AT523057B1 - Verfahren zur Herstellung von Klebebändern - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer polymerisierbaren Zusammensetzung, die kationisch polymerisierbare Monomere, zumindest einen kationischen Polymerisationsinitiator und gegebenenfalls ein oder mehrere Additive umfasst, als Klebemasse in einem Verfahren zur Herstellung eines Klebebands, wobei die polymerisierbare Zusammensetzung A) einen thermisch-kationischen Initiator oder B) eine Kombination aus einem kationischen Photoinitiator und einem thermisch-radikalischen Initiator zur Auslösung der Polymerisation der kationisch polymerisierbaren Monomere in einer solchen Menge umfasst, dass die bei der Polymerisation frei werdende Wärmemenge ausreicht, um eine Spaltung des thermischen Initiators zu bewirken, so dass die Klebemasse durch einen lokalen Impuls a) von thermischer Energie oder b) von thermischer Energie und/oder Strahlungsenergie mittels Frontalpolymerisation härtbar ist; sowie jeweils auf diese Weise hergestellte Klebebänder.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft die Herstellung von Klebebändern unter Verwendung spezieller poIymerisierbarer Zusammensetzungen sowie auf diese Weise hergestellte Klebebänder.
STAND DER TECHNIK
[0002] Durch Polymerisation härtbare Klebemassen sind für diverse Arten von Harzzusammensetzungen seit Langem bekannt, deren Härtung auf verschiedenste Art und Weise ausgelöst werden kann, wie z.B. thermisch, photochemisch oder durch Absorption von Luftfeuchtigkeit. Sämtliche Ausführungsformen haben jedoch den Nachteil gemein, dass die mit den zu verbindenden Klebepartnern in Kontakt kommende Oberfläche der Klebemasse stets zur Gänze aktiviert, also beispielsweise erhitzt oder bestrahlt, werden muss, um die Polymerisation in der gesamten Klebemasse auszulösen.
[0003] Sollen darüber hinaus zwei Klebepartner flächig miteinander verbunden werden, wofür mitunter ein Transferklebeband, d. h. ein trägerfreies Klebeband, das vor Gebrauch in der Regel beidseitig mit einer Abziehfolie geschützt ist, zum Einsatz kommt, so ist der Verklebevorgang besonders aufwändig, da in Abhängigkeit von der Natur der Klebemasse oftmals beide Klebeflächen des Transferklebebands zur Gänze aktiviert werden müssen. Zu diesem Zweck muss eine Abziehfolie entfernt, das Klebeband einseitig aktiviert und anschließend auf einen der Klebepartner aufgeklebt werden, wonach auch die gegenüberliegende Klebefläche nach Entfernung der anderen Abziehfolie zu aktivieren ist, bevor sie mit dem zweiten Klebepartner in Kontakt gebracht wird, der üblicherweise aufgepresst werden muss. Für diese Vorgänge steht jedoch, je nach Geschwindigkeit der durch die Aktivierung ausgelösten Polymerisation, entweder nur ein sehr begrenztes Zeitfenster zur Verfügung, oftmals nur wenige Sekunden, oder aber es dauert nach dem Verbinden der beiden Klebepartner sehr lange, bis die Klebemasse ausreichend gehärtet ist, um eine stabile Verbindung der Klebepartner zu gewährleisten, z. B. einige Stunden, bis hin zu 1 bis 2 Tagen.
