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Verfahren zum Zusammenkleben flächiger Gebilde
Zum Zusammenkleben fläclliger Gebilde sind bisher zwei Methoden gebräuchlich. Die eine arbeitet mit Klebstoffen, welche ihre Haftungswirkung allmählich im Verlaufe eines sogenannten Härtungsprozesses ausbilden, welcher beispielsweise auf der Verflüchtigung eines Lösungsmittels oder Dispersionsmittels oder auf chemischen Vernetzungsreaktionen beruhen kann. Als Klebstoffe kommen bei dieser Methode z. B. Glutinleime, Caseinleime oder mit und ohne Härter abbindende Kunstharzklebstoffe zur Anwendung. Dieser Methode ist eigen, dass die zu verklebenden Gebilde während mindestens eines Teiles der Härtungszeit zusammengepresst werden müssen, da die Anfangshaftung im allgemeinen sehr gering ist.
Die zweite Methode arbeitet mit sogenannten Kontaktkleben, d. h. mit Klebstoffen, welche nach dem Auftragen eine sogenannte Selbstklebewirkung besitzen oder diese durch nachträgliches Anlösen erhalten. Klebstoffe dieses Typs lassen sich beispielsweise auf Grundlage von natürlichem oder synthetischen Kautschuk herstellen. Sie werden auf eine oder auf beide der aufeinanderzuklebenden Oberflächen aufgetragen, je nachdem, ob sich die Selbstklebewirkung nur auf den Klebstoff selbst oder auch auf Fremdmaterialien erstreckt. Die derart vorbereiteten Flächen haften, wenn man sie unter starkem, kurzfristigem Druck zusammenfügt, gut aneinander, wobei die Haftung augenblicklich mindestens den grössten Teil des erzielbaren Höchstwertes erreicht.
Beide Methoden haben gewisse Nachteile. Diese liegen bei der ersten Methode hauptsächlich in den langen Presszeiten, die bis zu einigen Stunden betragen können. In manchen Fällen kann man zwar die Presszeiten durch Erhitzen während des Pressvorganges abkürzen, doch erfordert dies besondere Vorrichtungen und einen zusätzlichen Energieaufwand, und die bestenfalls erreichbaren Presszeiten bemessen sich immer noch nach mehreren Minuten. Soweit bei dieser Methode lösungsmittelhaltige oder wasserhaltige Klebstoffe verwendet werden, liegt ein weiterer Nachteil darin, dass diese auf die zu verklebenden Flächen einen schädlichen Einfluss ausüben können.
Beispielsweise tritt beim Aufkleben von Furnieren auf Holz- oder Holzfaserplatten mit Hilfe wasserhaltiger Leime eine Quellung der Furniere ein, was beim späteren Austrocknen zu Spannungen führt und, sofern die Klebfläche Fehlstellen aufweist, Rissbildungen im Furnier zur Folge haben kann.
Bei Anwendung der andern Methode erreicht man anderseits nicht oder höchstens bei Anwendung extrem hoher Drücke diejenigen Haftfestigkeitswerte, wie sie für viele Zwecke, beispielsweise bei Furnierplatten, erforderlich sind. Da eine genügende Haftung nur dann zustande kommt, wenn beide Kontaktflächen mit dem Klebstoff vorbehandelt werden, stellt auch dieser Umstand verfahrensmässig einen Nachteil dar.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Zusammekleben flächiger Gebilde unter Verwendung eines Klebstoffes, welcher eine härtbare Komponente, einen Härter dafür, sowie eine die Selbstklebewirkung hervorrufende Komponente enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff auf eine der Kontaktflächen aufgetragen, das Dispersions-oder Lösungsmittel weitgehend verdunstet, die zweite
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Kontaktfläche mit der nunmehr klebrig gewordenen Kunststoffschicht in Berührung gebracht und durch kurzfristige Druckeinwirkung fixiert wird, worauf man die Endhaftung sich ausbilden lässt.
Als härtbare Komponente wird dabei vorzugsweise ein polymerisierbarer oder polykondensierbarer Stoff oder ein vernetzbares Elastomer verwendet und als die Selbstklebewirkung hervorrufende Komponente wird vorzugsweise ein Elastomer oder ein nicht härtbares klebrigmachendes Harz verwendet. Dieses Verfahren hat unter anderem den ganz besonderen Vorteil, dass wegen der kurzen Anpresszeit, die in der Grössenordnung von Sekunden liegt, die Druckgebung mittels einer Walzpresse erfolgen kann. Angewendet wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise für das Verkleben von Furnieren, Kunststoffplatten und Metallfolien einerseits und Holz-oder Faserplatten anderseits.
Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Vorteil liegt darin, dass der Kunststoff nur auf eine der zu verklebenden Flächen aufgetragen werden muss, während die Kontaktkleber stets auf beide der aufeinander zu klebenden Oberflächen aufgetragen werden müssen, wie sich aus der Literatur, beispielsweise der "Chemischen Rundschau", (l. Jänner 1M9, S. U), dem"Taschenbuch der Kitte und Klebstoffe" von Plath (1963, S. 12H) und dem"Jahrbuch für den Praktiker" (H) SO, S. 109) ergibt.
Beim vorliegenden Verfahren tritt nun an Stelle des langanhaltenden Druckes, der bei den bekannten Verfahren bis zur Ausbildung einer hinreichenden Haftfestigkeit durch Härtung angewendet werden muss, die Selbstklebewirkung, und diese muss demzufolge von entsprechender Grössenordnung sein. Nacheiniger Zeit wird durch Fortschreiten der Härtung dieser Anfangswert überschritten und allmählich auf den wesentlich höheren Endwert gesteigert, der den an das Produkt gestellten Anforderungen entspricht. Dabei kann praktisch die gesamte Härtung ausserhalb der Presse durchgeführt werden, was nicht nur eine rationellere Ausnutzung der bisher verwendeten Pressen ermöglicht, sondern unter UmständendieAnwen- dung anderer Pressentypen gestattet.
Beispielsweise erfolgte die Herstellung von FurnierenbisherausschliesslichinPlattenpressen, während sich jetzt die Möglichkeit der Verwendung von Walzenpressen auftut, so dass die frühere diskontinuierliche Arbeitsweise durch eine kontinuierliche ersetzt werden kann, wodurch sich das Aufkleben von Furnieren sowie das Überziehen mit Materialien wesentlich vereinfachen und natürlich auch beschleunigen und verbilligen lässt ; der dadurch bewirkte technische Fortschritt darf ohne weiteres nicht nur als wesentlich, sondern sogar als bedeutend bezeichnet werden.
Bei den im erfindungsgemässen Verfahren zur Anwendung gelangenden Klebstoffen kann es sich um Gemische aus zwei Hauptkomponenten handeln, von denen die eine die Selbstklebewirkung vermittelt, während die andere zum Aushärten befähigt ist und so zur Trägerin der höheren Endhaftung wird.
Dabei kann die erste Komponente z. B. aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder einemDerivat eines solchen, die zweite aus einem polymerisierenden oder polykondensierenden Stoff bestehen.
Die beiden Qualitäten (Selbstklebewirkung und Härtbarkeit) brauchen aber nicht auf mehrere Träger verteilt zu sein, sondern können auch von einem einzigen Substrat getragen werden.
Beispielsweise kommen härtende Klebstoffe in Betracht, die zu Beginn der Härtung, beispielsweise zufolge Verdunsten eines Lösungsmittels eine Phase durchlaufen, in welcher sie eine genügend hohe Selbstklebewirkung ergeben. Anderseits lassen sich Klebstoffe, die zwar eine genügende Selbstklebewirkung ergeben, jedoch an sich nicht härtbar sind, chemisch derart verändern, dass sie einer nachträglichen Vernetzung, beispielsweise unter Einwirkung von Luftsauerstoff usw., zugänglich werden. Im allgemeinen wird man aber Klebstoffe der gewünschten Art am einfachsten durch Mischen entsprechender Komponenten erhalten.
Diese müssen miteinander verträglich und hinsichtlich Qualität und Quantität so aufeinander abgestimmt sein, dass, unter Erreichung der geforderten Endfestigkeit, die nö- tige Anfangshaftung mit einem mässigen Druck von vorzugsweise wenigen kg/cm2 erreicht wird.
Es versteht sich, dass der verwendete Klebstoff dem Verwendungszweck, insbesondere auch dem Material der zusammenzuklebenden flächigen Gebilde, angepasst sein muss. Die in den folgenden Beispielen erwähnten Klebstoffe wurden besonders für das Aufkleben von Furnieren, Kunststoffplatten oder Metallfolien von etwa 0, 1 bis 3 mm Dicke auf Holz- oder Holzspanplatten entwickelt.
