專利名稱：用塑料材料連接金屬部件的制作方法
本申請涉及用塑料材料連接金屬部件表面的方法。尤其是，它涉及通過注塑將塑料材料涂布在金屬部件上的方法和由所述方法獲得的產(chǎn)品。
用于多個領域的許多產(chǎn)品具有在塑料材料和金屬部件表面之間的連接。本發(fā)明方法適于制備所述制品。進行所述連接的原因是不同的。例如，有時金屬部件的涂層是必需的，以防止金屬表面與食物接觸或者在使用中暴露于化學物質(zhì)中。因此，由本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)品的實例為蓋子。塑料材料的瓶蓋與金屬材料如鋁相結合以防止瓶中氧的擴散。
在工業(yè)中不同部件例如金屬閥門、金屬管件或金屬管與塑料材料的管子或管件的連接也是必需的。
連接金屬表面到塑料材料上的方法已經(jīng)是公知的。尤其是通過注塑法用塑料材料連接金屬部件是公知的。國際專利申請WO96/14533公開了這種方法。根據(jù)上述發(fā)明，該方法包括涂布有機或無機底漆涂覆到金屬管或管件上，然后對金屬管端或管件進行加熱，接著在塑料材料的流體床中對金屬管或管件進行熱蘸涂。下面的和最后的步驟為通過注塑法用塑料材料重疊注塑該金屬管或管件。
上述專利申請中所公開方法的問題在于金屬管和塑料材料之間的粘合強度不高。
現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種改善金屬表面和塑料材料之間粘合強度的方法。
此外，本發(fā)明方法獲得了較高的粘合強度卻沒有破壞塑料材料涂層。實際上聚合物的化學降解沒有發(fā)生或者減至最小。
而且，本發(fā)明甚至沒有導致由加熱過程而產(chǎn)生的重疊注塑塑料材料外觀上的損害。
因此，本發(fā)明提供一種有效連接塑料材料和金屬部件表面(金屬表面)的方法，包括下述步驟a)在金屬表面上涂布粘合劑聚合物組合物；b)通過注塑用塑料材料重疊注塑金屬表面；和c)加熱金屬表面。
根據(jù)將要生產(chǎn)的連接產(chǎn)品的種類，所述金屬表面可為金屬部件的全部表面或其部分表面。
用塑料材料連接的部分能夠為任意類型的金屬或金屬合金。合適的金屬和金屬合金的實例為鐵、鋁、銅、鋼和黃銅。
限于本發(fā)明方法的部件可以任選被電鍍的或用本領域常用表面處理來處理。因此，如用鉻或鋅電鍍的部件也是合適的。
用于步驟(a)中的粘合劑聚合物組合物優(yōu)選與用于步驟(b)中重疊注塑金屬表面的聚合物一致。例如，粘合劑聚合物能夠是與用于重疊注塑的聚合物相同的聚合物。
粘合劑聚合物組合物優(yōu)選包括由含有官能團的改性劑對其進行接枝而改性的聚合物。所有本領域可提供的所述粘合劑聚合物組合物均為合適的。聚合物的改性是根據(jù)公知的方法，通過在熔融狀態(tài)或者溶液狀態(tài)混合聚合物和改性劑(例如馬來酸酐或異佛爾酮二馬來酰胺酸或丙烯酸)，優(yōu)選在自由基引發(fā)劑如有機過氧化物存在下來獲得的。這樣可獲得0.5到10％的部分或全部改性劑的接枝。
下面為合適的改性聚合物(所有百分比均為重量百分比)Ⅰ)丙烯與0.5-10％CH2=CHR烯烴的無規(guī)共聚物，其中R選自H和線性或支鏈C2-C4烷基，用0.002到10％的所述極性基團進行改性；Ⅱ)包括下列重量的聚烯烴組合物a)30-94％，優(yōu)選54-85％的聚丙烯或聚乙烯(HDPE,LDPE或LLDPE)或丙烯/乙烯或丙烯/乙烯/C4-C10α-烯烴結晶無規(guī)共聚物；b)0-70％，優(yōu)選5-40％的乙烯/丙烯或乙烯/1-丁烯彈性體共聚物；和c)0.5-10％，優(yōu)選2-6％的用0.5-10％所述極性基團改性的聚丙烯或聚乙烯(HDPE,LDPE或LLDPE)。
優(yōu)選的是粘合劑聚合物組合物還含有0.1到0.5％重量的成核劑，例如二亞芐基山梨醇或滑石，和0.1-10％重量的二氧化鈦。
優(yōu)選的是，上述α-烯烴選自1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。特別優(yōu)選的是1-丁烯。
聚合物組合物(Ⅱ)可以如EP-A-483523中所述的通過混合各組分或者以有效的形式，在二鹵代鎂為載體的，立體有擇Ziegler-Natta催化劑存在下，將單體序列聚合來制備。
在部件的金屬表面涂布粘合劑聚合物組合物的方法不是決定性的。例如，粘合劑聚合物組合物可通過注塑或在聚合物粉末流體床中蘸涂該部件來涂布。其它合適的涂布粉末態(tài)粘合劑聚合物的方法是火焰噴涂或者在預熱部件上噴涂或者應用裝有粉末靜電系統(tǒng)的噴槍來噴涂。另外，當部件外形簡單時可使用擠出法。根據(jù)所用方法，金屬表面在涂布粘合劑聚合物組合物之前或之后加熱。