[0004] Unter der Bezeichnung "Klebeband" sind hierin neben den üblichen Ausführungsformen mit ein- oder beidseitig klebend beschichteten Trägerbändern sowie trägerlosen Transferklebebändern allerdings auch als Fixierbänder oder Reparatur-Wickelbänder bezeichnete Ausführungsformen zu verstehen, wie sie etwa in US 2015/047769 A1 offenbart werden. Dabei handelt es sich meist um poröse oder perforierte bzw. geschäumte Trägerbänder, die mit einer polymerisierbaren Zusammensetzung imprägniert oder getränkt sind und bei ihrer Verwendung um eine zu reparierende Stelle eines Werkstücks gewickelt und anschließend gehärtet werden, um eine formstabile gehärtete Zusammensetzung herzustellen. Gemäß US 2015/047769 A1 ist ein solches poröses Trägerband beispielsweise mit einer durch Reaktion mit Wasser härtbaren Zusammensetzung imprägniert, wobei das Wasser als Härter unmittelbar vor der Verwendung der Zusammensetzung zuzusetzen ist, was somit ein Zwei-Komponenten-System darstellt. AnschlieBend wird das Band ein- oder mehrmals um ein defektes Werkstück, z. B. um die Stelle rund um ein Loch in einem Rohr, oder um zwei miteinander zu verbindende Stücke, z. B. um die Bruchstelle einer gebrochenen Stange oder eines gebrochenen Rohres, gewickelt und aushärten gelassen, was üblicherweise einige Minuten dauert. Die Klebekraft der polymerisierbaren Zusammensetzung als "Klebemasse" solcher Bänder ist in solchen Fällen relativ gering, da lediglich ein Abrutschen von der Einsatzstelle vor dem Einsetzen des Härtungsvorgangs zu verhindern ist und die Fixierung oder Reparatur durch die Ausbildung einer formstabilen Hülle um das oder die Werkstücke während der Aushärtung bewerkstelligt wird. Die in US 2015/ 047769 A1 offenbarten Ausführungsformen weisen konkret den generellen Nachteil von Zwei-Komponenten-Polymerisationssystemen auf, nämlich, dass nach dem Vermischen der beiden Komponenten der härtbaren Zusammensetzung nur eine relativ kurze Topfzeit bleibt, um das Band in die gewünschte Position zu bringen, bevor die Härtung so weit fortgeschritten ist, dass die Masse nicht mehr fest um das oder die Werkstücke wickelbar ist.
[0005] Ziel der Erfindung war vor diesem Hintergrund die Entwicklung eines Klebebands, mit dem
die obigen Nachteile zumindest teilweise ausgemerzt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0006] Dieses Ziel erreicht die vorliegende Erfindung durch die Bereitstellung eines Verfahrens
zur Herstellung von Klebebändern unter Verwendung einer polymerisierbaren Zusammenset-
zung, die kationisch polymerisierbare Monomere, zumindest einen kationischen Polymerisations-
initiator und gegebenenfalls ein oder mehrere Additive umfasst, als Klebemasse, wobei die poly-
merisierbare Zusammensetzung
A) einen thermisch-kationischen Initiator oder
B) eine Kombination aus einem kationischen Photoinitiator und einem thermisch-radikalischen Initiator
zur Auslösung der Polymerisation der kationisch polymerisierbaren Monomere in einer solchen
Menge umfasst, dass die bei der Polymerisation frei werdende Wärmemenge ausreicht, um eine
Spaltung des thermischen Initiators zu bewirken, so dass die Klebemasse durch einen lokalen
Impuls a) von thermischer Energie oder b) von thermischer Energie und/oder Strahlungsenergie
mittels Frontalpolymerisation härtbar ist.
[0007] Durch die Verwendung einer solchen frontalpolymerisierbaren Zusammensetzung als Klebemasse von Klebebändern werden sämtliche der oben beschriebenen Nachteile behoben:
- Bei der Frontalpolymerisation, einer Variante von Polymerisationsreaktionen, bei der die Reaktionszone durch das polymerisierbare Material wandert, ist keine vollflächige Aktivierung der poIymerisierbaren Masse erforderlich, sondern es reicht aus, eine beliebige Stelle der Zusammensetzung zu aktivieren, d. h. zu erhitzen oder zu belichten, die sowohl am Rand als auch inmitten der Klebemasse liegen kann. In der Folge ist die Reaktion selbsterhaltend, da durch die bei der Polymerisation frei werdende Reaktionsenthalpie fortwährend weitere Moleküle des thermischen Initiators gespalten werden, so dass sich eine Reaktionsfront von der Aktivierungsstelle in alle Richtungen durch die gesamte Masse hindurch ausbreitet, bis sämtliche Monomere aufgebraucht sind.
- Aufgrund dieses Reaktionsmechanismus ist es weiters nicht erforderlich, die Klebemasse über einen längeren Zeitraum zu aktivieren, sondern es reicht ein einziger kurzer Impuls von thermischer Energie und/oder Strahlungsenergie, z. B. im Bereich von von wenigen Sekunden, völlig aus, um die Polymerisation in Gang zu setzen.
