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DE3818479A1 - Composite material comprising a metal layer, an adhesion promoter and a polypropylene layer - Google Patents

Composite material comprising a metal layer, an adhesion promoter and a polypropylene layer

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Publication number
DE3818479A1
DE3818479A1 DE19883818479 DE3818479A DE3818479A1 DE 3818479 A1 DE3818479 A1 DE 3818479A1 DE 19883818479 DE19883818479 DE 19883818479 DE 3818479 A DE3818479 A DE 3818479A DE 3818479 A1 DE3818479 A1 DE 3818479A1
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DE
Germany
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layer
polypropylene
composite material
polypropylene layer
metal
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Withdrawn
Application number
DE19883818479
Other languages
German (de)
Inventor
Paul Dipl Chem Dr Spielau
Bernd Hentschel
Karlo Klaar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SPIELAU, PAUL, DIPL.-CHEM. DR., 5210 TROISDORF, DE
Original Assignee
Huels Troisdorf AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Huels Troisdorf AG filed Critical Huels Troisdorf AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Described is a composite material comprising a metal layer, an adhesion promoter and a polypropylene layer. The adhesion promoter consists essentially of an epoxy resin based on bisphenol A. The polypropylene layer contains, in the mass, a graftable silane and also a peroxide as crosslinking agent, or has been treated at the surface which faces the metal layer with a mixture of graftable silane and peroxide. If the polypropylene layer contains crosslinking agent, it is possible - by setting the degree of crosslinking and through a glass fibre reinforcement of the polypropylene layer - to adapt the linear thermal expansion coefficient of the polypropylene layer to that of the metal layer in order that a bimetal effect may be avoided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff, enthaltend eine Metallschicht, einen Haftvermittler und eine Polypropylen­ schicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie die Verwendung des Verbundwerkstoffes.The invention relates to a composite material containing one Metal layer, an adhesion promoter and a polypropylene layer according to the preamble of claim 1, a method its manufacture and the use of the composite material.

Unter "Verbundwerkstoff" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sowohl Formkörper mit definierter Raumform verstanden, wie z.B. Außenteile für Automobile etc., als auch flächige, im wesentlichen ebene Bahnen oder Platten, die als Halbzeuge wei­ terverarbeitet werden können, z.B. durch Umformen etc. zu Form­ körpern.Under "composite material" in the sense of the present invention molded bodies with a defined spatial shape are understood, such as. External parts for automobiles etc., as well as flat, in essentially flat sheets or plates which are known as semi-finished products can be processed, e.g. by forming etc. to form bodies.

Werkstoffe aus faserverstärkten Polyolefinen und hier insbeson­ dere die als "GMT" bekannten glasmattenverstärkten Polypropy­ lene werden in technischem Maßstab zu Formteilen, für z.B. Au­ tomobile und sonstige technische Anwendungen, verformt. Diese Teile sind in ihrem Einsatz begrenzt durch die Qualität ihrer Oberfläche, die ohne Nachbearbeitung, wie Schleifen/Spachteln, optisch anspruchsvollen Oberflächen nicht genügt, wie sie im Sichtbereich von Automobil- oder anderen technischen Gerätetei­ len gefordert werden.Materials made of fiber-reinforced polyolefins, especially here the known as "GMT" glass mat reinforced polypropy lene become molded parts on a technical scale, for e.g. Au tomobile and other technical applications, deformed. These The use of parts is limited by the quality of their parts Surface that does not require post-processing, such as sanding / filling, optically demanding surfaces, such as those found in Field of vision of automotive or other technical equipment len are required.

In der DE-A-30 11 336 wird zur Überwindung dieser Schwierigkeit vorgeschlagen, einen Verbund aus dünnen Metallblechen mit Fa­ serverbundwerkstoffen zu Karosserieaußenteilen zu verarbeiten. Bezieht man dieses Verfahren auf die in dieser Druckschrift nicht genannte Faserverbundkombination Glasfaser/Polypropylen, so erweist sich die äußerst schwierig zu erreichende Haftung zwischen Metall und Kunststoff als nachteilig.In DE-A-30 11 336 this difficulty is overcome proposed a composite of thin metal sheets from process composite materials into exterior parts of the body. If one relates this procedure to that in this publication not mentioned fiber composite combination glass fiber / polypropylene, this proves the extremely difficult liability to achieve between metal and plastic as a disadvantage.

Aus der EP-A2-01 80 762 ist zwar ein Verbund zwischen glasfa­ serverstärkten Polyolefinen und einer Metallschicht über eine mechanische Haftbrücke und mit Hilfe eines speziellen Po­ lyurethanklebers bekannt, dieses Verfahren zum Verbinden glas­ faserverstärkter Polyolefine mit Metallschichten ist jedoch um­ ständlich und teuer.From EP-A2-01 80 762 a bond between glasfa server-strengthened polyolefins and a metal layer over a mechanical adhesive bridge and with the help of a special butt  lyurethane adhesive known this method for connecting glass fiber reinforced polyolefins with metal layers is around of course and expensive.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, Verbundwerk­ stoffe und Formteile zur Verfügung zu stellen, die die obenge­ nannten Nachteile nicht aufweisen und die mit geringem Aufwand und kostengünstig hergestellt werden können.The invention is therefore based on the object, composite work to provide materials and molded parts that meet the above requirements mentioned disadvantages do not have and with little effort and can be manufactured inexpensively.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, bevorzugt in Verbindung mit einem oder mehre­ ren der Merkmale der Ansprüche 2 bis 6. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes sind in den Ansprüchen 7 bis 11, bevorzugte Verwendungen in den An­ sprüchen 12 und 13 angegeben.The invention solves this problem with a composite material according to claim 1, preferably in connection with one or more ren of the features of claims 2 to 6. Preferred methods for the production of a composite material according to the invention in claims 7 to 11, preferred uses in the claims sayings 12 and 13 specified.

Erfindungswesentlich ist dabei die Verwendung von Epoxidharz auf der Basis von Bisphenol A als Haftvermittler sowie die An­ wesenheit eines pfropfbaren Silans sowie eines Peroxids an der Oberfläche bzw. in der Masse der eingesetzten Polypropylen­ schicht. Hierdurch wird ein ungewöhnlich haftfester Verbund zwischen der Polypropylenschicht und der Metallschicht er­ reicht, der nur durch Zerstörung der Polypropylenschicht ge­ trennt werden kann.The use of epoxy resin is essential to the invention based on bisphenol A as an adhesion promoter and the An the presence of a graftable silane and a peroxide on the Surface or in the mass of the polypropylene used layer. This creates an unusually adhesive bond between the polypropylene layer and the metal layer enough that only by destroying the polypropylene layer can be separated.

Als Haftvermittler (Primer) kommen nieder- oder hochmolekulare Epoxidharze auf Bisphenol A-Basis, lösungsmittelfrei oder mit­ tels geeigneter Lösungsmittel auf die gewünschte Viskosität verdünnt, in Frage, die insbesondere mit Dicyandiamid oder mit Säureanhydriden gehärtet werden. Der Primer wird nach Vorreini­ gung des Metallbleches in Mengen von 1 bis 10 g/m2 aufgetragen und einer thermischen Behandlung während 10 bis 20 min bei 170 bis 190°C unterzogen. Hierbei trocknet der Primer und härtet an (Stufe A), jedoch härtet er noch nicht aus. Die so vorbehan­ delten Oberflächen werden dann direkt entweder dem Vorverbund oder der Formteilherstellung zugeführt. Suitable adhesion promoters (primers) are low or high molecular weight epoxy resins based on bisphenol A, solvent-free or diluted to the desired viscosity with a suitable solvent, which are cured in particular with dicyandiamide or with acid anhydrides. After the metal sheet has been cleaned, the primer is applied in amounts of 1 to 10 g / m 2 and subjected to a thermal treatment at 170 to 190 ° C. for 10 to 20 minutes. Here, the primer dries and hardens (level A), but it does not harden yet. The surfaces thus reserved are then fed directly either to the pre-composite or to the molded part production.

Die Polypropylenschicht kann neben Polypropylen noch insbeson­ dere Vernetzungsmittel, Vernetzungsbeschleuniger, Peroxid, Sta­ bilisatoren und übliche Zusatzstoffe sowie Glasfasern enthal­ ten. Ggf. können auch Beimischungen anderer Thermoplaste beige­ geben werden, solange die charakteristischen Eigenschaften hierdurch nicht zu sehr beeinträchtigt werden, insbesondere können Mischungen des Polypropylens mit Copolymeren des Propy­ lens mit anderen olefinischen Monomeren mit 2 bis 8 Koh­ lenstoffatomen oder anderen Polyolefinen, wie z.B. Polybutenen, eingesetzt werden, wobei jedoch bevorzugt mindestens 50 Gew.-% homopolymeres Polypropylen enthalten sind.In addition to polypropylene, the polypropylene layer can also in particular other crosslinking agents, crosslinking accelerators, peroxide, sta bilisators and usual additives as well as glass fibers ten. can also mix with other thermoplastics beige will give as long as the characteristic properties not be affected too much, in particular can mix polypropylene with copolymers of propy lens with other olefinic monomers with 2 to 8 Koh atoms or other polyolefins such as e.g. Polybutenes, are used, but preferably at least 50% by weight homopolymeric polypropylene are included.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Polypropylen nicht durch Polyethylen ersetzt werden kann; hierbei ergaben sich trotz Verwendung des erfindungsgemäßen Haftvermittlers sowie eines pfropfbaren Silans und Peroxids im Polyethylen sehr schlechte Haftungseigenschaften.However, it has been found that the polypropylene is not can be replaced by polyethylene; this resulted in despite using the adhesion promoter according to the invention as well of a graftable silane and peroxide in polyethylene poor adhesion properties.

