DE102009028879A1

DE102009028879A1 - Wasserbasierter 2-Komponenten Klebstoff

Info

Publication number: DE102009028879A1
Application number: DE102009028879A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Lorenz; Rudolf Lauter; Jörg KIENLE; Elisabeth König
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2011-03-03
Also published as: CN102482535A; CL2012000460A1; EP2470612A1; JP2013503213A; CN102482535B; WO2011023444A1; RU2543218C2; US20120160410A1; BR112012003917A2; RU2012111056A; DE102009028879A8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von zwei Substraten, wobei ein Substrat mit einer Schicht eines wässrigen Klebstoffs auf Basis von Dispersionen aus chlorierten Polyolefinen sowie Additven mit einem pH von 10 bis 13 beschichtet wird, in einem anschließenden Arbeitsgang eine Aktivatorlösung auf das erste oder zweite Substrat aufgetragen wird, wobei die Aktivatorlösung Substanzen enthält, die saure Gruppen aufweisen, und Verkleben der beschichteten Flächen unter leichtem Druck. Es wird ein Zwei-Komponentenklebstoff beschrieben, bestehend aus einer lagerstabilen wässrigen Klebstoffdispersion, enthaltend 25 bis 50 Gew.-% chlorierte Polyolefine, 5 bis 30 Gew.-% weitere Polymere, sowie Additive und Wasser bei einem pH-Wert von 9 bis 13 und einer Aktivatorlösung als zweite Komponente, wobei die Aktivatorlösung Carbonsäuren, Sulfonsäuren, Phosphonsäuren, Polymere mit Carbonsäure oder Sulfonsäuregruppen, anorganische saure Salze oder Lewis-Säuren enthält, sowie Wasser oder organische Lösemittel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von Substraten mit einem wasserbasierten Klebstoff auf Basis von chlorierten Polyolefinen, wobei mindestens ein Substrat eine entsprechende Klebstoffschicht aufweist, und der Klebstoff mit einer zusätzlichen Aktivatorschicht versehen wird.
Lösemittelhaltige Klebstoffe auf Chloropren-Basis sind bekannt. Dabei wird der Klebstoff als Lösung oder Dispersion aufgetragen, danach kann das Lösemittel verdunsten. Diese Anwendungsart ist zeitaufwändig und entspricht durch den Lösemittelgehalt nicht den heutigen Umweltschutzanforderungen. Wässrige Klebstoffe als Chloroprendispersion sind ebenfalls bekannt. Dabei werden unterschiedliche Mittel eingesetzt, den pH-Wert der Klebstoffdispersion einzustellen oder auch abzusenken.
Die WO 98/53019 beschreibt wässrige Klebstoffe auf Polychloropren-Basis, die Borsäure enthalten. Dabei wird der pH zwischen 7 und 9,5 eingestellt. Diese Klebstoffe werden auf die Substrate aufgetragen und danach werden diese verklebt.
Die WO 01/77248 beschreibt eine wässrige Klebstoffdispersion, die einen kristallinen Polyester, ein Polychloropren, ein Acrylatpolymer, ein weiteres thermoplastisches Harz sowie ausgewählte Stabilisatoren enthält. Der Klebstoff wird auf ein Substrat aufgetragen und danach die Substrate verklebt.
Die US 6087439 beschreibt wässrige Dispersionen aus Chlorbutadien-Polymeren, die zusammen mit aliphatischen Isocyanaten als Klebstoff eingesetzt werden können. Dabei wird nach dem Zumischen der Isocyanate CO₂ gebildet. Dieses führt zu einer Änderung des pH-Werts, dadurch wird dann das Bindemittel ausgefällt und gleichzeitig mit dem Isocyanat vernetzt.
