专利名称：用塑料材料连接金属部件的制作方法
本申请涉及用塑料材料连接金属部件表面的方法。尤其是，它涉及通过注塑将塑料材料涂布在金属部件上的方法和由所述方法获得的产品。
用于多个领域的许多产品具有在塑料材料和金属部件表面之间的连接。本发明方法适于制备所述制品。进行所述连接的原因是不同的。例如，有时金属部件的涂层是必需的，以防止金属表面与食物接触或者在使用中暴露于化学物质中。因此，由本发明方法获得的产品的实例为盖子。塑料材料的瓶盖与金属材料如铝相结合以防止瓶中氧的扩散。
在工业中不同部件例如金属阀门、金属管件或金属管与塑料材料的管子或管件的连接也是必需的。
连接金属表面到塑料材料上的方法已经是公知的。尤其是通过注塑法用塑料材料连接金属部件是公知的。国际专利申请WO96/14533公开了这种方法。根据上述发明，该方法包括涂布有机或无机底漆涂覆到金属管或管件上，然后对金属管端或管件进行加热，接着在塑料材料的流体床中对金属管或管件进行热蘸涂。下面的和最后的步骤为通过注塑法用塑料材料重叠注塑该金属管或管件。
上述专利申请中所公开方法的问题在于金属管和塑料材料之间的粘合强度不高。
现在，已经发现了一种改善金属表面和塑料材料之间粘合强度的方法。
此外，本发明方法获得了较高的粘合强度却没有破坏塑料材料涂层。实际上聚合物的化学降解没有发生或者减至最小。
而且，本发明甚至没有导致由加热过程而产生的重叠注塑塑料材料外观上的损害。
因此，本发明提供一种有效连接塑料材料和金属部件表面(金属表面)的方法，包括下述步骤a)在金属表面上涂布粘合剂聚合物组合物；b)通过注塑用塑料材料重叠注塑金属表面；和c)加热金属表面。
根据将要生产的连接产品的种类，所述金属表面可为金属部件的全部表面或其部分表面。
用塑料材料连接的部分能够为任意类型的金属或金属合金。合适的金属和金属合金的实例为铁、铝、铜、钢和黄铜。
限于本发明方法的部件可以任选被电镀的或用本领域常用表面处理来处理。因此，如用铬或锌电镀的部件也是合适的。
用于步骤(a)中的粘合剂聚合物组合物优选与用于步骤(b)中重叠注塑金属表面的聚合物一致。例如，粘合剂聚合物能够是与用于重叠注塑的聚合物相同的聚合物。
粘合剂聚合物组合物优选包括由含有官能团的改性剂对其进行接枝而改性的聚合物。所有本领域可提供的所述粘合剂聚合物组合物均为合适的。聚合物的改性是根据公知的方法，通过在熔融状态或者溶液状态混合聚合物和改性剂(例如马来酸酐或异佛尔酮二马来酰胺酸或丙烯酸)，优选在自由基引发剂如有机过氧化物存在下来获得的。这样可获得0.5到10％的部分或全部改性剂的接枝。
下面为合适的改性聚合物(所有百分比均为重量百分比)Ⅰ)丙烯与0.5-10％CH2=CHR烯烃的无规共聚物，其中R选自H和线性或支链C2-C4烷基，用0.002到10％的所述极性基团进行改性；Ⅱ)包括下列重量的聚烯烃组合物a)30-94％，优选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-烯烃结晶无规共聚物；b)0-70％，优选5-40％的乙烯/丙烯或乙烯/1-丁烯弹性体共聚物；和c)0.5-10％，优选2-6％的用0.5-10％所述极性基团改性的聚丙烯或聚乙烯(HDPE,LDPE或LLDPE)。
优选的是粘合剂聚合物组合物还含有0.1到0.5％重量的成核剂，例如二亚苄基山梨醇或滑石，和0.1-10％重量的二氧化钛。
优选的是，上述α-烯烃选自1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。特别优选的是1-丁烯。
聚合物组合物(Ⅱ)可以如EP-A-483523中所述的通过混合各组分或者以有效的形式，在二卤代镁为载体的，立体有择Ziegler-Natta催化剂存在下，将单体序列聚合来制备。
在部件的金属表面涂布粘合剂聚合物组合物的方法不是决定性的。例如，粘合剂聚合物组合物可通过注塑或在聚合物粉末流体床中蘸涂该部件来涂布。其它合适的涂布粉末态粘合剂聚合物的方法是火焰喷涂或者在预热部件上喷涂或者应用装有粉末静电系统的喷枪来喷涂。另外，当部件外形简单时可使用挤出法。根据所用方法，金属表面在涂布粘合剂聚合物组合物之前或之后加热。