Als Metallschichten kommen Bleche aus Aluminium, Eisen (Stahl) oder deren Legierungen in den Stärken 0,1 bis 1 mm, vorzugs­ weise 0,3 bis 0,6 mm, in Frage, wobei die Oberflächen durch Verzinken, Verzinnen, Bondern, Chromatieren oder Phosphatieren vorbehandelt sein können. Insbesondere kommen solche Metallble­ che in Frage, die sich durch ein gutes Umformverhalten aus­ zeichnen.Metal layers come from aluminum, iron (steel) or their alloys in the thickness 0.1 to 1 mm, preferred as 0.3 to 0.6 mm, in question, the surfaces by Galvanizing, tinning, bondering, chromating or phosphating can be pretreated. Such metal sheets come in particular che, which is characterized by good forming behavior to draw.

Bevorzugt wird als Polypropylenschicht ein faserverstärktes, insbesondere glasfaserverstärktes Polypropylen eingesetzt. Be­ vorzugt weist die Polypropylenschicht 20 bis 50 Gew.-% Glasfa­ sern, bezogen auf das Gewicht der faserverstärkten Polypropy­ lenschicht, auf.A fiber-reinforced, especially glass fiber reinforced polypropylene used. Be The polypropylene layer preferably has 20 to 50% by weight of glass fa based on the weight of the fiber-reinforced polypropy layer on.

Die Glasfasern werden bevorzugt in Gestalt von Glasfasermatten, -vliesen, -gelegen o. dgl. eingesetzt. Sie können Flächenge­ wichte von 100 bis 1200 g/m2 aufweisen. Es können für eine verstärkte Polypropylenschicht eine oder mehrere Lagen von Glasfaser benutzt werden. Darüber hinaus können auch Matten, Vliese oder Gelege aus gemischten Fasern, d.h. Glasfasern und/oder Carbonfasern und/oder thermoplastischen Fasern, wie Polyester-, Polyether- oder Polyimidfasern oder ähnlichen hoch­ temperaturfesten Kunststoffasern verwendet werden.The glass fibers are preferably used in the form of glass fiber mats, nonwovens, lying or the like. They can have weights from 100 to 1200 g / m 2 . One or more layers of glass fiber can be used for a reinforced polypropylene layer. In addition, mats, nonwovens or scrims made of mixed fibers, ie glass fibers and / or carbon fibers and / or thermoplastic fibers, such as polyester, polyether or polyimide fibers or similar high-temperature-resistant plastic fibers, can also be used.

Des weiteren können Farbmittel, Stabilisatoren und übliche Zu­ schlagstoffe der Polyolefinverarbeitung in üblichen Mengen zu­ gegeben werden.Furthermore, colorants, stabilizers and conventional additives Impact of polyolefin processing in usual amounts are given.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Polypropylenschicht eine vernetzbare Polypropylen­ schicht eingesetzt, die während oder nach der Verbundwerkstoff- Herstellung ausvernetzt wird. Die Vernetzung wird dabei durch Einsatz einer propfbaren Silanverbindung und einem Peroxid, ggf. unter Verwendung eines Vernetzungsbeschleunigers, erzielt.According to a particularly preferred embodiment of the invention becomes a cross-linkable polypropylene as a polypropylene layer layer used during or after the composite Manufacturing is crosslinked. The networking is done by Use of a graftable silane compound and a peroxide, if necessary using a crosslinking accelerator.

Als Peroxide kommen, einzeln oder in Mischung, Dicumylperoxid, tert.-Butylperoxy(3,5,5-trimethyl)hexoat, Bis-C-tertiär-butyl­ peroxyisopropylbenzol in Frage. Hierbei werden 0,1 bis 0,8%, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Polypropylene, organi­ sches Peroxid mit einer einminütigen Halbwertszeit-Temperatur von etwa 160 bis 240°C verwendet.As peroxides, individually or as a mixture, come dicumyl peroxide, tert -butylperoxy (3,5,5-trimethyl) hexoate, bis-C-tertiary-butyl peroxyisopropylbenzene in question. Here, 0.1 to 0.8%, based on the weight of the polypropylene used, organic peroxide with a one-minute half-life temperature from about 160 to 240 ° C used.

Als Vernetzungsmittel werden 1,0 bis 5%, bezogen auf das Ge­ wicht der eingesetzten Polypropylene und Polyolefine einer oder mehrerer Alkoxisilanverbindungen der Formel1.0 to 5%, based on the Ge importance of the polypropylenes and polyolefins used several alkoxisilane compounds of the formula

worin R1 Wasserstoff oder ein Alkylradikal mit 1 bis 4 Kohlen­ stoffatomen, R2 ein geradkettiges Alkylenradikal mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R3 ein Alkoxyradikal mit 1 bis 5 Kohlen­ stoffatomen, das ggf. durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sein kann, und m und n = 0 oder 1 sind, eingesetzt, z.B. Vinyl­ trialkoxysilan oder γ-Methacryl-oxypropyl-trialkoxysilan, letz­ teres wird im folgenden kurz als "MEMO" bezeichnet. wherein R 1 is hydrogen or an alkyl radical with 1 to 4 carbon atoms, R 2 is a straight-chain alkylene radical with 1 to 10 carbon atoms, R 3 is an alkoxy radical with 1 to 5 carbon atoms, which can optionally be interrupted by an oxygen atom, and m and n = 0 or 1 are used, for example vinyl trialkoxysilane or γ- methacrylic-oxypropyl-trialkoxysilane, the latter is hereinafter referred to briefly as "MEMO".

Zusätzlich kann auch noch ein Vernetzungshilfsmittel, wie Ver­ netzungsbeschleuniger, z.B. Dibutylzinndilaurat, in Mengen bis zu 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Poly­ olefins, verwendet werden.In addition, a crosslinking aid such as Ver wetting accelerators, e.g. Dibutyltin dilaurate, in amounts up to 0.1% by weight, based on the weight of the poly used olefins.

Bezüglich der Vernetzung des Polypropylens wird auf die DE-A- 33 27 149, DE-A1-35 30 364, DE-A1-25 17 256 und DE-A1-33 46 267 verwiesen.With regard to the crosslinking of polypropylene, reference is made to DE-A- 33 27 149, DE-A1-35 30 364, DE-A1-25 17 256 and DE-A1-33 46 267 referred.

Als besonders positiv hat sich die Kombination aus Vernetzung und Glasfaserverstärkung des Polypropylens erwiesen: überra­ schend hat sich dabei herausgestellt, daß durch den unter­ schiedlich erzielbaren Vernetzungsgrad des Polyolefins und durch Abstimmung des Glasgehaltes der lineare Temperatur-Aus­ dehnungskoeffizient der verstärkten Polypropylenschicht verän­ derbar ist und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Stahls als auch dem des Aluminiums angepaßt werden kann. So zeigt z.B. ein vernetzter, glasfaserverstärkter Polypropylenansatz folgen­ der ZusammensetzungThe combination of networking has been particularly positive and glass fiber reinforcement of polypropylene has been proven: Schend has shown that the under different achievable degree of crosslinking of the polyolefin and by adjusting the glass content, the linear temperature off change coefficient of expansion of the reinforced polypropylene layer and the linear expansion coefficient of the steel as well as that of aluminum. For example, a cross-linked, glass fiber reinforced polypropylene approach follows the composition

100,0 Gew.-Teile Polypropylen, MFI [230/5] < 0,1
  0,4 Gew.-Teile Dicumylperoxid
  1,2 Gew.-Teile γ-Methacryl-oxypropyl-trimethoxysilan (MEMO)
  0,5 Gew.-Teile Stabilisator für Polypropylen
  1,0 Gew.-Teile Farbruß
100.0 parts by weight of polypropylene, MFI [230/5] <0.1
0.4 parts by weight of dicumyl peroxide
1.2 parts by weight of γ- methacryl-oxypropyl-trimethoxysilane (MEMO)
0.5 parts by weight stabilizer for polypropylene
1.0 part by weight of carbon black

mit 30 Gew.-% Glasfaserverstärkung einen linearen Temperatur- Ausdehnungskoeffizienten von 23×10-6/K (das entspricht dem Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium) und bei 40 Gew.-% Glas­ faseranteil von 13×10-6/K (das entspricht dem Ausdehnungsko­ effizienten von Stahl). Auch bei asymmetrischem Aufbau des Ver­ bundwerkstoffes kann somit die Verzugsfreiheit bei Tem­ peraturänderungen erreicht werden, da bei gleichem Temperatur- Ausdehnungskoeffizienten von Metallschicht und Polypropylen­ schicht kein "Bimetall"-Effekt auftritt. Vergleichsweise zeigt ein Polypropylen ohne Vernetzung mit 30 Gew.-% Glasfasern einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 62×10-6/K und mit 40 Gew.-% Glasfaseranteil von 50×10-6 /K. with 30 wt .-% glass fiber reinforcement a linear temperature expansion coefficient of 23 × 10 -6 / K (this corresponds to the expansion coefficient of aluminum) and with 40 wt .-% glass fiber content of 13 × 10 -6 / K (this corresponds to the expansion coefficient efficient of steel). Even with an asymmetrical structure of the composite material, the freedom from distortion can be achieved with temperature changes, since no "bimetal" effect occurs at the same temperature expansion coefficient of the metal layer and polypropylene layer. In comparison, a polypropylene without crosslinking with 30% by weight of glass fibers shows a linear expansion coefficient of 62 × 10 -6 / K and with 40% by weight of glass fibers of 50 × 10 -6 / K.