Es sind auch schon Verfahren beschrieben, durch Zusatz von CO₂ den pH einer Chloroprendispersion zu ändern, um diese danach oder gleichzeitig zu applizieren. Die Dosierung des aufgenommenen und notwendigen CO₂ in Abhängigkeit von den Bestandteilen des Klebstoffs ist schwer zu steuern. Solche unterschiedlichen Mengen führen jedoch den Anwender zu unterschiedlichen Eigenschaften der Klebstoffe. Diese Arbeitsweisen sind insgesamt sehr aufwendig und anfällig für Fehler. Weiterhin ist ein Sprühverfahren bekannt, bei dem eine wässrige Klebstoffdispersion aufgetragen wird, wobei gleichzeitig durch eine zweite Austrittsöffnung eine saure Aktivatorlösung versprüht wird. Solche Arbeitsweisen erfordern jedoch eine aufwendige Sprühausrüstung.
Aus diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe ein Verfahren bereitzustellen, bei dem ein wässriger Klebstoff auf Basis einer Dispersion von chlorierten Polyolefin-Bindemitteln zusammen mit weiteren Zusatzstoffen aufgetragen werden kann, wobei die entstehende Klebstoffschicht über einen Zeitraum lagerstabil ist. Erst bei der Verklebung wird dieser Klebstoff mit einem Aktivator vermischt und aktiviert.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Verkleben von zwei Substraten, wobei ein Substrat mit einer Schicht eines wässrigen Klebstoffs auf Basis von Dispersionen aus chlorierten Polyolefinen sowie Additiven mit einem pH von 10 bis 13 beschichtet wird, in einem anschließenden Arbeitgang eine Aktivatorlösung auf das erste oder zweite Substrat aufgetragen wird, wobei die Aktivatorlösung Substanzen enthält, die saure Gruppen aufweisen, und Verkleben der beschichteten Flächen unter leichtem Druck.
Dabei kann der Aktivator als Schicht auf der zweiten zu verklebenden Substratoberfläche vorliegen oder der Aktivator wird als separate Schicht vor oder nach der Klebstoffschicht auf diese aufgetragen.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen 2-Komponentenklebstoff, der aus einer wässrigen Dispersion eines chlorierten Polyolefins mit einem pH von 10 bis 13 besteht und einer zweiten Komponente als Aktivator für die Klebstoffdispersion, die einen Aktivator enthaltend eine Verbindung mit sauren Gruppen umfasst.
Ein erfindungsgemäßer 2K-Klebstoff besteht aus zwei Komponenten, die getrennt gelagert und appliziert werden, durch den Klebevorgang zusammengebracht und gemischt werden. Dabei soll eine Komponente als Klebstoffkomponente eine wässrige Dispersion sein, die zweite Komponente als Aktivatorkomponente ist eine organische Lösung oder bevorzugt eine wässrige Lösung. Die Aktivatorlösung kann als flüssige Komponente eingesetzt werden; es ist jedoch auch möglich, aus der Lösung eine feste Aktivatorschicht herzustellen und diese zur Verklebung einzusetzen.
Eine erfindungsgemäß geeignete Klebstoffkomponente enthält mindestens ein chloriertes Polyolefin als Bindemittel. Bei diesen chlorierten Polyolefinen kann es sich um Homo- und Copolymere des Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyisobuten, Polyhexen, Polyocten, Polydecen und Polyoctadecen, Polystyrol sowie des Vinylchlorids handeln. Es können auch Monomere, wie p-Methoxystyrol, Acrylonitril, Methacrylonitril, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylbenzoat, Vinylmethylether, Isobutylen, Ethylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Alkylacrylate, einschließlich Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und Octylacrylate, Acrylsäure und Methacrylsäure, sowie andere ähnliche monoolefinische copolymerisierbare Verbindungen, wie Butadien-1,3, Isopren und andere Butadien-1,3-Derivate enthalten sein. Diese Polymere können als gelöstes oder geschmolzenes Produkt einer Chlorierung unterzogen werden. Eine andere Arbeitsweise stellt jedoch diese Polymere durch Polymerisation mit chlorierten Monomeren her. Bekannte Monomere dafür sind beispielsweise Vinylhalogenid, Vinylidenhalogenid, Chloropren, Styrol und monoalkenylaromatischen Alkylhalogeniden, Vinylbenzylchlorid, p-Chlorstyrol, 3,5-Dichlorstyrol, p-Trichlormethylvinyl-benzol, Vinylbenzylchlorid-(4-chlormethyl-vinylbenzol), oder 2,3-Dichlor-1,3-butadien. Es sind auch chlorsulfonierte Ethylenpolymere oder Chlorkautschuk geeignet.