- Darüber hinaus ist für diese Art der Polymerisationsinitiierung keinerlei aufwändige Ausrüstung, sondern beispielsweise lediglich eine UV- oder IR-Lampe, z. B. eine Quecksilberdampf- oder LED-UV-Lampe, oder auch nur ein einfaches Feuerzeug oder ein Bügeleisen oder dergleichen als Wärmequelle erforderlich.
- Und schließlich können die beiden Klebepartner - und sogar zwei flächig zu verklebende Klebepartner - miteinander verbunden werden, bevor die Polymerisation der Klebemasse ausgelöst wird, da der Initiationsimpuls lediglich an einem äußeren Rand der Zusammensetzung zugeführt zu werden braucht, was, wie oben erwähnt, mittels einer Lampe erfolgen kann, deren Strahl beispielsweise auch in einen engen Spalt zwischen den Klebepartnern, d. h. z. B. von der Seite, oder in eine kleine Öffnung, z. B. eine Durchgangsbohrung, in einem der Klebepartner gerichtet werden kann. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Klebebands als eingangs erwähntes Fixierband oder Reparatur-Wickelband reicht beispielsweise es aus, nach dem Umwickeln des oder der Werkstücke den Intiationsimpuls der polymerisierbaren Zusammensetzung am freien Ende des Bands zuzuführen.
[0008] Die Auswahl des Initiatorsystems, d. h. ob ein thermisch-kationischer Initiator alleine oder eine Kombination aus einem kationischen Photoinitiator und einem thermisch- radikalischen Initiator eingesetzt wird, hängt von den speziellen Parametern im Einzelfall ab, wobei die Art der zu erzielenden Klebeverbindung und die Eigenschaften der Klebepartner maßgeblichen Einfluss haben. Klebemassen, die ausschließlich einen oder mehrere thermisch-kationische Initiatoren enthalten, sind kostengünstiger herstellbar, allerdings ist die Auswahl der Monomere oftmals etwas eingeschränkt, da klassische thermische Initiatoren nicht in der Lage sind, die Frontalpolymerisation von weniger reaktiven Monomeren, wie z.B. Bisphenol-A-diglycidylether (BADGE) oder Oli-
gomeren davon, auszulösen. Die Verwendung von Kombinationen aus kationischen Photoinitiatoren und thermisch-radikalischen Initiatoren ist zwar mit etwas höheren Kosten verbunden, allerdings ist die Wärmeentwicklung während der Frontalpolymerisation besser steuerbar, da eine Reaktionskaskade zwischen den beiden Initiatoren und den Monomeren abläuft, und es können praktisch alle kationisch zu polymerisierenden Monomere in der Klebemasse eingesetzt werden.
[0009] Die erwähnte Reaktionskaskade bei Verwendung der Kombination aus kationischem Photoinitiator und thermisch-radikalischem Initiator wird durch Belichtung einer beliebigen Stelle der Klebemasse mit Strahlung geeigneter Wellenlänge, üblicherweise UV- Licht, ausgelöst, wodurch der kationische Photoinitiator in einen angeregten Zustand übergeführt wird und sich in der Folge unter Bildung einer starken Säure, Photosäure genannt, zersetzt, weswegen solche Initiatoren auch als Photosäurebildner oder -generatoren bezeichnet werden. Die Photosäure protoniert in der Folge ein kationisch polymerisierbares Monomer, wodurch die exotherme Polymerisationsreaktion mit weiteren Monomermolekülen in Gang gesetzt wird. Die dabei frei werdende Wärme bewirkt die Zersetzung des thermisch-radikalischen Initiators unter Bildung von Radikalen, die daraufhin mit Molekülen des kationischen Initiators reagieren und erneut die Bildung der starken Säure bewirken, die wiederum die Polymerisation weiterer Monomere auslöst usw. Ausreichende Mengen der beiden Initiatoren vorausgesetzt, wandert diese Front durch das gesamte zu polymerisierende Gemisch, bis die Polymerisation in Ermangelung weiterer nichtumgesetzter Monomere abbricht.