Der Haftvermittler (Primer) ist während der Herstellung des Verbundes zwischen der geprimerten Metallschicht und der das Vernetzungsmittel enthaltenden Polypropylenschicht noch sehr aktiv und härtet erst während dieses Verbundes vollständig aus, so daß durch die chemische Reaktion zwischen Silan, Peroxid und Primer eine so starke Haftung zwischen den beiden zu verbinden­ den Schichten erzielt wird, daß der Verbund nur unter Zerstö­ rung mindestens einer der Schichten getrennt werden kann.The adhesion promoter (primer) is during the manufacture of the Bond between the primed metal layer and that Polypropylene layer containing crosslinking agents still very much active and only hardens completely during this bond, so that the chemical reaction between silane, peroxide and Primer to connect such a strong bond between the two the layers is achieved that the composite only with destruction tion of at least one of the layers can be separated.

Nach der vollständigen Vernetzung der Polypropylenschicht im Verbundwerkstoff weist dieser eine außerordentlich hohe thermi­ sche Belastbarkeit auf, der Verbundwerkstoff ist insbesondere noch oberhalb des Kristallitschmelzpunktes des eingesetzten Po­ lypropylens belastbar, insbesondere kann ein Formteil aus dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff ohne Delaminierung oder Ver­ formung bei 180 bis 200°C lackiert werden.After the crosslinking of the polypropylene layer in the Composite material has an extremely high thermal resilience, the composite is special still above the crystallite melting point of the Po used lypropylene resilient, in particular a molded part from the Composite material according to the invention without delamination or Ver molding can be varnished at 180 to 200 ° C.

Soweit für den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff Polypropylen­ schichten eingesetzt werden, die kein Silan und Peroxid enthal­ ten, muß die Oberfläche der Polypropylenschicht vor dem Zusam­ menpressen mit dem geprimerten Metall mit einer Mischung aus propfbarem Silan, Peroxid und ggf. Vernetzungsbeschleuniger vorbehandelt werden. Hierdurch werden ebenfalls außerordentlich hohe Haftfestigkeiten des Verbundes erreicht, jedoch ist die Polypropylenschicht durch die fehlende Vernetzung nicht so hoch temperaturbeständig; auch fehlt die Möglichkeit, den linearen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten dem der Metallschicht anzu­ passen.So far for the composite material according to the invention polypropylene layers are used that do not contain silane and peroxide ten, the surface of the polypropylene layer must be before the together press with the primed metal with a mixture of injectable silane, peroxide and possibly a crosslinking accelerator be pretreated. This will also make it extraordinary high bond strength of the composite is achieved, however Polypropylene layer not so high due to the lack of cross-linking temperature resistant; there is also no possibility of the linear Temperature expansion coefficient to be that of the metal layer fit.

Soweit eine vernetzbare und faserverstärkte Polypropylenschicht eingesetzt wird, wird diese beispielsweise durch Extrudieren von Bahnen einer Dicke von 0,3 bis 3 mm bei Temperaturen von 170 bis 230°C hergestellt, wobei die Mischung noch nicht ver­ netzt bzw. einen Vernetzungsgrad von < 20% und vorzugsweise < 5% aufweist und direkt nach der Extrusion zur Penetration ei­ ner Verstärkungsmatte zugeführt wird, wie in der EP 01 34 941 und DE-PS 35 30 364 beschrieben. So much for a cross-linkable and fiber-reinforced polypropylene layer is used, for example, by extrusion of sheets with a thickness of 0.3 to 3 mm at temperatures of 170 to 230 ° C, the mixture not yet ver wetting or a degree of crosslinking of <20% and preferably <5% and immediately after extrusion for penetration ner reinforcing mat is supplied, as in EP 01 34 941 and DE-PS 35 30 364 described.  

Ein anderes bevorzugtes Verfahren stellt das Einstreuen des pulvrigen Polypropylens in Mischung mit allen zur Vernetzung notwendigen weiteren Komponenten in das Glasvlies und an­ schließendes Aufschmelzen und Penetrieren zwischen endlosen Bändern unter Druck dar. In Abwandlung dessen kann auch mittels der vorbeschriebenen Extrusion die Beschichtung des Verstär­ kungsvlieses vor dem Verpressen zwischen endlosen Bändern er­ folgen.Another preferred method involves sprinkling the powdery polypropylene mixed with all for networking necessary additional components in the glass fleece and on closing melting and penetration between endless Tapes under pressure. In a variation of this can also be done by means of the above-mentioned extrusion the coating of the reinforcement kungsvlieses before pressing between endless belts consequences.

Als unvernetzte, vorwiegend Polypropylen enthaltende faserver­ stärkte Polypropylenschichten kommen die üblicherweise mit 20 bis 45 Gew.-% Fasern verstärkten Polypropylene und Polypropy­ len-Copolymere, bekannt unter dem Gattungsbegriff GMT, in Fra­ ge, die zur Oberflächenvorbehandlung mit propfbarem Silan, Per­ oxid und ggf. Vernetzungsbeschleuniger behandelt werden. Die bevorzugten Verstärkungsfasern sind hierbei Glasfasern.As a non-crosslinked fiber predominantly containing polypropylene Thick polypropylene layers usually come with 20 up to 45% by weight of fibers reinforced polypropylene and polypropy len copolymers, known under the generic term GMT, in Fra ge for surface pretreatment with graftable silane, Per oxide and possibly crosslinking accelerator are treated. The preferred reinforcing fibers are glass fibers.

Nach einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Verbundwerkstoffes mit vernetzter bzw. vernetzba­ rer Polypropylenschicht wird die Metallschicht mit einem Haft­ vermittler auf der Basis Bisphenol A, der einen Amid- oder Säu­ reanhydridhärter enthält, in Mengen von etwa 1 bis 10 g/m2 be­ schichtet und einer thermischen Behandlung bei etwa 170 bis 190°C während etwa 5 bis 10 min unterzogen. Anschließend wird die das Vernetzungsmittel enthaltende, vernetzbare, jedoch noch nicht ausvernetzte Polypropylenschicht bei Drücken von mehr als 1 bar mit der mit dem Haftvermittler versehenen Metallschicht verbunden.According to a preferred process for producing the composite material according to the invention with crosslinked or crosslinkable polypropylene layer, the metal layer is coated with an adhesion promoter based on bisphenol A, which contains an amide or acid anhydride hardener, in amounts of about 1 to 10 g / m 2 be coated and subjected to a thermal treatment at about 170 to 190 ° C for about 5 to 10 min. The crosslinkable, but not yet crosslinked polypropylene layer containing the crosslinking agent is then bonded to the metal layer provided with the adhesion promoter at pressures of more than 1 bar.

Die Metallschicht kann dabei vor oder nach der Beschichtung mit dem Haftvermittler nach einem für Metall üblichen ein- oder mehrstufigen Tiefziehprozeß bei Raumtemperatur zu einem Metall­ vorformteil verformt werden, wonach dieses Metallvorformteil in einer auf 60 bis 120°C beheizten, aus Matrize und Patrize be­ stehenden Preßform eingelegt wird und ein oder mehrere, auf das benötigte Volumen abgestimmte Zuschnitte der Polypropylen­ schicht, die auf eine Temperatur von 190 bis 230°C erwärmt sind, aufgelegt und durch Zufahren der Preßform miteinander verpreßt und verbunden werden. Hierbei wird die Aushärtung der Primerschicht sowie die Vernetzung der Polypropylenschicht ein­ geleitet. Die endgültige Ausvernetzung der Polypropylenschicht kann durch Warmlagerung in feuchter Atmosphäre beschleunigt werden.The metal layer can with or before coating the adhesion promoter according to a customary for metal or multi-stage deep drawing process at room temperature to a metal preform are deformed, after which this metal preform in one heated to 60 to 120 ° C, made of female and male standing mold is inserted and one or more on the required volumes of coordinated polypropylene blanks layer that heats to a temperature of 190 to 230 ° C are placed and by closing the mold with each other  be pressed and connected. Here, the curing of the Primer layer and the crosslinking of the polypropylene layer headed. The final crosslinking of the polypropylene layer can be accelerated by warm storage in a humid atmosphere will.

