DE19645797A1

DE19645797A1 - Multicomponent adhesive used for loudspeaker central membrane

Info

Publication number: DE19645797A1
Application number: DE1996145797
Authority: DE
Inventors: Angela Huber; Johann Lang; Susanne Stahl
Original assignee: Nokia Deutschland GmbH
Current assignee: Harman Audio Electronic Systems GmbH
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-14

Abstract

Multicomponent adhesive comprises one component (13.1) comprising an acrylate and an amine accelerator and another (13.2) comprising an acrylate and a peroxide hardener. At least one component comprises, as acrylate, a urethane acrylate based oligomer and a monomeric, UV-curable acrylate and one or both contains photoinitiator.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung und Modifikation von mehrkomponentigen Klebstoffen, insbesondere mit solchen Klebstoffen, die eine sehr geringe Aushärtzeit aufweisen.The invention is concerned with the formation and modification of multi-component Adhesives, especially those with a very short curing time exhibit.

Technical field

Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt mehrkomponentige Klebstoffsysteme dadurch zu bilden, daß im wesentlichen zwei Komponenten vorhanden sind, die bei Mischung aushärten. Allgemein kann gesagt werden, daß jeder dieser beiden Komponenten als Basisstoffe Acrylate aufweist und die eine Komponente einen Aminbeschleuniger und die andere Komponente einen Härter beinhaltet. Üblicherweise enthält der Basisstoff einer jeden Komponente ein Oligomer und ein Monomer zur Einstellung der Viskositätseigenschaften. Ein typisches Oligomer einer solchen Komponente ist beispielsweise Polyurethanmethacrylat. Als Monomer werden üblicherweise TPGDA oder TMPTMA eingesetzt, welche aus Gründen einer schnellen Aushärtezeit zur Gruppe der mehrfachfunktionellen Monomere gehören. Werden solche Klebstoffe, welche auch den Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung bilden, zur Verklebung von Gegenständen eingesetzt, so lassen sich im günstigen Fall Anhärtzeiten von etwa 4 Minuten erreichen. Unter dem Begriff der Anhärtzeit wird die Zeitspanne verstanden, die notwendig ist, um die mittels des Klebstoffs vorbundenen Gegenstände einer die Klebverbindung belastenden Weiterverarbeitung zuzuführen. Wesentlich kürzere Anhärtezeiten sind mit uv-härtbaren Klebstoffsystemen erreichbar. Übliche Zeitspannen für solche Klebverbindungen liegen im Bereich von etwa 90 sek. Wie leicht einzusehen ist, sind die genannten Anhärtzeiten bei Produkten auf Fertigungslinien in vielen Fällen zu lang, so daß vielfach auf andere Verbindungsarten z. B. Schweißen oder Nieten zurückgegriffen wird, sofern die zu verbindenden Gegenstände von ihren Materialeigenschaften bzw. von ihrem Verwendungszweck einen solchen Rückgriff erlauben.According to the prior art, multi-component adhesive systems are known to form in that there are essentially two components that at Harden mixture. In general it can be said that each of these two Components as base materials has acrylates and one component a Amine accelerator and the other component contains a hardener. Usually the base material of each component contains an oligomer and a monomer Setting the viscosity properties. A typical oligomer of one The component is, for example, polyurethane methacrylate. Become a monomer Usually TPGDA or TMPTMA used, which for fast reasons Hardening time belongs to the group of multifunctional monomers. Will such adhesives, which are also the starting point for the present invention form, used for gluing objects, so in the best case Achieve curing times of around 4 minutes. Under the term hardening time is the Understand the period of time that is necessary to the pre-bound by means of the adhesive To supply objects to further processing which is stressful for the adhesive connection. Much shorter curing times can be achieved with UV-curable adhesive systems. Usual times for such adhesive bonds are in the range of about 90 seconds. As is easy to see, the curing times mentioned for products are up Production lines in many cases too long, so that often on other types of connections e.g. B. welding or riveting is used, provided that to be connected Objects based on their material properties or their intended use allow such recourse.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen mehrkomponentigen Klebstoff anzugeben, welcher Anhärtzeiten zwischen 5 und 15 sek. bei zu verbindenden Gegenständen hat.The invention is therefore based on the object of a multicomponent adhesive indicate the hardening times between 5 and 15 sec. at to be connected Objects.