在金属表面上重叠注塑的塑料材料可以包括热塑性塑料如聚烯烃，例如乙烯、丙烯和1-丁烯的均聚物或共聚物和聚酰胺。所述聚烯烃的实例为多相聚合物组合物，包括(重量百分比)- 30-90％的结晶丙烯均聚物，其具有在环境温度下大于90的不溶于二甲苯中部分，或者丙烯与乙烯和/或CH2=CHR烯烃的结晶无规共聚物，其中R为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，在室温(即约23℃)下不溶于二甲苯；和- 10-60％无定形乙烯/丙烯共聚物，任选含有少量的二烯烃，在室温下溶于二甲苯并且含有10-70％的乙烯。
在已公开欧洲专利申请Nos.400333和472946中公开了上述多相聚合物组合物的实例。
塑料材料能够包括本领域中常用的其它组分，例如填料和颜料。
例如在步骤(c)中通过电感对金属表面进行加热。一种感应加热的应用方式为感应电炉。
将金属表面加热到使与金属接触的重叠注塑塑料材料软化或熔化的温度。所以，温度依赖于所用塑料材料的种类。例如，当塑料材料为丙烯聚合物时，可将金属表面加热到180-220℃的温度。
为了确定加热涂布过的金属表面到所需温度需要多少能量，可以通过对未涂布的金属表面的测定来获得。
本发明方法任选包括在金属表面上涂布粘合剂聚合物组合物步骤之前，在金属表面上涂布有机或无机底漆的步骤。合适的底漆实例为环氧树脂和铬酸盐。
当在步骤(c)中进行加热时，任选对部件和/或重叠注塑塑料材料上施加压力，以增加金属表面和塑料材料之间的粘合力。例如通过辊压或应用模具来产生压力。部件和所用聚合物的类型影响到将要施加的压力值。所施加压力选自0.01到5MPa的范围内。当压力是通过应用模具施加的时候，优选保压5秒或更少。
给出下面的实施例来阐述本发明，但不限制本发明。
实施例中的组合物和试样的数据是通过下述方法测定的-熔融指数(MIL)ASTMD1238，条件L-在二甲苯中的溶解性能(见下面的注释)-特性粘度135℃下在四氢萘中测定-剥离试验室温下，NFA49711注释测定溶解在二甲苯中的百分比首先制备1％重量浓度的试样溶液，保持在135℃温度下，并且搅拌该溶液1个小时，之后将溶液冷却到室温。然后将溶液过滤并在滤液部分中加入丙酮以使已经溶解聚合物沉淀。之后回收、洗涤、干燥并称量该聚合物，以测定其在二甲苯中的溶解百分比。
-多相聚合物组合物的MIL为3.5dg/min，并且由下面的聚合物组成(重量百分比)-79％结晶丙烯均聚物，含有2.5％在23℃下溶于二甲苯的部分；和-21％无规弹性体共聚物，它由87％衍生于丙烯的重复单元和13％衍生于乙烯的重复单元组成。
所述多相组合物在23℃下溶于二甲苯的部分具有3dl/g的特性粘度值。
所述组合物通过应用高产率和高立体有择Ziegler-Natta催化剂，以序列聚合的方式来获得，其中催化剂载体为氯化镁。比较例1c根据下面方法将尺寸为124×124×1.5mm的碳钢喷砂板与塑料材料相连接。
步骤(a)在250℃的烘箱中加热该板，然后浸入含有粘合剂聚合物组合物粉末的流体床中(5秒)。由此涂布的板露天冷却。涂层厚度为300-400μm。根据ASTMD3359法将塑料涂层与金属的粘合力分级为5B。
步骤(b)由此涂布的板置于注塑机中。模具腔的尺寸为126mm×126mm,4mm厚。
在260℃的温度下，通过在模具中注入多相组合物，将一层所述的多相聚合物组合物重叠注塑在用改性聚合物涂布的板上。由此获得的层的厚度为2-2.2mm。
塑料材料从碳素钢板上的剥离强度为0-2N/mm。
步骤(c)利用感应炉，将与塑料材料连接的板加热到180-220℃的温度，并同时进行辊压。施加的压力约为0.1MPa。
室温下塑料材料从碳素钢板上的剥离强度为6.5-7N/mm。
权利要求
1．一种有效连接塑料材料和金属表面的方法，包括如下步骤a)在金属表面上涂布粘合剂聚合物组合物粉末；b)通过注塑用塑料材料重叠注塑金属表面；和c)加热金属表面。
2．如权利要求1所述方法，包括在涂布粘合剂聚合物组合物之前或之后加热金属表面的步骤。
3．如权利要求1或2所述方法，包括在金属表面涂布粘合剂聚合物组合物粉末之前，在金属表面上涂布有机或无机底漆的步骤。
4．如权利要求1-3所述方法，其中在步骤(c)中施加压力。
5．根据权利要求1-3所述方法获得的产品。
全文摘要
一种有效连接塑料材料和金属表面的方法,包括如下步骤:在金属表面上涂布粘合剂聚合物组合物粉末;然后通过注塑用塑料材料重叠注塑金属表面;最后加热金属表面。
文档编号C23C28/00GK1300304SQ00800411
公开日2001年6月20日 申请日期2000年3月13日 优先权日1999年4月2日
发明者G·L·里戈斯, P·戈伯蒂 申请人:巴塞尔技术有限公司