Bevorzugt wird die Metallschicht jedoch kontinuierlich mit der Polypropylenschicht zu einem ebenen Halbzeug verbunden, wobei der Verbund zwischen Polypropylenschicht und der Metallschicht beispielsweise mittels einer an sich bekannten Doppelbandpresse erfolgt. Das so hergestellte Halbzeug kann anschließend durch Umformen zu Formkörpern weiterverarbeitet werden.However, the metal layer is preferably continuous with the Polypropylene layer connected to a flat semi-finished product, whereby the bond between the polypropylene layer and the metal layer for example by means of a double belt press known per se he follows. The semi-finished product thus produced can then Forming into shaped bodies to be processed.

Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines erfin­ dungsgemäßen Verbundwerkstoffes, dessen Polypropylenschicht kein Vernetzungsmittel enthält, wird die Metallschicht mit ei­ nem Haftvermittler auf der Basis Bisphenol A, der einen Amid- oder Säureanhydridhärter enthält, in Mengen von etwa 1 bis 10 g/m2 beschichtet und einer thermischen Behandlung bei etwa 170 bis 190°C während etwa 5 bis 10 min unterzogen. Anschließend wird die oberflächlich mit einer Mischung aus pfropfbarem Silan und Peroxid behandelte Polypropylenschicht bei Drücken von mehr als 1 bar mit der mit dem Haftvermittler versehenen Metall­ schicht verbunden.In a preferred method for producing a composite material according to the invention, the polypropylene layer of which contains no crosslinking agent, the metal layer is coated with an adhesion promoter based on bisphenol A, which contains an amide or acid anhydride hardener, in amounts of about 1 to 10 g / m 2 and subjected to a thermal treatment at about 170 to 190 ° C for about 5 to 10 minutes. The polypropylene layer, which has been surface-treated with a mixture of graftable silane and peroxide, is then bonded to the metal layer provided with the adhesion promoter at pressures of more than 1 bar.

Die Metallschicht kann dabei - wie beschrieben - vor dem Ver­ bund mit der unvernetzbaren Polypropylenschicht zu einem Me­ tallvorformteil umgeformt werden oder als ebenes Endlosmaterial zu einem Halbzeug verarbeitet werden.The metal layer can - as described - before Ver bund with the non-crosslinkable polypropylene layer to form a me tallformformteil be formed or as a flat endless material can be processed into a semi-finished product.

Soweit ein Metallvorformteil eingesetzt wird, das in einer Preßform mit der ggf. ein Vernetzungsmittel enthaltenden Poly­ propylenschicht verbunden wird, kann die Preßform bzw. das Formwerkzeug auf der der Polypropylenschicht zugewandten Seite Vertiefungen aufweisen, entsprechend denen aus der Polypropy­ lenschicht versteifende Rippen oder gewünschte Dickensprünge geformt werden. As far as a metal preform is used, which in a Press mold with the poly possibly containing a crosslinking agent Propylene layer is connected, the die or Molding tool on the side facing the polypropylene layer Have depressions corresponding to those from the polypropy stiffening ribs or desired thickness changes be shaped.  

Bevorzugt können verstärkte Teilbereiche der Polypropylen­ schicht durch Einlegen von Zusatzteilen in die Preßform bzw. das Formwerkzeug gebildet werden, die beim Verpressen der Schichten haftfest mit den Kunststoffschichten verbunden, je­ doch selbst nicht verformt werden.Reinforced sections of the polypropylene can preferably be used layer by inserting additional parts into the mold or the molding tool are formed when pressing the Layers bonded firmly to the plastic layers, each not be deformed itself.

Die erfindungsgemäß hergestellten flächigen, im wesentlichen ebenen Bahnen oder Platten (Halbzeuge) werden bevorzugt zu Formteilen weiterverarbeitet, indem entsprechende Zuschnitte des Verbundwerkstoffes nach Vorheizung auf 180 bis 230°C in einer Metalltiefziehpresse, deren Ziehstempel auf 50 bis 130°C, vorzugsweise 70 bis 90°C erwärmt ist, umgeformt wer­ den.The flat sheets produced according to the invention, essentially flat sheets or plates (semi-finished products) are preferred Molded parts processed further by appropriate cuts of the composite material after preheating to 180 to 230 ° C in a metal deep-drawing press, the drawing stamp of 50 to 130 ° C, preferably 70 to 90 ° C is heated, who is deformed the.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Umformung mehrstufig er­ folgt und jeweils eine Nachheizung der umzuformenden Zuschnitte erfolgt.In particular, it is envisaged that the multi-stage forming follows and in each case a reheating of the blanks to be formed he follows.

Als Zuschnitte können dabei sowohl erfindungsgemäße Verbund­ stoffe mit vernetzungsmittelhaltiger, jedoch noch nicht voll­ ständig ausvernetzter Polyproplyenschicht als auch Verbundwerk­ stoffe eingesetzt werden, deren Polypropylenschicht vernet­ zungsmittelfrei ist.Both composite according to the invention can be used as cuts substances with crosslinking agents, but not yet full permanently cross-linked polypropylene layer as well as composite fabrics are used whose polypropylene layer crosslinks is free of funds.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele sowie von Vergleichsbeispielen sowie der Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of several embodiments games as well as comparative examples and the drawing explained.

Die Figur zeigt dabei einen erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff mit der Metallschicht 1, dem Primer (Haftvermittler) 2 sowie der glasfaserverstärkten Polypropylenschicht 3. The figure shows a composite material according to the invention with the metal layer 1 , the primer (adhesion promoter) 2 and the glass fiber-reinforced polypropylene layer 3 .

Beispiel 1example 1

Ein elektrolytisch verchromtes, kaltgewalztes Stahl-Feinstblech der Stärke 0,3 mm, mit einer Härtestufe B nach Euronorm mit ei­ nem thermischen Längen-Ausdehnungskoeffizienten von 13×10-6/K, wird vorgereinigt und mit einem Primer aus einem niedermoleku­ laren Epoxidharz auf Basis Bisphenol A (Epoxy Resin DER-331, DOW Chemical), Dicyandiamid als Härter und Benzyldimethylamin als Beschleuniger im Gewichtsverhältnis 120 : 3 : 1,5 mit ca. 10 g/m2 beschichtet und 8 min. bei 170°C getrocknet. Eine ver­ netzbare glasmattenverstärkte Polypropylenschicht folgender Zu­ sammensetzung:An electrolytically chrome-plated, cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.3 mm, with a hardness level B according to Euronorm with a thermal expansion coefficient of 13 × 10 -6 / K, is pre-cleaned and with a primer made from a low-molecular epoxy resin based Bisphenol A (epoxy resin DER-331, DOW Chemical), dicyandiamide as hardener and benzyldimethylamine as accelerator in a weight ratio of 120: 3: 1.5 coated with approx. 10 g / m 2 and 8 min. dried at 170 ° C. A cross-linkable glass mat reinforced polypropylene layer of the following composition:

100,0 Gew.-Teile Polypropylen, MFI 230/5 < 0,1 (Novolen 1300 Z, BASF)
  0,4 Gew.-Teile Dicumylperoxid
  1,2 Gew.-Teile γ-Methacryl-oxypropyl-trimethoxy-silan (Dynasilan MEMO, Hüls Troisdorf AG)
  0,5 Gew.-Teile Stabilisator für Polypropylen
  1,0 Gew.-Teile Farbruß
 68,0 Gew.-Teile Glasfasern in Form einer Glasmatte mit 680 g/m²
100.0 parts by weight of polypropylene, MFI 230/5 <0.1 (Novolen 1300 Z, BASF)
0.4 parts by weight of dicumyl peroxide
1.2 parts by weight of γ- methacrylic-oxypropyl-trimethoxy-silane (Dynasilan MEMO, Hüls Troisdorf AG)
0.5 parts by weight stabilizer for polypropylene
1.0 part by weight of carbon black
68.0 parts by weight of glass fibers in the form of a glass mat with 680 g / m²

wird durch Plastifizieren der Polypropylenmasse bei einer Tem­ peratur von 210°C und Penetrieren der Glasmatte hergestellt, bis sie ein Flächengewicht von 1700 g/m2 aufweist. Je ein Zu­ schnitt des geprimerten Metallbleches und der vernetzbaren glasfaserverstärkten Polypropylenschicht werden in eine Preß­ form gelegt und in der Presse bei 200°C und einem geringen Druck von 5 bar zu einem Verbundmaterial zusammengefügt und nach Abkühlung entnommen. Die so hergestellte Verbundplatte kann wiederholt auf 200°C ohne sichtbare Verformung oder Dela­ minierung gebracht werden. Eine Schichtentrennung bei Raumtem­ peratur ist praktisch nicht möglich, siehe Tabelle 1. Die Tren­ nung erfolgt entweder im glasmattenverstärkten Polypropylen oder durch partiellen Abriß des Stahlblechs. Die Polypropylen­ schicht wies einen Vernetzungsgrad von 43% und einen thermi­ schen Ausdehnungskoeffizienten von 13×10-6/K auf. is produced by plasticizing the polypropylene mass at a temperature of 210 ° C and penetrating the glass mat until it has a weight per unit area of 1700 g / m 2 . One cut each of the primed metal sheet and the cross-linkable glass fiber-reinforced polypropylene layer are placed in a press mold and assembled in the press at 200 ° C. and a low pressure of 5 bar to form a composite material and removed after cooling. The composite panel thus produced can be brought repeatedly to 200 ° C without visible deformation or delamination. A layer separation at room temperature is practically not possible, see Table 1. The separation takes place either in glass mat reinforced polypropylene or by partial tearing of the steel sheet. The polypropylene layer had a degree of crosslinking of 43% and a coefficient of thermal expansion of 13 × 10 -6 / K.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Das im Beispiel 1 beschriebene geprimerte Stahlblech wird mit einer unverstärkten, nicht vernetzbaren Polypropylen-EPDM-Folie folgender Zusammensetzung:The primed steel sheet described in Example 1 is included an unreinforced, non-crosslinkable polypropylene EPDM film of the following composition:

55,0 Gew.-Teile Polypropylen, MFI 230/5 < 0,1
45,0 Gew.-Teile Ethylenpropylendienkautschuk
 1,0 Gew.-Teile Gleitmittel
 0,5 Gew.-Teile Stabilisator für Polypropylen
 0,5 Gew.-Teile Farbruß
55.0 parts by weight of polypropylene, MFI 230/5 <0.1
45.0 parts by weight of ethylene propylene diene rubber
1.0 part by weight of lubricant
0.5 parts by weight stabilizer for polypropylene
0.5 part by weight of carbon black

und einem Flächengewicht von 600 g/m2 in einer Presse bei 180°C und 5 bar verbunden. Die Trennung des Verbundes ist trotz Einsatz eines Primers leicht möglich (Tabelle 1).and a basis weight of 600 g / m 2 in a press at 180 ° C and 5 bar. The separation of the composite is easily possible despite the use of a primer (Table 1).

Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3

Das in Beispiel 1 beschriebene geprimerte Stahlblech wird mit einem unverstärkten, nicht vernetzbaren Polyethylen der Dichte 0,952 g/m2 der Dicke 1 mm wie im Beispiel 2 kaschiert. Es wird keine ausreichende Haftung erzielt (Tabelle 1).The primed steel sheet described in Example 1 is laminated with an unreinforced, non-crosslinkable polyethylene with a density of 0.952 g / m 2 and a thickness of 1 mm as in Example 2. Adequate liability is not achieved (Table 1).

Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4

Auf das im Beispiel 3 genannte Polyethylen wurde eine Lösung bestehend aus 2,5 Gew.-Teilen Toluol, 1,2 Gew.-Teilen MEMO und 0,4 Gew.-Teilen Dicumylperoxid aufgetragen und mit dem vorbe­ schriebenen geprimerten Stahlblech bei 180°C und 5 bar ver­ preßt. Die bei der Verpessung stattfindende oberflächliche Ver­ netzung des Polyolefins führte zu keiner ausreichenden Haftung.A solution was applied to the polyethylene mentioned in Example 3 consisting of 2.5 parts by weight of toluene, 1.2 parts by weight of MEMO and 0.4 parts by weight of dicumyl peroxide applied and with the prep wrote primed steel sheet at 180 ° C and 5 bar ver presses. The superficial Ver wetting of the polyolefin did not lead to sufficient adhesion.

Vergleichsbeispiel 5Comparative Example 5

Das im Beispiel 1 genannte vernetzbare, glasmattenverstärkte Polypropylen wurde mit einem Stahlblech, welches entfettet wurde, jedoch keinen Primer aufweist, in einer Presse bei 200°C und einem Druck von 5 bar kaschiert. Die dabei erzielte Haftung war unzureichend, Blech und Kunststoff ließen sich leicht voneinander trennen. The crosslinkable, glass mat reinforced mentioned in Example 1 Polypropylene was made with a steel sheet, which degreased was, but does not have a primer, in a press 200 ° C and a pressure of 5 bar laminated. The one achieved Adhesion was insufficient, sheet metal and plastic could be easily separate from each other.  

Vergleichbeispiel 6Comparative example 6

Das im Beispiel 1 beschriebene geprimerte Stahlblech wird mit einer käuflichen Platte aus glasfaserverstärktem homopolymeren Polypropylen mit einem Glasfasergehalt von 30 Gew.-% und einer Dicke von 2 mm wie im Beispiel 1 beschrieben verpreßt. Die da­ bei erzielte Haftung war unbefriedigend, eine Trennung erfolgt zwischen den beiden zu verbindenden Materialien (Tabelle 1).The primed steel sheet described in Example 1 is included a commercially available plate made of glass fiber reinforced homopolymer Polypropylene with a glass fiber content of 30 wt .-% and one Thickness of 2 mm as described in Example 1 pressed. The one there if liability was achieved, the separation was unsatisfactory between the two materials to be joined (Table 1).

Vergleichsbeispiel 7Comparative Example 7

Wie im Beispiel 6 beschrieben, wurde ein Verbund mit einem co­ polymeren Polypropylen mit einem Glasfasergehalt von 30 Gew.-% hergestellt. Die Haftung war ebenfalls unbefriedigend (Tabelle 1).As described in Example 6, a composite with a co polymeric polypropylene with a glass fiber content of 30% by weight produced. Liability was also unsatisfactory (table 1).

Vergleichsbeispiel 8Comparative Example 8

Auf die im Beispiel 2 genannte Folie aus Polypropylen und einem EPDM wurde eine Lösung, bestehend aus 2,5 Gew.-Teilen Toluol, 1,2 Gew.-Teilen MEMO und 0,4 Gew.-Teilen Dicumylperoxid aufge­ tragen und mit dem vorbeschriebenen geprimerten Stahlblech bei 180°C und 5 bar verpreßt. Die bei der Verpressung stattfin­ dende oberflächliche Vernetzung des Polyolefins führt zu einer guten Haftung (Tabelle 1).On the film made of polypropylene and a in Example 2 EPDM became a solution consisting of 2.5 parts by weight of toluene, 1.2 parts by weight of MEMO and 0.4 parts by weight of dicumyl peroxide added wear and with the above primed steel sheet 180 ° C and 5 bar pressed. The take place during the pressing The surface crosslinking of the polyolefin leads to a good adhesion (Table 1).

Beispiele 9 und 10Examples 9 and 10

Die in den Beispielen 6 und 7 genannten glasmattenverstärkten Polypropylenmatten wurden wie im Beispiel 8 oberflächlich mit Silan und Peroxid behandelt und bei 200°C und 5 bar verpreßt. Auch hierbei wird durch die chemische Reaktion des Silans und Peroxids eine gute Haftung erzielt (Tabelle 1).The glass mat reinforced mentioned in Examples 6 and 7 Polypropylene mats were superficial as in Example 8 Treated silane and peroxide and pressed at 200 ° C and 5 bar. Here too, the chemical reaction of the silane and Peroxide achieved good adhesion (Table 1).

Vergleichsbeispiel 11Comparative Example 11

Es wird wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, jedoch ent­ hält die glasmattenverstärkte Polypropylenschicht kein MEMO. Die Haftung dieses peroxidisch behandelten, jedoch nicht über Silan vernetzbaren Verbundwerkstoffes ist unbefriedigend. Beide Schichten können leicht voneinander getrennt werden. The procedure is as described in Example 1, but ent the glass mat reinforced polypropylene layer does not hold a MEMO. The liability of this peroxidically treated, but not over Silane crosslinkable composite material is unsatisfactory. Both Layers can be separated easily.  

Tabelle 1 Table 1

Die nachfolgenden Beispiele 12 bis 22 sollen das Erfinderische des Systems Epoxidharz auf Basis Bisphenol A und in Masse oder oberflächlich silanvernetztes faserverstärktes Polyproplyen darlegen. Als glasmattenverstärkte Polypropylenschicht wird in den nachfolgenden Beispielen 12 bis 18 die im Beispiel 1 ge­ nannte Zusammensetzung verwendet.The following Examples 12 to 22 are intended to be inventive of the system epoxy resin based on bisphenol A and in bulk or superficially silane cross-linked fiber-reinforced polypropylene set out. As a glass mat reinforced polypropylene layer in the following Examples 12 to 18 ge in Example 1 named composition used.

Die Herstellung des Verbundmaterials in der Presse erfolgt ebenso wie in Beispiel 1.The composite material is produced in the press as in example 1.