[0010] Der thermisch-kationische Initiator ist gemäß vorliegender Erfindung nicht speziell eingeschränkt und kann vorzugsweise aus gängigen Alkylbenzylsulfonium- und Alkylarylbenzylsulfonium-, Benzylpyridinium-, Methylimidazolium-, Benzylpyrazinium- und substituierten Benzylphosphonium-Salzen von nicht-nukleophilen Basen sehr starker Säuren, noch bevorzugter Salzen von B(CeFs)4-, SbFe-, AsFe-, PFe- oder BFı- oder des Tetrakis(perfluor-t-butyloxy)aluminat-Anions, sowie Gemischen davon ausgewählt sein. Besonders bevorzugt ist er aus Alkylbenzylsulfoniumund Alkylarylbenzylsulfonium-Salzen von SbFe- oder des Tetrakis(perfluor-t-butyloxy) aluminatAnions ausgewählt, die sich in der Vergangenheit besonders bewährt haben.
[0011] Auch der kationische Photoinitiator und der thermisch-radikalische Initiator sind nicht speziell eingeschränkt, wobei in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
der kationische Photoinitiator aus arylsubstituierten lodonium-, Phosphonium-, Sulfonium-, Pyridinium- oder Diazoniumsalzen, noch bevorzugter Diaryliodoniumsalzen, von nicht-nukleophilen Basen sehr starker Säuren, insbesondere erneut Salzen von B(CeFs)4-, SbFe-, AsFe-, PFe- oder BF4- und Salzen des Tetrakis(perfluor-t- butyloxy)aluminat-Anions, sowie Gemischen davon ausgewählt ist; und/oder
der thermisch-radikalische Initiator aus Benzpinakol und Derivaten davon, Peroxiden und Azoverbindungen, noch bevorzugter aus Benzpinakol, Dibenzoylperoxid und Azobis(isobutyronitril), ausgewählt ist.
[0012] Vor allem Benzpinakol, d. h. 1,1,2,2-Tetraphenyl-1,2-ethandiol, hat sich in früheren Forschungsarbeiten der Erfinder als besonders gut geeignet erwiesen; siehe z. B. WO 2017/035551 A1. Und als kationische Photoinitiatoren sind (4-Octyloxyphenyl)-(phenyl)iodonium-hexafluoroantimonat, Bis-(4-dodecylphenyl)iodonium-hexafluoroantimonat, (4-Isopropylphenyl)(4’-methylphenyl)iodonium-tetrakis(pentafluorphenyl)borat sowie lodoniumsalze des Tetrakis(perfluor-t-Dutyloxy)aluminat-Anions aufgrund ihrer guten Initiatoreigenschaften besonders zu bevorzugen.
[0013] Als Monomere kommen prinzipiell sämtliche kationisch polymerisierbare Monomere in Frage, wobei ein- oder mehrwertige Epoxide (Oxirane), Thiirane (Episulfide), Oxetane, Lactame, Lactone, Lactide, Glykolide, Tetrahydrofuran und Gemischen davon aufgrund ihrer Verfügbarkeit zu bevorzugen sind, und Epoxide, insbesondere Epoxy-Novolak-Präpolymere, besonders bevorzugt sind, da diese vorteilhafte Eigenschaften der Klebemasse bewirken. Allerdings können beispielsweise auch Orthoester sowie andere Monomerklassen, die mit kationisch polymerisierbaren Gruppen modifiziert sind, z.B. Silikone mit Epoxidgruppen, eingesetzt werden.
[0014] Der Anteil des Initators oder der Initiatorkombination in der polymerisierbaren Zusammensetzung ist nicht speziell eingeschränkt, solange die Menge jeweils ausreicht, um die durch die
Klebemasse wandernde Front aufrechtzuerhalten, d. h. um fortwährend Moleküle des thermischen Initiators zu spalten und Polymerisationsreaktionen auszulösen, bis sämtliche Monomere aufgebraucht sind.
[0015] In bevorzugten Ausführungsformen der alleinigen Verwendung eines oder mehrerer thermisch-kationischer Initiatoren liegen diese in einem Anteil von 0,5 bis 6 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 4 Gew.-%, insbesondere 1,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der kationisch polymerisierbaren Monomere, in der Zusammensetzung vor, was eine stabile Front während der Frontalpolymerisation bei gleichzeitig moderater Wärmeentwicklung gewährleistet.
[0016] Bei Verwendung der Kombination aus kationischem Photoinitiator und thermisch-radikalischem Initiator, oder auch jeweils mehreren davon, macht die Initiatorkombination in bevorzugten Ausführungsformen aus demselben Grund 0,5 bis 12 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 6 Gew.-%, insbesondere 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der kationisch polymerisierbaren Monomere, aus.