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die Nachteile der eingangs erwähnten vorbekannten Methoden und gestattet die Anwendung kontinuierlich arbeitender Vorrichtungen für Zwecke, wosolche bisher nicht benutzt wurden, beispielsweise zum Furnieren sowie zumAufleimen von Kunstharzplatten und Metallfolien. Es vermeidet auch schädliche Einflüsse von allfälligen Lösungsmitteln auf das nicht mit dem Klebstoff vorbehandelte flächige Gebilde, da dieses erst dann mit dem Klebstoff in Berührung kommt, wenn ein allfälliges Lösungsmittel schon weitgehend entwichen ist, zumal die Anwesenheit grösserer Lösungsmittelmengen mit einem genügenden Selbstklebeeffekt unvereinbar ist.
So können beispielsweise beim Furnieren auch bei Verwendung wässeriger Klebstoffe im Furnier keine Risse mehr
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auftreten, da das Furnier erst mit dem trockenen Klebstoff in Berührung kommt. Die im üblichen Furnicrungsverfahren zum Zustandekommen der Haftung erforderliche viskose Konsistenz des Klebstoffes wird im gegenständlichen Verfahren durch den Seihstklebeeffekt ersetzt.
Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel l : Ein Klebstoff, bestehend aus 100 Teilen einer 25%igen Lösung von 2-Chlor- - 1, : \ -butadien in Toluol, Methyläthylenketon 1 : l, 2. 5 Teilen einer 60%igen toluolischen Lösung eines Kondensationsharzes aus Phthalsäure, einem mehrwertigen Alkohol und Fettsäure, welches noch mit Isocyanat reaktionsfähige Gruppen enthalt, sowie 10 Teilen Isocyanat, wird auf eine Holzspanplatte aufgetragen. Zur Entfernung des Lösungsmittels lässt man zirka 30 - 60 min trocknen. Hierauf bedeckt man die inzwischen selbstklebend gewordene Unterlage in einer gewöhnlichen Furnierplat-
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2 sec bei einem Druck von 5 kg/cm2.Beispiel 2 : Bei gleichem Vorgehen wie in Beispiel 1 wird ein Klebstoff verwendet, welchen man erhält, indem man 20 Teile eines chlorierten, rasch kristallisierenden Butadienpolymerisates in einem Gemisch aus 40 Teilen Methyl-Äthylketon, 40 Teilen Benzin und 20 Teilen Toluol unter Rühren auflöst und der L isung 20 Teile Phenolharz, 1 Teil Zinkoxyd, 0, 8 Teile Magnesiumoxyd und 0,4 Teile Phenylbetanaphthylamin zusetzt. Die erzielten Ergebnisse sind denjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.
Beispiel 3 ; Bei gleichem Vorgehen wie in Beispiel 1 verwendet man einen Klebstoff, welcher erhalten wird, indem man 15 Teile eines Mischpolymerisates aus Acrylnitril und Butadien in 85 Teilen Trichloräthylen auflöst und der Lösung 15 Teile eines Phenolharzes und 10 Teile e1ner20%igenLösung von Triphenylmethantriisocyanat in Methylenchlorid zusetzt. Die erzielten Ergebnisse sind denjenigen von Beispiel 1 ähnlich.
Beispiel 4 : 11 Teile mit Schwefel modifiziertes Polymer von 2-Chlor-1, 3-butadien (spez.
Gewicht 1, 23) werden zusammen mit 11 Teilen eines aus hydriertem Kolophonium mit einer Säure- zahl unter 10 und einem Schmelzpunkt von zirka 88 C, bestehenden Esterharzes in 44 Teilen Toluol (Methyläthylenketon = 1 : 1) gelöst und dann mit 22 Teilen Bariumsulfat versetzt. Unmittelbar vor der Anwendung setzt man diesem Gemisch 10 Teile einer Zotigen Lösung von Triisocyanatin Methy-
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aufgetragen undKlebstoffilm wird eine Aluminiumplatte von 1 mm Dicke aufgelegt. Das ganze wird zwischen zwei Walzen hindurch geschoben, die so eingestellt sind, dass ein Druck von zirka 5 kg/cm2 entsteht. Die Aluminiumplatte haftet sofort so gut, dass die im Material vorhandenen Eigenspannungen keine Ablösung mehr bewirken.
