Assessment of alternative surface modification technologies for improved adhesion of coatings and adhesives to automotive polyolefins

• Autorzy: Gutowski W. S. , Filippou C. , Li S.

Warianty tytułu

Ocena alternatywnych technologii modyfikacji powierzchni dla ulepszonej adhezji powłok i klejów na poliolefinach samochodowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Thermoplastic olefins (TPO’s) are important materials for the manufacture of exterior and interior automotive components due to their low cost, reduced specific density in comparison with other types of plastics, easy processing, and 100% recyclability. Nano-composites with TPO matrix additionally offer significant gains in strength and impact resistance due to excellent interfacial reinforcement effect, a high modulus of elasticity, and the matrix ductility. Typical automotive products made of standard TPO’s and PP-based nanocomposites include: bumper bars, protective bodyside mouldings, exterior and interior cladding, e.g., door trim panels, instrument panels, gearbox console and seat structure components. One of key drawbacks of TPO’s is their chemical inertness. This necessitates priming or appropriate surface treatment to enable the assembly of products through adhesive bonding and to facilitate adequate adhesion of paints, sealants, or other functional and decorative materials. Considering the above, the objective of this paper is two-fold: (1) To investigate and assess a range of processes for enhancing adhesion of TPO’s, e.g., flame treatment, chlorinated polyolefin (CPO) primers and a proprietary surface engineering process (SICORä) of TPO’s and other plastics and assess their suitability for a range of applications in automotive products, and (2) To demonstrate practical examples of the use of SICORä process for adhesion control in the automotive industry.

PL

Termoplastyczne olefiny (TPO) są ważnymi materiałami do produkcji zewnętrznych i wewnętrznych części samochodowych ze względu na ich niski koszt, zmniejszoną gęstość właściwą w porównaniu z innymi rodzajami tworzyw sztucznych, łatwą obróbkę i niemal 100% możliwość recyklingu. Nanokompozyty z matrycą TPO dodatkowo oferują znaczny wzrost wytrzymałości i odporności na uderzenia dzięki doskonałemu oddziaływaniu wzmacniającemu międzyfazowy efekt, wysokiemu modułowi sprężystości i plastyczności matrycy. Typowe produkty motoryzacyjne wykonane ze standardowych nanokompozytów na bazie TPO i PP obejmują: zderzaki, listwy ochronne, zewnętrzne panele karoserii i panele wewnętrzne, np. panele drzwi, deski rozdzielcze, konsole skrzyni biegów i elementy konstrukcji siedzenia. Jedną z głównych wad TPO jest ich obojętność chemiczna. Wymaga to gruntowania lub odpowiedniej obróbki powierzchni, aby umożliwić montaż produktów poprzez klejenie i ułatwić odpowiednią przyczepność (adhezję) farb, uszczelniaczy lub innych materiałów funkcjonalnych i dekoracyjnych. Biorąc powyższe pod uwagę, cel niniejszego artykułu jest dwojaki: (1) Zbadanie i ocena szeregu procesów zwiększających przyczepność (adhezję) TPO i innych tworzyw sztucznych, np. obróbka płomieniowa, podkłady chloro-poliolefinowe (CPO) i zastrzeżony proces inżynierii powierzchni (SICORä) oraz ocena ich przydatności do wielu zastosowań w produktach motoryzacyjnych, oraz (2) przedstawienie praktycznych przykładów wykorzystania procesu SICORä do kontroli przyczepności (adhezji) w przemyśle motoryzacyjnym.

Słowa kluczowe

EN

automotive plastics; polyolefins; surface modification; bonding; adhesives; surface coatings; sealants; adhesion strength; durability

PL

tworzywa sztuczne samochodowe; poliolefiny; modyfikacja powierzchni; klejenie; klej; powłoki powierzchniowe; uszczelniacze; wytrzymałość adhezyjna; trwałość

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 1
• Strony: 17--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gutowski W. S.

• CSIRO Manufacturing Flagship, Industrial Interfaces Group, Melbourne, Australia

autor

Filippou C.

• CSIRO Manufacturing Flagship, Industrial Interfaces Group, Melbourne, Australia

autor

Li S.

• CSIRO Manufacturing Flagship, Industrial Interfaces Group, Melbourne, Australia

Bibliografia

• 1. Gutowski, W., Wu, D.Y., Li, S., ‘Surface Treatment of Polymers’, Australian Patent No. 680716 (IP Australia, Sydney, Australia, 1998).
• 2. Gutowski, W., Wu, D.Y., Li, S., ‘Surface Treatment of Polymers’, United States Patent No. 5,879,757 (US Patent and Trades Office, Washington, DC, USA, 1999).
• 3. Gutowski, W.S. and Pankevicius, E.R., ‘A novel surface treatment process for enhanced adhesion of ultra-high modulus polyethylene fibres to epoxy resins’, Composite Interfaces 1 (2) (1993) 141-151.
• 4. Gutowski, W.S., Wu, D.Y. and Li., ‘Surface silanization of polyethylene for enhanced adhesion’, Journal of Adhesion 43 (1993) 139-155.
• 5. Wu, D.Y., Li, S., Gutowski, W.S., ‘Surface Treatment of Polymers’, United States Patent No. 5,922,161 (US Patent and Trades Office, Washington DC, USA, 1999).
• 6. Gutowski, W.S. and Wu, D.Y., ‘Effective surface treatments of polymeric materials for bonding with adhesive and sealants’, in ‘Proceedings of Adhesives and Sealants Seminar, Melbourne, Australia, 21 October 1993’ (Society of Automotive Engineers (SAE), Melbourne/Australia, 1993) 1-6.
• 7. Filippou, C., CSIRO Internal Report (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, Melbourne, Australia, 1998).
• 8. Wu, D.Y., Test Results for Validation of Paint Adhesion Performance of SICOR-treated Exterior Plastic Components. CSIRO Internal Report, Melbourne, Australia. November 1998.
• 9. Wu, D.Y. and Morehouse, M., CSIRO Internal Report (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, Melbourne, Australia, 1998).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).