Presentation of the invention

Diese Aufgabe wird mit dem in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindungen sind den Ansprüchen 2-9 entnehmbar.This object is achieved with the features mentioned in claim 1. Beneficial Training and further developments of the inventions can be found in claims 2-9.

Ist eine der beiden Komponenten eines mehrkomponentigen Kleber gemäß Anspruch 1 ausgebildet und werden die beiden den mehrkomponentigen Kleber bildenden Komponenten beispielsweise dadurch gemischt, daß zunächst die erste Komponente auf einen ersten Gegenstand aufgetragen wird, dann über die so gebildete Wulst eine Lage der zweiten Komponente gelegt wird und wird dann der mit dem ersten Gegenstand zu verbindende Gegenstand auf das aus beiden Komponenten gebildete Kleberbett gedrückt, so tritt der nachfolgende beschriebene Effekt dann ein, wenn zunächst die erste Komponente die anspruchsgemäße Zusammensetzung aufweist und zumindest der zu verbindende Gegenstand auf Flüssigkeiten eine Kapillarwirkung ausübt.Is one of the two components of a multi-component adhesive according to claim 1 trained and the two forming the multi-component adhesive Components mixed, for example, that first the first component is applied to a first object, then one over the bead thus formed Position of the second component is placed and then the one with the first Object to be connected to the object formed from both components When the adhesive bed is pressed, the effect described below occurs when first the first component has the correct composition and at least the object to be connected has a capillary action on liquids exercises.

Durch die Kapillarwirkung des entsprechenden Gegenstandes und die Durchmischung beider Komponenten tritt eine Separation ein, indem die monomeren und uv-härtbaren Acrylate, welche gegenüber den übrigen Acrylaten eine wesentlich geringere Molekülgröße haben, sehr schnell in Richtung des Gegenstandes wandern, welcher auf Flüssigkeiten eine Kapillarwirkung ausübt. Da die erste Komponente im hier maßgeblichen Zusammenhang auch den Fotoinitiator enthält, tritt, so bald sich das uv-härtbare Acrylat an der Grenzschicht zwischen dem auf das Kleberbett aufgelegten Gegenstand und der aus beiden durchmischten Komponenten bestehenden Klebstoffschicht angesammelt hat, eine UV-Härtung ein, wenn die entsprechende Grenzschicht mit UV-Licht belichtet wird. Da die Anreicherung des uv-härtbaren Acrylates in der Grenzschicht sehr schnell abläuft, kann quasi zeitgleich mit dem Auflegen des Gegenstandes auf das Kleberbett die UV-Belichtung einsetzen. Dies führt zur Anhärtung der Verbindung im Zeitraum von etwa 15 sek. Die Gesamtaushärtung der Verbindung, welche für die nachfolgende Weiterverarbeitung untergeordnete Bedeutung hat, erfolgt dann über das herkömmliche bekannte A/B-Verfahren mit dem Aminbeschleuniger und der Peroxidhärtung.Due to the capillary action of the corresponding object and the mixing Both components are separated by the monomeric and UV-curable Acrylates, which are significantly lower than the other acrylates Molecular size, migrate very quickly towards the object which has a capillary effect on liquids. Because the first component in here relevant context also contains the photo initiator occurs as soon as that UV-curable acrylate at the interface between the one placed on the adhesive bed Object and the two mixed components Adhesive layer has accumulated UV curing when the appropriate one Boundary layer is exposed to UV light. Because the enrichment of the UV-curable Acrylates in the boundary layer runs very quickly, can quasi at the same time as the Place the object on the adhesive bed and use the UV exposure. This leads to the hardening of the compound in the period of about 15 seconds. The Total hardening of the connection, which is required for subsequent processing has minor importance, then takes place over the conventional known A / B process with the amine accelerator and peroxide curing.