Bevorzugt sind chlorierte Polymere mit einem Chlor-Gehalt von ca. 20 bis 75 Gew.-% geeignet, beispielsweise chloriertes Polypropylen/Polyethylen oder Polychloropren mit ca. 20 bis 50 Gew.-% oder chloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlor-Gehalt von ca. 60 bis 75 Gew.-%. Die chlorierten Polyolefine können im Gemisch eingesetzt werden, es ist jedoch auch möglich nur ein Polymer einzusetzen. insbesondere sind Polychloroprene als Bindemittel geeignet. Solche chlorierten Polyolefine sind kommerziell erhältlich. Die Menge der chlorierten Polymere soll von 20 bis 50 Gew.-% bezogen auf die gesamte Klebstoffdispersion betragen, insbesondere von 25 bis 40 Gew.-%. Insbesondere sollen sie als wässrige Dispersion eingesetzt werden. Dabei liegen solche Dispersionen als alkalische Lösung vor, der pH beträgt zwischen 10 bis 13.
In den erfindungsgemäß geeigneten Klebstoffen können zusätzlich auch weiter Basispolymere enthalten sein. Beispielsweise kann es sich dabei um Acrylatcopolymere, Styrolcopolymere, Styrolacrylate oder Styrolbutadiene handeln. Solche Poly(meth)acrylate sind beispielsweise erhältlich durch Polymerisation oder Copolymerisation von ethylenisch ungesättigten Carbonsäureestern, wie Acrylsäure-, Methacrylsäure-, Crotonsäure- oder Maleinsäureester. Bevorzugt werden bekannte C₁ bis C₁₂-Alkylester der (Meth)acrylsäure polymerisiert. Es können dabei auch funtionalisierte Monomere enthalten sein, beispielsweise OH-Gruppen oder COOH-Gruppen tragenden Monomere. Es können auch weitere copolymerisierbare Monomere enthalten sein, beispielsweise Ethylen, Styrol, substituierte Styrole. Es können so funktionalisierte oder nicht funktionalisierte Copolymere erhalten werden, die Copolymere können eine hohe Glasübergangstemperatur (T_g) oder eine niedrige T_g aufweisen. Über das so ausgewählte zusätzliche Polymere kann das Klebverhalten bei unterschiedlicher Umgebungstemperatur beeinflusst werden.
Eine andere Klasse von Polymeren sind Styrolcopolymerisate. Es handelt sich dabei um Copolymerisate von Styrol und seinen Derivaten. Es können auch zusätzlich Struktureinheiten enthalten sein, wie Butadien, Isopren, Ethylen, Propylen und/oder Acrylat-Strukturen. Diese weiteren Polymere sind auch als Dispersion herstellbar, gegebenenfalls können diese durch bekannte Tenside stabilisiert werden. Solche Acrylatpolymere oder Styrolcopolymere sind als Dispersion, als Lösung oder lösemitelfrei kommerziell erhältlich. Die Menge der zusätzlichen Polymere kann zwischen 5 bis 35 Gew.-% bezogen auf die Klebstoffdispersion betragen.