Beispiel 12Example 12

Ein feuerverzinktes Stahlblech der Stärke 0,8 mm wurde mit Per­ chlorethylen entfettet und ein Primer aus einem niedermolekula­ ren Bisphenol A-Harz wie in Beispiel 1, Dicyandiamid als Härter und Benzyldimethylamin als Beschleuniger im Gew.-Verhältnis 130 : 3 : 1,5 aufgetragen. Nach einer kurzzeitigen Härtung erfolgte die Verpessung mit der obengenannten glasmattenverstärkten, vernetzbaren Polypropylenschicht. Die Haftung zwischen den Schichten und die Temperatur- sowie Temperatur-Wechselbestän­ digkeit waren sehr gut (Tabelle 2).A hot-dip galvanized steel sheet 0.8 mm thick was made with Per Chlorethylene degreased and a primer made from a low molecular weight bisphenol A resin as in Example 1, dicyandiamide as hardener and benzyldimethylamine as a weight ratio accelerator 130: 3: 1.5 plotted. After a brief hardening took place the fitting with the above-mentioned glass mat reinforced, crosslinkable polypropylene layer. The liability between the Layers and the temperature and temperature change resistance were very good (Table 2).

Vergleichsbeispiel 13Comparative Example 13

Das gleiche Stahlblech wie in Beispiel 12 wurde mit einem gum­ mimodifizierten Bisphenol A-Epoxidharz (Epoxy Resin XZ 86709, DOW Chemical), Methyltetrahydrophthal-säureanhydrid (MTHPA) als Härter und Benzyldimethylamin als Beschleuniger im Gew.-Ver­ hältnis 100 : 70 : 1 geprimert und nach Vorhärtung bei 180°C wie zuvor verpreßt. Die erzielte Haftung war unbefriedigend (Tabelle 2). Die Affinität zwischen den beiden zu verbindenden Substraten war offensichtlich durch die Gummimodifizierung des Epoxidharzes gestört.The same steel sheet as in Example 12 was gum mimodified bisphenol A epoxy resin (Epoxy Resin XZ 86709, DOW Chemical), methyl tetrahydrophthalic anhydride (MTHPA) as Hardener and benzyldimethylamine as accelerators in the weight ratio Ratio 100: 70: 1 primed and after pre-curing at 180 ° C pressed as before. The liability achieved was unsatisfactory (Table 2). The affinity between the two to be connected Was evident from the rubber modification of the substrates Epoxy resin disrupted.

Vergleichsbeispiel 14Comparative Example 14

Das gleiche Stahlblech wie in Beispiel 12 wurde mit einem Po­ lyurethan-modifizierten Bisphenol A-Epoxidharz (Epoxy Resin XZ 86 701.01, DOW Chemical) bei gleichem Härter/Beschleuniger wie im Beispiel 11 im Gew.-Verhältnis 100 : 50 : 1 beschichtet und mit der obengenannten glasmattenverstärkten vernetzbaren Poly­ propylenschicht verpreßt. Es wurde keine ausreichende Haftung festgestellt (Tabelle 2).The same steel sheet as in Example 12 was butted lyurethane-modified bisphenol A epoxy resin (Epoxy Resin XZ 86 701.01, DOW Chemical) with the same hardener / accelerator as coated in Example 11 in a weight ratio of 100: 50: 1 and with the above-mentioned glass mat-reinforced crosslinkable poly  propylene layer pressed. There was insufficient liability found (Table 2).

Beispiel 15Example 15

Das gleiche Stahlblech wie in Beispiel 12 wurde mit einem hoch­ molekularen Bisphenol A-Epoxid (Epoxy Resin DER 652-A 75, DOW Chemical), 75-%ig in Aceton, mit Dicyandiamid und Benzyldime­ thylamin im Gew.-Verhältnis 130 : 3 : 1,5 geprimert, bei 180°C vorgehärtet und wie vorbeschrieben zum Verbundstoff verpreßt. Sowohl Haftung als auch Temperatur- und Temperatur-Wechselbe­ ständigkeit waren sehr gut (Tabelle 2).The same steel sheet as in Example 12 was made high molecular bisphenol A epoxy (epoxy resin DER 652-A 75, DOW Chemical), 75% in acetone, with dicyandiamide and benzyldime thylamine primed in a weight ratio of 130: 3: 1.5, at 180 ° C. pre-hardened and pressed to the composite as described above. Adhesion as well as temperature and temperature changes durability was very good (Table 2).

Beispiel 16Example 16

Es wurde gemäß Beispiel 15 gearbeitet, jedoch wurde ein elek­ trolytisch verzinktes Feinblech der Stärke 0,8 mm verwendet. Haftung und Temperaturbeständigkeit waren ausgezeichnet (Ta­ belle 2).The procedure was as in Example 15, but an elec trolytically galvanized sheet of 0.8 mm thick. Adhesion and temperature resistance were excellent (Ta belle 2).

Beispiel 17Example 17

Es wurde gemäß Beispiel 15 gearbeitet, jedoch wurde ein kaltge­ walztes Feinblech der Stärke 0,3 mm verwendet. Haftung und Tem­ peraturbeständigkeit waren sehr gut (Tabelle 2).The procedure was as in Example 15, but a cold was rolled thin sheet of 0.3 mm thickness is used. Liability and Tem temperature resistance was very good (Table 2).

Beispiel 18Example 18

Ein elektrolytisch verzinktes Stahlblech der Stärke 0,8 mm wurde nach Entfettung mit einem in Propylenglykolmono­ methylether gelösten Epoxidharz auf Basis Bisphenol A (Epoxy Resin DER 652-PM-75, DOW Chemical) (25 Gew.-Teile Epoxidharz), Dicyandiamid und Benzyldimethylamin als Härter und Beschleuni­ ger im Gew.-Verhältnis 130 : 3 : 1,5 beschichtet und nach Vor­ härtung bei 180°C mit einer Schicht aus glasmattenverstärktem silanvernetzbarem Polypropylen verpreßt. Sowohl Haftung als auch Temperaturbeständigkeit waren sehr gut (Tabelle 2) .An electrolytically galvanized steel sheet with a thickness of 0.8 mm was after degreasing with a in propylene glycol mono Epoxy resin based on bisphenol A (epoxy Resin DER 652-PM-75, DOW Chemical) (25 parts by weight of epoxy resin), Dicyandiamide and benzyldimethylamine as hardeners and accelerators ger coated in a weight ratio of 130: 3: 1.5 and according to before hardening at 180 ° C with a layer of glass mat reinforced silane crosslinkable polypropylene pressed. Both liability and temperature resistance was also very good (Table 2).

Beispiel 19Example 19

Ein Aluminiumfeinblech, Stärke 0,2 mm, mit einem linearen Tem­ peratur-Ausdehnungsfaktor von 23×10-6/K, wurde entfettet und mit bromhaltigem Epoxidharz auf Basis Bisphenol A (Epoxy Resin DER-516, DOW Chemical), 75%ig in Methylethylketon, Dicyandi­ amid als Härter und Benzyldimethylamin als Beschleuniger im Gew.-Verhältnis 130 : 3 : 1,5 geprimert und nach Vorhärtung bei 180°C mit einer Schicht aus einem glasmattenverstärkten, vernetzbaren Polypropylen folgender Zusammensetzung:An aluminum thin sheet, thickness 0.2 mm, with a linear temperature expansion factor of 23 × 10 -6 / K, was degreased and with bromine-containing epoxy resin based on bisphenol A (epoxy resin DER-516, DOW Chemical), 75% in Methyl ethyl ketone, dicyandiamide as hardener and benzyldimethylamine as accelerator in a weight ratio of 130: 3: 1.5 primed and after pre-curing at 180 ° C with a layer of a glass mat reinforced, crosslinkable polypropylene of the following composition:

100,0 Gew.-Teile Polypropylen, MFI 230/5 < 0,1
  0,4 Gew.-Teile Dicumylperoxid
  1,2 Gew.-Teile MEMO
  0,5 Gew.-Teile Stabilisator für Polypropylen
  1,0 Gew.-Teile Farbruß
 42,8 Gew.-Teile Glasfasern in Form einer Glasmatte mit 600 g/m²
100.0 parts by weight of polypropylene, MFI 230/5 <0.1
0.4 parts by weight of dicumyl peroxide
1.2 parts by weight of MEMO
0.5 parts by weight stabilizer for polypropylene
1.0 part by weight of carbon black
42.8 parts by weight of glass fibers in the form of a glass mat with 600 g / m²

verpreßt. Sowohl die Haftung als auch die Temperatur- und Tem­ peratur-Wechselbständigkeit waren sehr gut (Tabelle 2). Die Po­ lypropylenzusammensetzung ist in ihrem linearen Ausdehnungsko­ effizienten dem des Aluminiumbleches angepaßt, der Vernetzungs­ grad der Polypropylenschicht betrug 45%.pressed. The adhesion as well as the temperature and tem Temperature independence was very good (Table 2). The butt The propylene composition has a linear expansion coefficient efficient adapted to that of the aluminum sheet, the crosslinking degree of the polypropylene layer was 45%.