Weist entsprechend Anspruch 2 jeder der beiden Komponenten die angegebenen Acrylate und einen Fotoinitiator auf, so kann die Anhärtzeit auf etwa 5-10 sek. reduziert werden, da in diesem Fall die monomeren Acrylate in beiden Komponenten vorhanden sind und somit eine uv-härtbare Grenzschicht noch schneller aufgebaut wird.According to claim 2, each of the two components has the specified Acrylates and a photo initiator, the hardening time can be about 5-10 sec. reduced because in this case the monomeric acrylates are present in both components and a UV-curable boundary layer is built up even faster.

Wird gemäß Anspruch 3 als monomeres und uv-härtbares Acrylat ein monofunktionelles Acrylat verwendet, wird eine Verspröderung der Klebverbindung ausgeschlossen.Is according to claim 3 as a monomeric and UV-curable acrylate a monofunctional If acrylate is used, embrittlement of the adhesive connection is excluded.

Ist entsprechend Anspruch 4 das monomere und uv-härtbare Acrylat Hydroxypropylmethacrylat, so werden von diesem Material die UV-Strahlen, welche die Anhärtung bewirken, von der Grenzschicht zwischen Kleberbett und dem Gegenstand mit der Kapillarwirkung in tiefere Zonen des Kleberbetts geleitet.According to claim 4, the monomeric and UV-curable acrylate Hydroxypropyl methacrylate, this material is the UV rays that the Curing occurs from the boundary layer between the adhesive bed and the object with the capillary effect directed into deeper areas of the adhesive bed.

Liegt das Mischverhältnis des Oligomers und des monomeren, uv-härtbaren Acrylats im in Anspruch 5 angegebenen Wertebereich, werden sehr gute Ergebnisse mit Anhärtzeiten von etwa 10 sek. erzielt. Höhere Anteile des monomeren und uv-härtbaren Acrylats führen dabei zwar zu einer geringeren Anhärtezeit, haben aber den Nachteil, die Endfestigkeit der Gesamtverbindung zu reduzieren, weil der Klebstoff sehr spröde wird.Is the mixing ratio of the oligomer and the monomeric, UV-curable acrylate in the range of values specified in claim 5, very good results with Curing times of about 10 sec. achieved. Higher proportions of the monomeric and UV-curable acrylate does lead to a shorter curing time, but it does Disadvantage to reduce the final strength of the overall connection because of the adhesive becomes very brittle.

Enthält zumindest eine Komponente gemäß Anspruch 6 Silan, wird die Feuchteständigkeit verbessert.Contains at least one component according to claim 6 silane, the Moisture resistance improved.

Sehr vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Klebstoff entsprechend den Ansprüchen 8 und 9 zur Verklebung von Gegenständen einsetzen, die sowohl von ihren Materialeigenschaften als auch von ihrer Strukturierung eine Kapillarwirkung auf Flüssigkeiten ausüben. Wird die Strukturierung von einem Geflecht oder von kleineren Durchbrüchen gebildet, wird, da die Geflechtöffnungen bzw. Durchbrüche für UV-Strahlen durchdringbar sind, die UV-Härtung unterstützt.The adhesive according to the invention can be very advantageously corresponding to the Use claims 8 and 9 for gluing objects that both a capillary effect due to their material properties and their structure Exercise liquids. Is the structuring of a braid or of smaller ones Breakthroughs are formed because the braid openings or breakthroughs for UV rays are penetrable, which supports UV curing.

Ways of Carrying Out the Invention

Die Erfindung soll nun anhand einer Fig. näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to a figure .