Ein weiterer Bestandteil der Klebstoffe sind Weichmacher. Diese Weichmacher werden vorzugsweise zum Einstellen des Fließverhaltens oder der Flexibilität der Klebstoffschicht verwendet. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise medizinische Weißöle, naphtenische Mineralöle, Polypropylen-, Polybuten-, Polyisopren-Oligomere, hydrierte Polyisopren- und/oder Polybutadien-Oligomere, Benzoatester, Phthalate oder Adipate. Auch hydrierte Weichmacher, beispielsweise paraffinischen Kohlenwasserstofföle, oder Polypropylenglykol, Polybutylenglykol, sowie Polymethylenglykol sind geeignet, ebenso können Alkylmonoamine und Fettsäuren eingesetzt werden. Bevorzugt werden Ester als Weichmacher eingesetzt, beispielsweise Phthalat-, Benzoat- oder Adipatester. Die Weichmacher sind im allgemeinen in einer Konzentration von 0 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 15 Gew.-% enthalten.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Klebstoffdispersion als Zusatzstoff noch 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Klebstoffdispersion insgesamt, mindestens eines grenzflächenaktiven Stoffs enthalten. Darunter werden Stoffe verstanden, die die Grenzflächenspannung zu Wasser herabsetzen, wie Entschäumer, Tenside, Benetzungsmittel. Sie enthalten in der Regel hydrophile und hydrophobe, insbesondere lipophile Gruppen. Es können anionische, nichtionische oder ampholytische Tenside, oder Gemische aus zwei oder mehr davon, enthalten sein.
Beispiele für geeignete anionische Tenside sind Alkylsulfate, Alkyl-, Alkylarylethersulfate, wie Alkylphenolether-Sulfate, Fettalkohol-, Fettalkoholether-Sulfonate, insbesondere Alkylsulfonate, Alkylarylsulfonate, Tauride, Ester und Halbester der Sulfobernsteinsäure, die gegebenenfalls ethoxyliert sein können, Alkali- und Ammoniumsalze von Carbonsäuren, beispielsweise von Fettsäuren, Phosphorsäurepartialester und deren Alkali- und Ammoniumsalze.
Beispiele für ampholytische Tenside sind langkettig substituierte Aminosäuren wie N-Alkyl-di(aminoethyl)glycin oder N-Alkyl-2-aminopropionsäuresalze, Betaine, wie N-(3-acylamidopropyl)-N,N-dimethylammoniumsalze oder Alkylimidazoliumbetaine.
Beispiele für nichtionische Tenside sind Alkylpolyglykolether, Alkylarylpolyglykolether, Fettalkoholpolyglykolether, Fettalkohol-EO/PO-Addukte und Alkylphenol-EO/PO-Addukte, Ethylenoxid/Propylenoxid (EO/PO)-Blockcopolymere, vorzugsweise solche mit etwa 8 bis etwa 50 EO- bzw. PO-Einheiten, Additionsprodukte von Alkylaminen, Fett- und Harzsäuren, Alkylpolyglykoside mit linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylresten mit im Mittel 8 bis etwa 24 C-Atomen und einem Oligoglykosidrest, Naturstoffe und deren Derivate wie Lecithin, Lanolin oder Sarkosin, polare Gruppen enthaltende lineare Organo(poly)siloxane, insbesondere solche mit Alkoxygruppen mit bis zu 10 C-Atomen und bis zu etwa 50 EO- oder PO-Gruppen.
Ein wichtiger Bestandteil einer erfindungsgemäß geeigneten Klebstoffkomponente sind Mittel zum Einstellen des pH-Werts. Die Dispersionen der chlorierten Polyolefine sind üblicherweise in alkalischem Medium stabil. Dabei soll der pH-Wert zwischen 10 bis 13 betragen. Das kann durch Auswahl und Menge der Neutralisationsmittel sichergestellt werden. Es könne dabei Basen, wie Alkalihydroxide oder Ammoniumhydroxid, Carbonate oder organische Amine enthalten sein, beispielsweise Na₂CO₃, K₂CO₃, NaHCO₃, KHCO₃, Na₃PO₄, Na₂HPO₄, CaCO₃, Ca(OH)₂, NaOH oder KOH, DBU, DBN oder Borax. Es werden bevorzugt Mischungen eingesetzt, die den oben angegebenen pH größer 10 einstellen. Es bildet eine Pufferlösung, die das Klebstoffsystem stabilisiert.