Beispiel 20Example 20

Ein Aluminiumblech AlMg 5 Mn 63/44 der Stärke 0,5 mm wird wie in Beispiel 12 beschrieben mit einer glasmattenverstärkten, vernetzbaren Polypropylenschicht nach Beispiel 19 zum Verbund­ stoff verpreßt. Haftung und Temperaturbeständigkeit waren aus­ gezeichnet (Tabelle 2).An aluminum sheet AlMg 5 Mn 63/44 with a thickness of 0.5 mm is like described in Example 12 with a glass mat reinforced, crosslinkable polypropylene layer according to Example 19 to the composite pressed fabric. Adhesion and temperature resistance were out drawn (Table 2).

Beispiel 21Example 21

Ein Aluminiumfeinblech AlMn 1 Mg 161/03 der Stärke 0,5 mm wurde wie in Beispiel 12 beschrieben mit einer glasmattenver­ stärkten, vernetzbaren Polypropylenschicht nach Beispiel 19 verarbeitet. Haftung und Temperaturbeständigkeit des Verbund­ werkstoffes waren sehr gut (Tabelle 2).An aluminum sheet AlMn 1 Mg 161/03 with a thickness of 0.5 mm was as described in Example 12 with a glass mat ver strengthened, crosslinkable polypropylene layer according to Example 19 processed. Adhesion and temperature resistance of the composite material were very good (Table 2).

Beispiel 22Example 22

Ein Stahlblech wie im Beispiel 12 wurde entfettet und mit einem hochmolekularen Epoxidharz auf Basis Bisphenol A, verdünnt im Gew.-Verhältnis 75 : 25 mit Methylethylketon, MTHPA und Benzyl­ dimethylamin im Gew.-Verhältnis 130 : 3 : 1,5 behandelt, vorge­ härtet bei 180°C und wie in Beispiel 7 verpreßt. Die Haftung und die Temperatur- und Temperatur-Wechselbeständigkeit waren sehr gut (Tabelle 2). A steel sheet as in Example 12 was degreased and with a high molecular epoxy resin based on bisphenol A, diluted in Weight ratio 75:25 with methyl ethyl ketone, MTHPA and benzyl treated dimethylamine in a weight ratio of 130: 3: 1.5, pre  hardens at 180 ° C and pressed as in Example 7. Liability and the temperature and temperature change resistance were very good (Table 2).  

Tabelle 2 Table 2

Beispiel 23Example 23

Ein nach Beispiel 1 hergestellter Verbundwerkstoff wird als entsprechender Zuschnitt im Temperofen auf 210°C erhitzt und in eine 1000 KN-Tiefziehpresse, deren Stempel auf 100°C be­ heizt war, eingelegt und bei einer Ziehtiefe von 50 mm bei ei­ nem Ziehstempeldurchmesser von 150 mm zum Formteil umgeformt. Die Trennung der Schichten des Formteils konnte nur unter Zer­ störung bewirkt werden, eine mehrfache Temperaturwechsellage­ rung zwischen Raumtemperatur auf 200°C führte nicht zur Dela­ minierung.A composite material produced according to Example 1 is called appropriate blank heated to 210 ° C in the annealing furnace and in a 1000 KN deep-drawing press, the stamp of which is 100 ° C was heated, inserted and with a drawing depth of 50 mm at egg A punch diameter of 150 mm is formed into the molded part. The layers of the molded part could only be separated under Zer malfunction, a multiple temperature change The change between room temperature to 200 ° C did not lead to delays mining.

Beispiel 24Example 24

Ein nach Beispiel 12 hergestellter Verbundwerkstoff wird wie in Beispiel 23 beschrieben mit einer Ziehtiefe von 60 mm bei einem Ziehstempeldurchmesser von 150 mm zum Formteil umgeformt. Haf­ tung und Temperatur- bzw. Temperaturwechselfestigkeit waren wie im Beispiel 23.A composite material produced according to Example 12 is as in Example 23 described with a drawing depth of 60 mm in one Drawing die diameter of 150 mm formed into the molded part. Haf tion and temperature or temperature change resistance were like in example 23.

Beispiel 25Example 25

Ein feuerverzinktes Stahlblech der Stärke von 0,3 mm wird ent­ fettet und mit einer Mischung aus niedermolekularem Bisphenol A-Epoxidharz, Dicyandiamid und Benzyldimethylamin im Gew.-Ver­ hältnis 130 : 3 : 1,5 geprimert und für ca. 5 min bei 180°C vorgehärtet. Das so behandelte Blech wird in der im Beispiel 21 beschriebenen Tiefziehpresse bei einem Stempeldurchmesser von 150 mm, ohne diesen zu beheizen, 60 mm tiefgezogen. Dieses tiefgezogene Metallteil wurde in eine Matrize/Patrize-Form ein­ gelegt, deren Matrize genau den Konturen des Formteils angepaßt war. Auf das metallische Umformteil wurde ein auf 210°C in ei­ nem externen Ofen aufgeheizter Zuschnitt aus glasmattenver­ stärktem, vernetzbarem Polypropylen mit einem Flächengewicht von 2000 g/m2 und der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 be­ schrieben aufgelegt und das Formteil durch Zufahren des Patri­ zenstempels gebildet. Matrize und Patrize waren in diesem Fall auf 90°C beheizt. Sowohl Haftung als auch Temperaturbeständig­ keit waren wie in Beispiel 23. A hot-dip galvanized steel sheet with a thickness of 0.3 mm is degreased and primed with a mixture of low molecular weight bisphenol A epoxy resin, dicyandiamide and benzyldimethylamine in a weight ratio of 130: 3: 1.5 and for approx. 5 min at 180 ° C pre-hardened. The sheet thus treated is deep-drawn 60 mm in the deep-drawing press described in Example 21 with a punch diameter of 150 mm, without heating it. This deep-drawn metal part was placed in a female / male mold, the female mold was precisely adapted to the contours of the molded part. A blank of glass mat reinforced, cross-linkable polypropylene with a weight per unit area of 2000 g / m 2 and the composition as described in Example 1 was placed on the metal formed part and heated to 210 ° C. in an external oven, and the shaped part was placed by closing the patriot educated. In this case, the female and male were heated to 90 ° C. Both adhesion and temperature resistance were as in Example 23.

Beispiel 26Example 26

Ein feuerverzinktes Stahlblech der Dicke 0,3 mm wird in einer üblichen Metalltiefziehpresse mit einem Stempeldurchmesser von 150 mm 60 mm tiefgezogen. Dieses Metalltiefziehteil wurde nach Entfettung mit dem Primer, wie im Beispiel 25 beschrieben, be­ handelt, vorgehärtet bei 180°C und mit glasmattenverstärktem Polypropylen, wie im Beispiel 25 beschrieben, verarbeitet. Haf­ tung und Temperaturbeständigkeit zeigten ebenfalls gute Werte.A hot-dip galvanized steel sheet with a thickness of 0.3 mm is in one usual metal deep drawing press with a punch diameter of 150 mm 60 mm deep drawn. This metal deep-drawn part was made after Degreasing with the primer, as described in Example 25, be acts, pre-hardened at 180 ° C and with glass mat reinforced Polypropylene, as described in Example 25, processed. Haf tion and temperature resistance also showed good values.

Beispiel 27Example 27

Ein feuerverzinktes Stahlblech der Stärke von 0,3 mm wird ent­ fettet und mit einer Mischung aus niedermolekularem Bisphenol A-Epoxidharz, Dicyandiamid und Benzyldimethylamin geprimert und für ca. 5 min bei 180°C vorgehärtet. Das so behandelte Blech wird in der im Beispiel 23 beschriebenen Tiefziehpresse bei ei­ nem Stempeldurchmesser von 150 mm, ohne diesen zu beheizen, 60 mm tiefgezogen. Dieses tiefgezogene Metallteil wurde in eine Matrize/Patrize-Form eingelegt, deren Matrize genau den Kontu­ ren des Formteils angepaßt war. Auf das metallische Umformteil wurde ein auf 210°C in einem externen Ofen aufgeheizter Zu­ schnitt aus unvernetzbarem glasmattenverstärktem Polypropylen mit einem Flächengewicht von 2200 g/m2, der, wie in Beispiel 8 beschrieben, mit einer Silan, Peroxid und Vernetzungsbeschleu­ niger enthaltenden Mischung oberflächlich vorbehandelt war, aufgelegt und das Formteil durch Zufahren des Patrizenstempels gebildet. Matrize und Patrize waren in diesem Fall auf 90°C beheizt. Sowohl Haftung als auch Temperaturbeständigkeit bis 150°C waren gut.A hot-dip galvanized steel sheet with a thickness of 0.3 mm is degreased and primed with a mixture of low molecular weight bisphenol A epoxy resin, dicyandiamide and benzyldimethylamine and pre-hardened for approx. 5 min at 180 ° C. The sheet treated in this way is deep-drawn 60 mm in the deep-drawing press described in Example 23 with a punch diameter of 150 mm, without heating it. This deep-drawn metal part was inserted into a female / male mold, the female mold was precisely adapted to the contours of the molded part. On the metallic formed part was heated to 210 ° C in an external oven to cut from non-crosslinkable glass mat-reinforced polypropylene with a basis weight of 2200 g / m 2 , which, as described in Example 8, containing a mixture containing silane, peroxide and crosslinking accelerator was pretreated, placed on it and the molded part was formed by closing the male die. In this case, the female and male were heated to 90 ° C. Adhesion and temperature resistance up to 150 ° C were both good.