Diese Figur zeigt in der linken Darstellung einen stark vergrößerten Schnitt durch eine Verbindungsstelle 10 zwischen zwei Gegenständen 11, 12, welche mit dem mehrkomponentigen Klebstoff 13 gemäß der Erfindung verbunden werden sollen. Der eine Gegenstand 11 ist im hier gewählten Ausführungsbeispiel ein Lautsprecherkorb und der andere Gegenstand 12 eine Zentriermembran eines Lautsprechers. Wie der Darstellung der Figur deutlich entnehmbar ist, ist die Zentriermembran 12 aus einem Geflecht gebildet. Die Verbindung der Zentriermembran 12 mit dem Lautsprecherkorb 11 sei nun erörtert.This figure shows in the left representation a greatly enlarged section through a connection point 10 between two objects 11 , 12 which are to be connected with the multi-component adhesive 13 according to the invention. In the exemplary embodiment chosen here, one object 11 is a loudspeaker basket and the other object 12 is a centering membrane of a loudspeaker. As can be clearly seen in the illustration of the figure, the centering membrane 12 is formed from a braid. The connection of the centering membrane 12 to the loudspeaker basket 11 will now be discussed.

Zunächst wird auf den Lautsprecherkorb 11 eine Lage einer der beiden Komponenten 13.1 des mehrkomponentigen Klebstoffs 13 aufgebracht. Sodann wird auf die aus der ersten Komponente 13.1 gebildeten Lage eine Lage der anderen Komponente 13.2 des mehrkomponentigen Klebstoffs 13 aufgetragen und die Zentriermembran 12 in das aus beiden Komponenten 13.1, 13.2 gebildete Kleberbett gedrückt. Die in der linken Darstellung der Figur gezeigten Verhältnisse zeigt die Schichtung der beiden Lagen der Komponenten 13.1, 13.2, bevor die in das Kleberbett gedrückte Zentriermembran 12 zu einer Durchmischung der beiden Komponenten 13.1, 13.2 führt. Die Zusammensetzung der beide an Komponenten 13.1, 13.2 ist der nachstehenden Tabelle entnehmbar:First, a layer of one of the two components 13.1 of the multi-component adhesive 13 is applied to the speaker basket 11 . Then a layer of the other component 13.2 of the multi-component adhesive 13 is applied to the layer formed from the first component 13.1 and the centering membrane 12 is pressed into the adhesive bed formed from both components 13.1 , 13.2 . The conditions shown in the left representation of the figure show the stratification of the two layers of components 13.1 , 13.2 before the centering membrane 12 pressed into the adhesive bed leads to a thorough mixing of the two components 13.1 , 13.2 . The composition of the two components 13.1 , 13.2 is shown in the table below:

Komponente 13.1 Component 13.1

Komponente 13.2 Component 13.2

Wie in der linken Darstellung der Figur gezeigt, sind die beiden Hauptkomponenten (das Oligomer und das Monomer) in jeder beiden noch nicht mittels der aufgelegten Zentriermembran 12 durchmischten Lagen im wesentlichen regellos verteilt, d. h. es besteht in jeder Lage der Komponenten 13.1, 13.2 eine nicht geordnete Verteilung von großen Oligomer - und wesentlich kleineren Monomermolekülen.As shown in the left-hand illustration of the figure, the two main components (the oligomer and the monomer) are distributed essentially randomly in each of the two layers not yet mixed by means of the centering membrane 12 , ie there is not one in each layer of the components 13.1 , 13.2 orderly distribution of large oligomer and much smaller monomer molecules.