Nach 12 h hat sich die Festigkeit so stark erhöht, dass die Aluminiumplatte nicht ohne Zerstörung der Trägerplattenoberfläche entfernt werden kann.
Beispiel 5 : 18 Teile eines nicht schwefelmodifizierten 2-Chlorbutadienpolymerisates mittel- starker Kristallisationsneigung werden mit 10 Teilen eines stark plastischen schwefelmodifizierten 2-Chlor- butadienpolymerisates und 2 Teilen eines kristallinen Calciumcarbonates während 15 min gewalzt.
Der entstandene Batch wird nach den in der Gummiindustrie üblichen Methoden zugeschnitten und zusammen mit 5 Teilen eines Chlorkautschuks, dessen 20o/tige Lösung in Toluol bei 200C eine Viskosität zwischen 14 und 31 Centipoise aufweist, und 5 Teilen eines flüssigen Epoxyharzes mit einem Epoxyäquivalent von 170 bis 180 in einen verschliessbaren, mit Rührwerk und Rückflusskühler versehenen Behälter gegeben. Dazu werden 28 Teile Füllstoffe und 40 Teile Lösungsmittel zugefügt. Das Gan- ze wird dann solange bei 30-400C gerührt, bis alle Harze in Lösung gegangen sind und man eine viskose Lösung von 15 000 bis 18 000 Centipoise bei 200C erhält.
Als Füllstoffe werden feinverteilte, faserige Magnesiumsilikate verwendet. Die Lösungsmittel müs- sen mit den vorhandenen Harzen verträglich sein, sie sollen zum Teil Löseeigenschaften, zum Teil Verdünnungseigenschaften besitzen. In Frage kommen Benzolkohlenwasserstoffe, Ketone, Ester und Chlorkohlenwasserstoffe allein oder in Mischungen, eventuell verdünnt mit Benzinkohlenwasserstoffen.
Die erhaltene Mischung ist unbegrenzt haltbar. Vor Gebrauch werden 100 Teile davon mit 5 Teilen einer 20% igen Lösung eines Triisocyanats in Methylenchlorid vermischt. Die gebrauchsfertige Mischung muss in einer Zeitspanne von längstens 6 h angewendet werden.
Dieser Klebstoff eignet sich, um PVC-Beläge auf Böden und Wänden aus Zement, Holz, Gips u. a.
Materialien fest und dauerhaft zu verlegen.
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Der Klebstoff wird mit einer gezahnten Spachtel auf das zu überziehende Material gestrichen. Nach einer Belüftungszeit von :s0 bis do min, d. h. nachdem die Hauptmenge der Losungs- und Verdünnungsmittel verdunstet ist und bevor die Kristallisation der Elastomere den Film zu versteifen begonnen hat, wird der PVC-Belag durch Andrücken darauf befestigt, am vorteilhaftesten mit einer Walze Die Anfangsfestigkeit dieser Klebungen, ausgedrückt durch die Kraft pro Flächeneinheit, welche nötig ist, um den Belag unmittelbar nach dem Verlegen abzureissen, beträgt 0, 4 - 0, 8 kg/cm20 Nach 18 h ist die Festigkeit auf 1, 5-2 kg/cm2 gestiegen.
Eine Endfestigkeit von 5 bis 10 kg/cm 2 wird nach ungefähr einer Woche erreicht Die Adhäsion dieses Klebstoffes sowohl am Untergrund wie am PVC-Belag ist ausgezeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Zusammenkleben flächiger Gebilde, insbesondere zum Aufkleben von Furnieren, Kunststoffplatten und Metallfolien auf Holz- und Faserplatten unter Verwendung eines Klebstoffes, welcher eine härtbare Komponente, z. B. einen polymerisierbaren oder polykondensierbaren Stoff oder ein vernetzbares Elastomer, einen Härter dafür sowie eine die Selbstklebewirkung hervorrufende Komponente, z.
B. ein Elastomer oder ein nicht härtbares klebrig machendes Harz, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff auf eine der Kontaktflächen aufgetragen, das Dispersions- oder Lösungsmittel weitgehend verdunstet, die zweite Kontaktfläche mit der nunmehr klebrig gewordenen Klebstoffschicht in Berührung gebracht und durch kurzfristige Druckeinwirkung fixiert wird, worauf man die Endhaftung sich ausbilden lässt.
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einer Walzenpresse erfolgt.