Beispiel 28Example 28

Ein feuerverzinktes Stahlblech der Dicke 0,3 mm wird in einer üblichen Metalltiefziehpresse mit einem Stempeldurchmesser von 150 mm 60 mm tiefgezogen. Dieses Metalltiefziehteil wurde nach Entfettung mit dem Primer, wie im Beispiel 25 beschrieben, be­ handelt, vorgehärtet bei 180°C und mit unvernetztem glasmat­ tenverstärktem Polypropylen, wie im Beispiel 25 beschrieben, verarbeitet. Haftung und Temperaturbeständigkeit zeigten eben­ falls gute Werte.A hot-dip galvanized steel sheet with a thickness of 0.3 mm is in one usual metal deep drawing press with a punch diameter of 150 mm 60 mm deep drawn. This metal deep-drawn part was made after Degreasing with the primer, as described in Example 25, be acts, pre-hardened at 180 ° C and with uncrosslinked glasmat reinforced polypropylene, as described in Example 25, processed. Adhesion and temperature resistance just showed if good values.

Claims (13)

1. Verbundwerkstoff, enthaltend eine Metallschicht, einen Haftvermittler und eine Polypropylenschicht, dadurch ge­ kennzeichnet,
  • - daß der Haftvermittler im wesentlichen aus einem Epoxidharz auf Basis Bisphenol A besteht
  • - und daß die Polypropylenschicht
    • - ein pfropfbares Silan sowie ein Peroxid als Vernetzungsmittel enthält und/oder
    • - an ihrer der Metallschicht zugewandten Oberfläche mit einer Mischung aus pfropfbarem Silan und Peroxid behandelt wurde.
1. Composite material containing a metal layer, an adhesion promoter and a polypropylene layer, characterized in that
  • - That the coupling agent consists essentially of an epoxy resin based on bisphenol A.
  • - And that the polypropylene layer
    • - Contains a graftable silane and a peroxide as crosslinking agent and / or
    • - Was treated on its surface facing the metal layer with a mixture of graftable silane and peroxide.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenschicht faserverstärkt ist.2. Composite material according to claim 1, characterized in that that the polypropylene layer is fiber reinforced. 3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenschicht 20 bis 50 Gew.-% Glasfasern enthält.3. Composite material according to claim 2, characterized in that that the polypropylene layer 20 to 50 wt .-% glass fibers contains. 4. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenschicht vernetzt ist und einen Vernetzungsgrad größer 30%, gemessen als der in siedendem Dekalin unlösliche Anteil des eingesetzten Poly­ propylens, aufweist.4. Composite material according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the polypropylene layer is cross-linked and a degree of crosslinking greater than 30%, measured than that in boiling decalin insoluble portion of the poly used propylene. 5. Verbundwerkstoff nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Glasfasergehalt und der Vernetzungs­ grad so gewählt sind, daß der lineare Ausdehnungskoeffi­ zient der faserverstärkten, vernetzbaren Polypropylen­ schicht etwa dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Metallschicht entspricht.5. Composite material according to claims 3 and 4, characterized ge indicates that the glass fiber content and the crosslinking degrees are chosen so that the linear expansion coefficient the fiber-reinforced, cross-linkable polypropylene layer approximately the linear expansion coefficient of the Corresponds to the metal layer. 6. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler mit einem Amid- oder Säureanhydridhärter ausgehärtet ist. 6. Composite material according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the adhesion promoter with an amide or acid anhydride hardener is cured.   7. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Metallschicht mit dem Haftvermittler auf der Basis Bisphenol A, der einen Amid- oder Säureanhy­ dridhärter enthält, in Mengen von etwa 1 bis 10 g/m2 beschichtet und einer thermischen Behandlung bei etwa 170 bis 190°C während etwa 5 bis 10 min un­ terzogen wird und
  • - daß anschließend die ein Vernetzungsmittel enthal­ tende, vernetzbare, jedoch noch nicht ausvernetzte Polypropylenschicht bei Drücken von mehr als 1 bar mit der mit dem Haftvermittler versehenen Metall­ schicht verbunden wird.
7. A method for producing a composite material according to one of claims 1 to 6, characterized in that
  • - That the metal layer with the adhesion promoter based on bisphenol A, which contains an amide or acid anhydride, coated in amounts of about 1 to 10 g / m 2 and a thermal treatment at about 170 to 190 ° C for about 5 to 10 min is subjected to and
  • - That then a crosslinking agent containing, crosslinkable, but not yet crosslinked polypropylene layer is connected at pressures of more than 1 bar with the metal provided with the coupling agent.
8. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Metallschicht mit dem Haftvermittler auf der Basis Bisphenol A, der einen Amid- oder Säureanhy­ dridhärter enthält, in Mengen von etwa 1 bis 10 g/m2 beschichtet und einer thermischen Behandlung bei etwa 170 bis 190°C während etwa 5 bis 10 min un­ terzogen wird und
  • - daß anschließend die oberflächlich mit einer Mi­ schung aus pfropfbarem Silan und Peroxid behandelte Polypropylenschicht bei Drücken von mehr als 1 bar mit der mit dem Haftvermittler versehenen Metall­ schicht verbunden wird.
8. A method for producing a composite material according to one of claims 1 to 6, characterized in that
  • - That the metal layer with the adhesion promoter based on bisphenol A, which contains an amide or acid anhydride, coated in amounts of about 1 to 10 g / m 2 and a thermal treatment at about 170 to 190 ° C for about 5 to 10 min is subjected to and
  • - That then the surface treated with a mixture of graftable silane and peroxide treated polypropylene layer at pressures of more than 1 bar is connected to the metal provided with the adhesion promoter.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Metallschicht vor oder nach der Be­ schichtung mit dem Haftvermittler nach einem für Metall üblichen ein- oder mehrstufigen Tiefziehprozeß bei Raum­ temperatur zu einem Metallvorformteil verformt wird, wo­ nach dieses Metallvorformteil in einer auf 60 bis 120°C beheizten, aus Matrize und Patrize bestehenden Preßform eingelegt wird und ein oder mehrere, auf das benötigte Vo­ lumen abgestimmte Zuschnitte der Polypropylenschicht, die auf eine Temperatur von 190 bis 230°C erwärmt sind, auf­ gelegt und durch Zufahren der Preßform miteinander ver­ preßt und verbunden werden, wobei die Aushärtung der Pri­ merschicht sowie ggf. die Vernetzung der Polypropylen­ schicht eingeleitet wird.9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized ge indicates that the metal layer before or after loading layering with the bonding agent after one for metal usual single or multi-stage deep drawing process in space temperature is formed into a metal preform where after this metal preform in a to 60 to 120 ° C. heated die, consisting of female and male is inserted and one or more, on the required Vo lumen tailored blanks of the polypropylene layer, the are heated to a temperature of 190 to 230 ° C  placed and ver by closing the mold together presses and be connected, the curing of the Pri layer and possibly the crosslinking of the polypropylene shift is initiated. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßform bzw. das Formwerkzeug auf der der Polypropylen­ schicht zugewandten Seite Vertiefungen aufweist, entspre­ chend denen aus der Polypropylenschicht versteifende Rip­ pen oder gewünschte Dickensprünge geformt werden.10. The method according to claim 9, characterized in that the Press mold or the mold on which the polypropylene layer facing side depressions, correspond rip stiffening from the polypropylene layer pen or desired thickness changes can be formed. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß verstärkte Teilbereiche der Polypropy­ lenschicht durch Einlegen von Zusatzteilen in die Preßform bzw. das Formwerkzeug gebildet werden, die beim Verpressen der Schichten haftfest mit den Kunststoffschichten verbun­ den, jedoch selbst nicht verformt werden.11. The method according to any one of claims 9 or 10, characterized ge indicates that reinforced sections of the polypropy layer by inserting additional parts into the mold or the molding tool are formed during the pressing of the layers bonded firmly to the plastic layers but not deformed itself. 12. Verwendung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6 zum Herstellen von Formteilen, wobei entspre­ chende Zuschnitte des Verbundwerkstoffes nach Vorheizung auf 180 bis 230°C in einer Metalltiefziehpresse, deren Ziehstempel auf 50 bis 130°C, vorzugsweise 70 bis 90°C erwärmt ist, umgeformt werden.12. Use of a composite material according to one of the claims che 1 to 6 for the production of molded parts, where correspond appropriate cuts of the composite material after preheating to 180 to 230 ° C in a metal deep drawing press, the Drawing stamp to 50 to 130 ° C, preferably 70 to 90 ° C is heated, to be formed. 13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung mehrstufig erfolgt und jeweils eine Nachhei­ zung der umzuformenden Zuschnitte erfolgt.13. Use according to claim 12, characterized in that the transformation takes place in several stages and one re-heating each cut to be formed.
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