Darüber hinaus können der erfindungsgemäßen Klebstoffdispersion übliche Hilfs- und Zusatzstoffe beigefügt werden. Dabei kann es sich um Stabilisatoren, Pigmente oder Haftvermittler handeln. Sie werden üblicherweise in Mengen bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von etwa 0,1 bis 3,0 Gew.-% der Klebstoffdispersion beigefügt. Der Gehalt des Dispersion an organischen Lösemittel soll gering sein, weniger als 3 Gew.-%. Insbesondere werden keine Lösemittel zugesetzt, der Klebstoff ist lösemittelfrei, es sind nur Verunreinigungen aus den Ausgangsmaterialien vorhanden.
Der erfindungsgemäße Klebstoff soll in Form einer Dispersion vorliegen. Dabei können die Ausgangsmaterialien, beispielsweise die Dispersion der chlorierten Polyolefine, insbesondere des Chloroprens, sowie der weiteren Bindemittel, beispielsweise der Polyacrylate oder Styrolcopolymeren, bereits in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt werden. Diese Dispersionen können gemischt werden, dabei ist darauf zu achten, dass der pH-Wert so eingestellt wird, dass eine stabile Mischung erhalten wird. Das ist wie oben angegeben im alkalischen pH-Bereich der Fall. Dazu können die weiteren Additive zugemischt und dispergiert werden.
Der erfindungsgemäße Klebstoff hat eine Viskosität (gemessen bei 25°C, nach Brookfield, EN ISO 2555) von ca. 200 bis 10000 mPas, insbesondere soll die Viskosität zwischen 400 und 5000 mPas liegen. Der Bestandteile der Dispersion sollen so ausgewählt werden, dass der Festkörper zwischen 40 und 80 Gew.-% beträgt, insbesondere zwischen 45 und 65% (Festkörperbestimmung gemäß DIN 53189, 105°C). Wird die Viskosität niedriger gewählt, ist eine verbesserte Sprühapplikation zu erzielen. Wird die Viskosität höher ausgewählt, ist es leichter, dass der Klebstoff nach dem Auftragen eine stabile Schicht ausbildet, die nicht weiter verfließt und vom Substrat tropft. In diesem Fall kann eine lagerstabile Schicht des Klebstoffs erhalten werden. Wenn Anteile des Wassers aus der Schicht verdampfen, steht das der späteren Verklebung nicht entgegen.
Die zweite Komponente des erfindungsgemäßen 2K-Klebstoffs besteht aus einer Lösung einer aktivierenden Substanz. Es kann sich dabei um organische oder wässrige Lösungen handeln, die Substanzen mit sauren Gruppen enthalten. Als Substanzen, die saure Eigenschaften aufweisen, sind beispielsweise feste Carbonsäuren oder entsprechende Salze geeignet. Beispiele für Carbonsäuren sind ein- bis vierwertige Carbonsäuren mit bis zu 20 C-Atomen, wie Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Citronensäure, Weinsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Trimellithsäure, Pyromellithsäure, Trimesinsäure, Propan-1,2,3-Tricarbonsäure, Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen, auch Ascorbinsäure oder auch Aminosäuren sind geeignet.