[0017] Das Molverhältnis zwischen kationischem Photoinitiator und thermisch-radikalischem Initiator der Initiatorkombination beträgt dabei vorzugsweise 1:0,5 bis 1:45, noch bevorzugter 1:2 bis 1:10, insbesondere etwa 1:2 bis 1:5, was für die meisten üblichen und bevorzugten Monomere vorteilhafte Polymerisationsraten bewirkt.
[0018] Die gemäß vorliegender Erfindung als Klebemasse eingesetzt polymerisierbare Zusammensetzung kann natürlich neben Initiatoren und Monomeren auch weitere Bestandteile umfassen, die nicht speziell eingeschränkt sind, solange sie die Frontalpolymerisation und die damit erzielte Klebewirkung der Masse nicht negativ beeinflussen.
[0019] In bevorzugten Ausführungsformen enthält sie Additive, ausgewählt aus Verdickern, rheologischen Additiven, Haftvermittlern, Klebrigmachern, Netzwerk-, Schlagzähigkeits- und Oberflächenmodifikatoren, Filmbildnern, Netzmitteln, Pigmenten, Farbstoffen, Stabilisatoren, Reglern, Flammschutzmitteln und Füllstoffen, um der Klebemasse jeweils wünschenswerte Eigenschaften zu verleihen.
[0020] Als Netzwerkmodifikatoren kommen beispielsweise ein- oder mehrwertige Alkohole sowie Polyalkohole, wie z. B. PEG, Poly-THF oder Dendrimere mit OH Gruppen in Frage.
[0021] Als Filmbildner können etwa Polymere wie Ethylen-Vinylacetat, Acrylate, Phenoxyharze, Polyvinylalkohol, Alkydharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Polyvinylchlorid, Kautschuk, Polysaccharide, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycole, Paraffine, Polyamide oder Polyurethane zugesetzt werden.
[0022] Als rheologische Additive bzw. Verdicker eignen sich beispielsweise Organoschichtsilikate sowie Cellulose-, Stärke- oder Acrylatverdicker.
[0023] Als Füllstoffe kommen etwa Holz, Schmelzpolymere, wie z. B. Polypropylen- oder Polyamidpulver, Kunststoffe, Gummi, Aluminium, Aluminiumoxide, Aluminiumsilikate, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Carbon, Kupfer, Kreidepulver, Glas und Glasmikrokügelchen, Graphit, Ruß, Eisen, Blei und andere Metalle, Kaolin, Magnesiumsilicat, Glimmer, Silicasand, Siliciumcarbid, Silber, Titandioxid, Zink, Zirconiumsilicat, pyrogene Kieselsäure sowie Glas- und Kohlestapelfasern in Frage.
[0024] Und als Klebrigmacher eignen sich prinzipiell jegliche niedermolekulare Verbindungen mit hoher Glasübergangstemperatur, wie z.B. Terpene, Kunstharze, vorzugsweise solche aus Cs-CeAliphaten oder -Cycloaliphaten und/oder Ce-Ca-Aromaten als Grundeinheiten, Terpenphenolharze oder Novolake, ohne darauf eingeschränkt zu sein.
[0025] Alternativ oder zusätzlich zu diesen Additiven kann die Zusammensetzung - speziell in Ausführungsformen unter Verwendung der Initiatorkombination aus kationischem Photoinitiator und thermisch-radikalischem Initiator - neben den kationisch polymerisierbaren Monomeren auch radikalisch polymerisierbare Monomere umfassen, um zur Härtung der Klebemasse parallel zur kationischen Polymerisation auch eine radikalische Polymerisation durchzuführen, was eine Steuerung der Härtungsgeschwindigkeit und der Klebewirkung der Klebemasse ermöglicht.
[0026] Vorzugsweise sind solche zusätzliche radikalische Monomere aus gängigen Acrylaten, Methacrylaten und Acrylamiden ausgewählt.
[0027] In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die polymerisierbare Zusammensetzung zunächst durch Vermischen aller darin umfassten Komponenten hergestellt, wobei sie gegebenenfalls erwärmt wird, um die Mischbarkeit und die Fließfähigkeit zu verbessern, und anschließend als Klebemasse
i) zu einem Transferklebeband geformt oder
il) in Form einer Schicht auf einen Träger aufgebracht, wobei der Träger vorzugsweise aus Papier, Geweben, Vliesen, Kunststofffolien, Metallfolien, Schäumen sowie Kombinationen davon ausgewählt ist, die jeweils gegebenenfalls faserverstärkt sind, und noch bevorzugter aus Glasfaservliesen und -gittern ausgewählt ist.