在金屬表面上重疊注塑的塑料材料可以包括熱塑性塑料如聚烯烴，例如乙烯、丙烯和1-丁烯的均聚物或共聚物和聚酰胺。所述聚烯烴的實例為多相聚合物組合物，包括(重量百分比)- 30-90％的結晶丙烯均聚物，其具有在環(huán)境溫度下大于90的不溶于二甲苯中部分，或者丙烯與乙烯和/或CH2=CHR烯烴的結晶無規(guī)共聚物，其中R為C2-C6烷基，含有大于85％的丙烯并且具有大于85％的不溶部分；- 0-40％含有乙烯的聚合物部分，在室溫(即約23℃)下不溶于二甲苯；和- 10-60％無定形乙烯/丙烯共聚物，任選含有少量的二烯烴，在室溫下溶于二甲苯并且含有10-70％的乙烯。
在已公開歐洲專利申請Nos.400333和472946中公開了上述多相聚合物組合物的實例。
塑料材料能夠包括本領域中常用的其它組分，例如填料和顏料。
例如在步驟(c)中通過電感對金屬表面進行加熱。一種感應加熱的應用方式為感應電爐。
將金屬表面加熱到使與金屬接觸的重疊注塑塑料材料軟化或熔化的溫度。所以，溫度依賴于所用塑料材料的種類。例如，當塑料材料為丙烯聚合物時，可將金屬表面加熱到180-220℃的溫度。
為了確定加熱涂布過的金屬表面到所需溫度需要多少能量，可以通過對未涂布的金屬表面的測定來獲得。
本發(fā)明方法任選包括在金屬表面上涂布粘合劑聚合物組合物步驟之前，在金屬表面上涂布有機或無機底漆的步驟。合適的底漆實例為環(huán)氧樹脂和鉻酸鹽。
當在步驟(c)中進行加熱時，任選對部件和/或重疊注塑塑料材料上施加壓力，以增加金屬表面和塑料材料之間的粘合力。例如通過輥壓或應用模具來產(chǎn)生壓力。部件和所用聚合物的類型影響到將要施加的壓力值。所施加壓力選自0.01到5MPa的范圍內(nèi)。當壓力是通過應用模具施加的時候，優(yōu)選保壓5秒或更少。
給出下面的實施例來闡述本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。
實施例中的組合物和試樣的數(shù)據(jù)是通過下述方法測定的-熔融指數(shù)(MIL)ASTMD1238，條件L-在二甲苯中的溶解性能(見下面的注釋)-特性粘度135℃下在四氫萘中測定-剝離試驗室溫下，NFA49711注釋測定溶解在二甲苯中的百分比首先制備1％重量濃度的試樣溶液，保持在135℃溫度下，并且攪拌該溶液1個小時，之后將溶液冷卻到室溫。然后將溶液過濾并在濾液部分中加入丙酮以使已經(jīng)溶解聚合物沉淀。之后回收、洗滌、干燥并稱量該聚合物，以測定其在二甲苯中的溶解百分比。
-多相聚合物組合物的MIL為3.5dg/min，并且由下面的聚合物組成(重量百分比)-79％結晶丙烯均聚物，含有2.5％在23℃下溶于二甲苯的部分；和-21％無規(guī)彈性體共聚物，它由87％衍生于丙烯的重復單元和13％衍生于乙烯的重復單元組成。
所述多相組合物在23℃下溶于二甲苯的部分具有3dl/g的特性粘度值。
所述組合物通過應用高產(chǎn)率和高立體有擇Ziegler-Natta催化劑，以序列聚合的方式來獲得，其中催化劑載體為氯化鎂。比較例1c根據(jù)下面方法將尺寸為124×124×1.5mm的碳鋼噴砂板與塑料材料相連接。
步驟(a)在250℃的烘箱中加熱該板，然后浸入含有粘合劑聚合物組合物粉末的流體床中(5秒)。由此涂布的板露天冷卻。涂層厚度為300-400μm。根據(jù)ASTMD3359法將塑料涂層與金屬的粘合力分級為5B。
步驟(b)由此涂布的板置于注塑機中。模具腔的尺寸為126mm×126mm,4mm厚。
在260℃的溫度下，通過在模具中注入多相組合物，將一層所述的多相聚合物組合物重疊注塑在用改性聚合物涂布的板上。由此獲得的層的厚度為2-2.2mm。
塑料材料從碳素鋼板上的剝離強度為0-2N/mm。
步驟(c)利用感應爐，將與塑料材料連接的板加熱到180-220℃的溫度，并同時進行輥壓。施加的壓力約為0.1MPa。
室溫下塑料材料從碳素鋼板上的剝離強度為6.5-7N/mm。
權利要求
1．一種有效連接塑料材料和金屬表面的方法，包括如下步驟a)在金屬表面上涂布粘合劑聚合物組合物粉末；b)通過注塑用塑料材料重疊注塑金屬表面；和c)加熱金屬表面。
2．如權利要求1所述方法，包括在涂布粘合劑聚合物組合物之前或之后加熱金屬表面的步驟。
3．如權利要求1或2所述方法，包括在金屬表面涂布粘合劑聚合物組合物粉末之前，在金屬表面上涂布有機或無機底漆的步驟。
4．如權利要求1-3所述方法，其中在步驟(c)中施加壓力。
5．根據(jù)權利要求1-3所述方法獲得的產(chǎn)品。
全文摘要
一種有效連接塑料材料和金屬表面的方法,包括如下步驟:在金屬表面上涂布粘合劑聚合物組合物粉末;然后通過注塑用塑料材料重疊注塑金屬表面;最后加熱金屬表面。
文檔編號C23C28/00GK1300304SQ00800411
公開日2001年6月20日 申請日期2000年3月13日 優(yōu)先權日1999年4月2日
發(fā)明者G·L·里戈斯, P·戈伯蒂 申請人:巴塞爾技術有限公司