Werden nun die beiden Lagen der beiden Komponenten 13.1, 13.2 durch das Auflegen der Zentriermembran 12 durchmischt, stellen sich Verhältnisse ein, welche in rechter Darstellung der Figur gezeigt sind. Deutlich ist dieser Darstellung entnehmbar, daß die lagenweise Schichtung der Komponenten 13.1, 13.2 aufgehoben ist und quasi von einer anderen Art der Schichtung abgelöst ist. Dadurch, daß die aufgelegte Zentriermembran 12 ein Geflecht ist und auf Flüssigkeiten bzw. auf die Inhaltsstoffe der vermischten Komponenten 13.1, 13.2 eine Kapillarwirkung ausübt, tritt eine Separation der Monomere ein, welcher in Richtung der Grenzschicht 14 zwischen vermischten Komponenten 13.1, 13.2 und Zentriermembran 12 streben und dort eine Monomerschicht bilden bzw. dort eine Monomeranreicherung bewirken. Dieses Verhalten der Monomere ist darauf zurückzuführen, daß die Moleküle der Monomere im Gegensatz zu den Molekülen der Oligomere eine geringere Größe haben (in der Figur angedeutet) und somit auch in der Mischung aus beiden Komponenten 13.1, 13.2 eine viel größere Beweglichkeit besitzen.If the two layers of the two components 13.1 , 13.2 are now mixed by placing the centering membrane 12 on them, conditions are established which are shown in the right representation of the figure. This illustration clearly shows that the layered layering of components 13.1 , 13.2 has been removed and has virtually been replaced by another type of layering. Because the centering membrane 12 placed thereon is a braid and exerts a capillary action on liquids or on the ingredients of the mixed components 13.1 , 13.2 , a separation of the monomers occurs, which occurs in the direction of the boundary layer 14 between the mixed components 13.1 , 13.2 and centering membrane 12 strive and form a monomer layer there or bring about a monomer enrichment there. This behavior of the monomers is due to the fact that the molecules of the monomers, in contrast to the molecules of the oligomers, have a smaller size (indicated in the figure) and thus also have a much greater mobility in the mixture of the two components 13.1 , 13.2 .

Hat sich an der Grenzschicht 14 eine Schicht aus Monomermolekülen gebildet und wird dann UV-Licht eingesetzt, führt dies zur Aushärtung des hier eingesetzten monofunktionellen Monomers. Da das hier verwendete Hydroxpropylmethacrylat die monofunktionellen Monomers. Da das hier verwendete Hydroxpropylmethacrylat die Eigenschaft hat UV-Licht zu leiten und da trotz der Kapillarwirkung der Zentriermembran 12 noch keine vollständige Separation der Monomere und der Oligomere in der Mischung aus beiden Komponenten eintritt, werden zwischen der Grenzschicht 14 und dem Gegenstand 11 uv-gehärtete Brücken gebildet, welche für die schnelle Anhärtzeiten sorgen und die so verbundenen Gegenstände 11, 12 für eine nachfolgende Weiterarbeitung zugänglich machen. Die Endfestigkeit der Klebeverbindung, welche nach etwa 4 Minuten erreicht wird, wird gemäß der für A/B-Verfahren üblichen Mechanismen, d. h. über den Aminbeschleuniger und den Peroxidhärter bewirkt.If a layer of monomer molecules has formed at the boundary layer 14 and then UV light is used, this leads to the curing of the monofunctional monomer used here. Since the hydroxypropyl methacrylate used here is the monofunctional monomers. Since the hydroxypropyl methacrylate used here has the property of conducting UV light and since, despite the capillary action of the centering membrane 12, there is still no complete separation of the monomers and the oligomers in the mixture of the two components, 11 are UV-hardened between the boundary layer 14 and the object Bridges are formed, which ensure the rapid hardening times and make the objects 11 , 12 thus connected accessible for subsequent further processing. The final strength of the adhesive connection, which is achieved after about 4 minutes, is effected according to the mechanisms customary for A / B processes, ie via the amine accelerator and the peroxide hardener.

Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung in vielfacher Weise abgewandelt werden kann. Allerdings sollte auf die Verwendung von mehrfachfunktionellen und uv-härtbaren Monomeren verzichtet werden, da diese sehr leicht zur Verspröderung der Klebstoffverbindung führen.Just for the sake of completeness, it should be pointed out that the invention is available in multiple Way can be modified. However, the use of multifunctional and UV-curable monomers are dispensed with, as they are very easily lead to embrittlement of the adhesive connection.

Auch sollte das Verhältnis zum Oligomer und Monomer von etwa 2/3 zu 1/3 in der Gesamtmischung beider Komponenten 13.1, 13.2 nicht wesentlich verändert werden. Dies heißt aber nicht, daß das Verhältnis von Oligomer und Monomer in jeder der beiden den mehrkomponentigen Klebstoff 13 bildenden Komponenten 13.1, 13.2 dem zuvor genannten Verhältnis entsprechen muß, sofern bei abweichenden Verhältnissen in einzelnen Komponenten zumindest in der Mischung aus beiden Komponenten das angegebene Verhältnis eingehalten wird.Also, the ratio to the oligomer and monomer of about 2/3 to 1/3 in the total mixture of both components 13.1 , 13.2 should not be changed significantly. However, this does not mean that the ratio of oligomer and monomer in each of the two components 13.1 , 13.2 forming the multicomponent adhesive 13 must correspond to the aforementioned ratio, provided that, in the case of deviating ratios in individual components, the specified ratio is maintained at least in the mixture of the two components becomes.

Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die in der Tabelle angegebenen Komponenten 13.1, 13.2 in der in diesem Ausführungsbeispiel angegebenen Anwendung zu Anhärtzeiten geführt hat, die im Bereich von 10 sek. liegen. Ähnlich gute Ergebnisse wurden mit einem Oligomer des Namens Ebecryl 285 von UCB.(Drogenbos/BE) erzielt.In addition, it should be pointed out that the components 13.1 , 13.2 given in the table in the application given in this exemplary embodiment led to hardening times which were in the range of 10 seconds. lie. Similarly good results were achieved with an oligomer of the name Ebecryl 285 from UCB. (Drugsbos / BE).

Claims

1. Multi-component adhesive, one component 13.1 of which consists essentially of an acrylate and an amine accelerator and the other component 13.2 of which is also composed of an acrylate and a peroxide hardener, characterized in that at least one component 13.1 , 13.2 of the multi-component adhesive 13 as an acrylate comprises an oligomer Has urethane acrylate base and a monomeric and UV-curable acrylate and that the component formed from the oligomer and the monomeric acrylate and / or the other component contains a photoinitiator.

2. Multi-component adhesive according to claim 1, characterized in that both components 13.1 , 13.2 of the multi-component adhesive each have an urethane acrylate-based oligomer and a monomeric and UV-curable acrylate as acrylates.

3. Multi-component adhesive according to claim 1 or claim 2, characterized, that the monomeric and UV-curable acrylate is a monofunctional acrylate.

4. Multi-component adhesive according to one of claims 1-3, characterized, that the monomeric and UV curable acrylate is a hydroxypropyl methacrylate.

5. Multi-component adhesive according to one of claims 1-4, characterized in that in a mixture of both components 13.1 , 13.2, the mass ratio of oligomer to monomeric acrylate is about 2/3 to 1/3.

6. Multi-component adhesive according to one of claims 1-5, characterized in that at least one component 13.1 , 13.2 of the multi-component adhesive contains silane.

7. Multi-component adhesive according to one of claims 1-6, characterized in that the adhesive 13 is used for connecting objects 11 , 12 , of which at least one of the objects 12 exerts a capillary action on liquids.

8. Multi-component adhesive according to claims 7, characterized in that the object 12 , which exerts a capillary action on liquids, is a braid.

9. Multi-component adhesive according to claim 7 or 8, characterized in that the object 12 , which exerts a capillary action on liquids, is a centering membrane of a loudspeaker.