Insbesondere sind mehrbasige Säuren bevorzugt, bevorzugt feste Carbonsäuren. Diese können einerseits als feste Substanz vorliegen, sie können als wässrige Lösung oder Dispersion eingesetzt werden, oder sie werden zusammen mit Polymeren oder Oligomeren eingesetzt. Eine andere Gruppe von sauren Substanzen sind Salze von anorganischen Säuren, die in wässriger Lösung einen sauren pH-Wert ergeben. Beispiele dafür sind KHCO₃, NaHCO₃, KHSO₄, NaHSO₄, NaH₂ PO₄, Alaune, wie KAl(SO₄)₂, Al₂(SO₄)₃ und entsprechende Salze mit anderen Alkali- oder Erdalkalimetallen. Es können auch organische Polymere eingesetzt werden, die saure Gruppen aufweisen. Beispiele für solche sauren Gruppen sind Phosphonsäuregruppen, Sulfonsäuregruppen oder Carboxylgruppen. Insbesondere sind Poly(meth)acrylsäuren geeignet, die ggf. auch andere Comonomere enthalten können. Eine weitere Substanzklasse sind Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polymere, die nach Hydrolyse ebenfalls eine Carboxylgruppen aufweisen. Weitere Beispiele sind Carboxymethylcellulosen, die einen hohen Anteil an Carboxylgruppen enthalten.
Diese als Aktivator bezeichneten Substanzklassen werden als Lösung aufgetragen. Dabei können wässrige Lösungen eingesetzt werden, es können auch Lösungen mit organischen Lösemitteln, wie Ethylacetatat, Methyethylketon, Butylacetat, insbesondere jedoch mit Alkoholen, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol oder Glycerin, eingesetzt werden. Die Aktivatorsubstanzen können auch in Weichmachern aufgelöst oder dispergiert werden. Insbesondere sind wässrige Lösungen oder Dispersionen geeignet, diese können gegebenenfalls noch Anteile an niedermolekulare Alkohole mit bis zu 6 C-Atomen, insbesondere Ethanol oder Propanol enthalten.
Sauer dissoziierende Substanzen können insbesondere als wässrige Lösung vorliegen. Saure Polymere können als Dispersion im Wasser oder als organische Lösung eingesetzt werden. Insbesondere sind wässrige Lösungen als Aktivator bevorzugt, die nur geringe oder keine Anteile an organischen Lösemitteln enthalten.
Die Aktivatorlösung kann zusätzlich zu den Lösemitteln auch weitere Additive enthalten. Beispiele dafür sind Tenside, die die Substanzen in einer stabilen organischen oder wässrigen Lösung halten; es kann sich um Substanzen handeln, die die Viskosität beeinflussen, beispielsweise Harnstoffe. Es können Farbstoffe eingesetzt werden, die die Lösung oder die aufgetragene Schicht erkennbar machen; es kann sich um Stabilisatoren handeln; es können auch Haftvermittler, wie beispielsweise Silane mit hydrolysierbaren Gruppen, vorhanden sein. Die Auswahl der Additive so zu erfolgen, dass sie den sauren Charakter der Lösung nicht negativ beinträchtigen. Die Aktivatorlösung ist dünnviskos, üblicherweise sollte die Viskosität weniger als 2000 mPas betragen, sie kann auch wasserdünn vorliegen, beispielsweise < 100 mPas. Eine erfindungsgemäß geeignete Aktivatorlösung kann durch bekannte Verfahren aufgetragen werden, insbesondere ist jedoch ein Sprühauftrag geeignet.
Die beiden erfindungsgemäßen Klebstoffkomponenten werden unmittelbar vor dem Verkleben oder beim Verkleben als Schicht gemischt. Der Klebstoff ergibt nach kurzer Zeit eine stabile Klebstoffverbindung.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein 2K-Klebstoff, wobei beide Komponenten in Form von versprühbaren Zusammensetzungen vorliegen. Beispielsweise können die Komponenten als getrennte Einweg-Druckbehälter, zum Beispiel als Aerosoldosen zusammen mit Treibmitteln vorliegen. Dabei sind die oben beschriebenen Klebstoffdispersionen geeignet, insbesondere sollen wässrige Komponenten eingesetzt werden. Treibmittel zur Herstellung von versprühbaren Zusammensetzungen sind dem Fachmann bekannt. Es kann sich dabei um bei Raumtemperatur gasförmige Substanzen und Gemische handeln. Beispielsweise können bei Raumtemperatur gasförmige eingesetzt werden, wie C₁ bis C₄-Alkane, CO₂, N₂O, Dimethylether. Diese sollen inert sein und nicht mit den Bestandteilen der Komponenten chemisch reagieren können.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Verkleben von zwei Substraten, bei dem ein erfindungsgemäß geeigneter 2K-Klebstoff eingesetzt wird. Dabei wird eine Schicht der Klebstoffkomponente erzeugt, diese wird unmittelbar danach oder später mit einer weiteren Schicht, hergestellt aus der Aktivatorlösung, vermischt und dabei verklebt.
