisches Klebematerial an das Metallsubstrat geklebt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Verstärkungsfasern Glasfasern sind.

13. Beschichtete Platte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Verstärkungsfasern Glasfasern sind.