[0028] Bei Aufbringung der Klebemasse auf einen Träger wird vorzugsweise ihre vom Träger abgewandte Oberfläche mit einer Abziehfolie versehen, um diese vor Gebrauch zu schützen, und bei Verarbeitung der Klebemasse zu einem Transferklebeband, d. h. einem trägerfreien Klebeband, werden besonders bevorzugt beide Oberflächen des Klebebands mit Abziehfolien geschützt.
[0029] Im Falle der Herstellung eines Fixier- oder Reparatur-Wickelbands erfolgt die Aufbringung der Klebemasse auf das Trägerband durch Imprägnierung, Dazu wird die härtbare Klebemasse beim Vermischen der Komponenten vorzugsweise auf eine Temperatur erwärmt, bei der sie ausreichend fließfähig ist, um ein poröses oder perforiertes Trägerband, z. B. ein Glasfaservlies oder -gitter, damit zumindest an einer Seite davon imprägnieren zu können, wonach sie beim Abkühlen zu einer festen Schicht erstarrt, die zumindest einseitig in das Trägerband eingedrungen ist oder es zur Gänze durchdringt. In diesen Fällen wird wiederum zumindest eine Seite des fertigen Bandes mit einer Abzieh-Schutzfolie versehen - oder auch beide, je nachdem, in welchem Ausmaß der Träger von der Klebemasse durchdrungen wurde.
[0030] In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Klebeband bereit, das gemäß dem obigen Verfahren unter Verwendung der frontalpolymerisierbaren Klebemasse hergestellt wurde und die oben beschrieben bevorzugten Eigenschaften besitzt.
BEISPIELE
[0031] Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von nichteinschränkenden, nur zu Illustrationszwecken angeführten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Beispiele 1 bis 3 - Klebebänder mit Träger
[0032] Aus den folgenden, jeweils eine Kombination aus einem kationischen Photoinitiator und einem thermisch-radikalischen Initiator umfassenden Formulierungen wurde jeweils eine Klebemasse hergestellt und anschließend auf einen Träger aufgebracht, wonach die vom Träger abgewandte Seite der Masse mit einem Schmelzpolymer-Füllstoff-Pulver oberflächenmodifiziert wurde.
Beispiel 1
Komponente Name Menge (Gew.-%) kation. Photoinitiator Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-tetrakis- 2
(perfluor-t-butyloxy)aluminat therm.-radik. Initiator 1,1,2,2-Tetraphenyl-1,2-ethandiol 2 (Benzpinakol) Monomer Epoxy-Novolak-Harz 80 Epoxy-Funktionalität: 3,8 Monomer Bisphenol-A-diglycidylether 16
zZ 100
Beispiel 2
Komponente Name Menge (Gew.-%)
kation. Photoinitiator (4-Isopropylphenyl) (4'-methylphenyl)- 3
ijodonium-tetrakis(pentafluorphenyl)borat therm.-radik. Initiator 1,1,2,2-Tetraphenyl-1,2-ethandiol 3 (Benzpinakol)
Monomer Epoxy-Novolak-Harz 75 Epoxy-Funktionalität: 3,8
Monomer Bisphenol-A-diglycidylether 19
> 100
Beispiel 3
Komponente Name Menge (Gew.-%)
kation. Photoinitiator Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-tetrakis- 3
(perfluor-t-Dutyloxy)aluminat
therm.-radik. Initiator 2,2,7,7-Tetramethyl-4,4,5,5-tetraphenyl- 3
3,6-dioxa-2, 7-disilaoctan (Benzpinakol-bis(trimethylsilylether)
Monomer Epoxy-Novolak-Harz 75 Epoxy-Funktionalität: 3,8
Monomer Bisphenol-A-diglycidylether 19
> 100
HERSTELLUNG DER KLEBEMASSEN
[0033] Aus den drei obigen Formulierungen wurden jeweils 200 g Klebemasse hergestellt, indem der thermisch-radikalische Initiator, der kationische Photoinitiator und die Monomere in den angegebenen Verhältnissen eingewogen und in einem Dissolver (z.B. IKA Ultra-Turrax) so lange gerührt wurden, bis eine klare, homogene Lösung erhalten wurde.
HERSTELLUNG DER KLEBEBÄNDER
[0034] Zur Herstellung des Trägers wurden jeweils ein Glasfaservlies-Band mit einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 0,5 mm und ein einseitig selbstklebendes Glasfasergitter-Band mit ebenfalls 50 mm Breite und einer Dicke von 0,25 mm miteinander verklebt, wonach jeweils eine der oben hergestellten Klebemassen mit einer Temperatur von 50 °C auf die Vlies-Seite des Trägerbands aufgebracht und mit einer Spatel gleichmäßig so auf dem Träger verteilt wurde, dass eine einheitliche Dicke der Klebemasse von 2 mm und ein Gewichtsverhältnis zwischen Klebemasse und Träger von 10:1 erhalten wurden. Anschließend wurde Ethylen-Vinylacetat- (EVA-) Copolymer-Pulver als Schmelzpolymer-Füllstoff in einer Menge von 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Klebemasse auf die Masse aufgestreut, auf deren Oberfläche es mit der Formulierung verschmolz. Beim Abkühlenlassen erhöhte sich die Viskosität der so erhaltenen Klebemasse, bis sie nicht mehr fließfähig war, wodurch jeweils ein bei Raumtemperatur kompaktes, flexibles Klebeband erhalten wurde.
VERKLEBEN VON KLEBEPARTNERN
[0035] Die wie oben beschrieben hergestellten Klebebänder wurden jeweils auf eine Länge von 10 cm zurechtgeschnitten und zweimal um eine Holzleiste gewickelt, wobei in allen drei Fällen eine gute Anfangshaftung der Klebemasse zu beobachten war. Anschließend wurde die Wicklung des Klebebands an einer Stelle 3 s lang mit einem Feuerzeug erhitzt (Beispiele 1 und 3) oder mit
einer LED-UV-Lampe Omnicure Series 2000 3 s lang bestrahlt (Beispiel 2), wobei die Flamme bzw. die Lampe seitlich in etwa 2 cm Entfernung vom Klebeband gehalten wurde. Die so initiierte Polymerisationsreaktion setzte sich daraufhin in allen drei Fällen in Form einer durch die gesamte Klebemasse des Klebebands wandernden "Härtungsfront" fort. Die Klebemassen der drei Klebebänder härteten auf diese Weise innerhalb von 30 s bis 1 min vollständig aus, was Härtungsgeschwindigkeiten von etwa 10 bis 20 em/min entspricht.
[0036] Die vorliegende Erfindung stellt somit ein neues Verfahren zur Herstellung von Klebebändern sowie auf diese Weise hergestellte Klebebänder bereit, mit denen Klebepartner innerhalb kurzer Zeit auf denkbar einfache Art und Weise miteinander verklebt werden können.
Claims (10)
1. Verwendung einer polymerisierbaren Zusammensetzung, die kationisch polymerisierbare Monomere, zumindest einen kationischen Polymerisationsinitiator und gegebenenfalls ein oder mehrere Additive umfasst, als Klebemasse in einem Verfahren zur Herstellung eines Klebebands, wobei die polymerisierbare Zusammensetzung A) einen thermisch-kationischen Initiator oder B) eine Kombination aus einem kationischen Photoinitiator und einem thermisch-radikali-
schen Initiator zur Auslösung der Polymerisation der kationisch polymerisierbaren Monomere in einer solchen Menge umfasst, dass die bei der Polymerisation frei werdende Wärmemenge ausreicht, um eine Spaltung des thermischen Initiators zu bewirken, so dass die Klebemasse durch einen lokalen Impuls a) von thermischer Energie oder b) von thermischer Energie und/oder Strahlungsenergie mittels Frontalpolymerisation härtbar ist.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch- kationische Initiator aus Alkylbenzylsulfonium- und Alkylarylbenzylsulfonium-, Benzylpyridinium-, Methylimidazolium-, Benzylpyrazinium- und substituierten Benzylphosphonium-Salzen von nichtnukleophilen Basen sehr starker Säuren, vorzugsweise von B(CeFs)4-, SbFe-, AsFe-, PFeoder BF4- oder des Tetrakis(perfluor-t-outyloxy)aluminat-Anions, sowie Gemischen davon ausgewählt ist und besonders bevorzugt aus Alkylbenzylsulfonium- und Alkylarylbenzylsulfonium-Salzen von SbFe- sowie Salzen des Tetrakis(perfluor-t-boutyloxy)aluminat-Anions ausgewählt ist.
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der kationische Photoinitiator aus arylsubstituierten lodonium-, Phosphonium-, Sulfonium-, Pyridinium- oder Diazoniumsalzen, vorzugsweise Diaryliodoniumsalzen, von nicht-nukleophilen Basen sehr starker Säuren, vorzugsweise von B(CeFs)4-, SbFe-, AsFe-, PFe- oder BF4oder des Tetrakis(perfluor-t-boutyloxy)aluminat-Anions, sowie Gemischen davon ausgewählt ist; und/oder
der thermisch-radikalische Initiator aus Benzpinakol und Derivaten davon, Peroxiden und Azoverbindungen, vorzugsweise aus Benzpinakol, Dibenzoylperoxid und Azobis(isobutyronitril), ausgewählt ist und insbesondere Benzpinakol ist.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kationische Photoinitiator aus (4-Octyloxyphenyl)(phenyl)iodonium-hexafluoroantimonat, Bis-(4- dodecylphenyl)iodonium-hexafluoroantimonat, (4-Isopropylphenyl) (4'-methylphenyl)-iodonium-tetrakis(pentafluorphenyl)borat und lodoniumsalzen des Tetrakis(perfluor-t-outyloxy)aluminat-Anions ausgewählt ist.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kationisch polymerisierbaren Monomere aus ein- oder mehrwertigen Epoxiden (Oxiranen), Thiiranen (Episulfiden), Oxetanen, Lactamen, Lactonen, Lactiden, Glykoliden, Tetrahydrofuran und Gemischen davon, vorzugsweise Epoxiden, insbesondere Epoxy-Novolak-Präpolymeren, ausgewählt sind.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der po-
Iymerisierbaren Zusammensetzung
a) der thermisch-kationische Initiator in einem Anteil von 0,5 bis 6 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-%, noch bevorzugter 1,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der kationisch polymerisierbaren Monomere, vorliegt; oder
b1) der kationische Photoinitiator und der thermisch-radikalische Initiator der Initiatorkombination in einem Molverhältnis von 1:0,5 bis 1:45, vorzugsweise 1:2 bis 1:10, vorliegen; und/oder
b2) die Initiatorkombination in einem Anteil von 0,5 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 6 Gew.-%, noch bevorzugter 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der kationisch polymerisierbaren Monomere, vorliegt.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerisierbare Zusammensetzung weiters Additive, ausgewählt aus Verdickern, rheologischen Additiven, Haftvermittlern, Netzwerk-, Schlagzähigkeits- und Oberflächenmodifikatoren, Filmbildnern, Netzmitteln, Pigmenten, Farbstoffen, Stabilisatoren, Reglern, Flammschutzmitteln und Füllstoffen, und/oder radikalisch polymerisierbare Monomere, vorzugsweise ausgewählt aus Acrylaten, Methacrylaten und Acrylamiden, umfasst.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerisierbare Zusammensetzung durch Vermischen aller darin umfassten Komponenten hergestellt und anschließend als Klebemasse i) zu einem Transferklebeband geformt oder il) in Form einer Schicht auf einen Träger aufgebracht wird, wobei der Träger vorzugsweise
aus Papier, Geweben, Vliesen, Kunststofffolien, Metallfolien, Schäumen sowie Kombinationen davon ausgewählt ist, die jeweils gegebenenfalls faserverstärkt sind, und noch bevorzugter aus Glasfaservliesen und -gittern ausgewählt ist.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberfläche der Klebemasse mit einer Abziehfolie versehen wird.
10. Klebeband, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Hierzu keine Zeichnungen
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20140158296A1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-06-12 | Adhesives Research, Inc. | Reactive film adhesive |
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| WO2017035552A1 (de) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Technische Universität Wien | Neue initiatoren und deren verwendung für die kationische photopolymerisation |
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| WO2018039325A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | The University Of Massachusetts | Polymerizing composition, method of manufacture thereof and articles comprising the same |
-
2020
- 2020-01-23 AT ATA19/2020A patent/AT523057B1/de active
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