Eine Ausführungsform arbeitet so, dass auf ein Substrat eine Schicht der erfindungsgemäßen wässrigen Klebstoffdispersion aufgetragen wird. Dabei kann diese Klebstoffschicht nach kurzem Ablüften unmittelbar weiter verarbeitet und verklebt werden, es ist jedoch möglich, diese Klebstoffschicht für einen begrenzten Zeitraum zu lagern. Dabei kann der Wassergehalt der Klebstoffschicht sinken, es sind jedoch üblicherweise noch 10 bis 30% Feuchtigkeit in der Klebstoffschicht vorhanden.
Es können die üblichen Verfahren zum Auftragen der Klebstoffschicht angewendet werden, wie streichen, rakeln, walzen, drucken, es ist jedoch bevorzugt, wenn eine Sprühapplikation durchgeführt wird. Dabei kann in einer besonderen Ausführungsform die erfindungsgemäße wässrige Klebstoffkomponente in Form einer Sprühdose zusammen mit Treibmittel vorliegen. Dabei ist es zweckmäßig, vor der Applikation die Mischung zu homogenisieren und danach unmittelbar aufzusprühen.
Als zweite Komponente ist eine erfindungsgemäße Aktivatorlösung aufzutragen und mit der Klebstoffschicht zu vermischen. Das kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.
Eine Ausführungsform, in der bevorzugt wässrige Aktivatorlösungen eingesetzt werden, trägt eine entsprechende Aktivatorlösung auf das erste Substrat auf. Auf diese Schicht des Aktivators, die noch Feuchtigkeit enthält, kann dann die erfindungsgemäße notwendige zweite Komponente, die Klebstoffdispersion aufgesprüht werden. Das so beschichtete Substrat wird danach unmittelbar mit einem weiteren Substrat verklebt. Das Verkleben kann durch leichten Druck unterstützt werden.
Eine zweite Ausführungsform trägt zuerst die erfindungsgemäß notwendige Klebstoffdispersion auf. Diese kann gegebenenfalls gelagert werden, solange die Schicht noch eine ausreichende Restfeuchtigkeit aufweist. Unmittelbar vor der Applikation wird auf diese Schicht bevorzugt im Sprühauftrag die Aktivatorschicht aufgetragen. Auch in diesem Falle ist es bevorzugt, wenn der Aktivator eine wässrige Lösung ist. Bei dieser Arbeitsweise wird nach dem Auftragen der Aktivatorlösung auf die Klebstoffschicht nach kurzer Zeit dieses Substrat mit einem zweiten Substrat unter leichtem Druck verklebt. Dabei bildet sich unmittelbar danach eine gute Verklebung aus. Dabei kann die Verklebung zwischen zwei gleichartig beschichteten Substraten erfolgen, es ist aber auch ausreichend, wenn nur ein Substrat eine aktivierte Klebstoffschicht aufweist.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung trägt die Aktivatorlösung auf das zweite Substrat auf. Dabei ist es in dieser Ausführungsform bevorzugt, eine wässrige Aktivatorlösung einzusetzen. Nach einer kurzen Wartezeit von beispielsweise 0,5 bis 10 Minuten kann das zweite Substrat mit dem ersten Substrat verklebt werden. Dabei liegt noch eine feuchte oder wässrige Beschichtung vor. Eine Verarbeitung kann bis zu dem Zeitpunkt zu erfolgen, so lange noch eine viskose, fließfähige Beschichtung vorhanden ist.
Für alle Arbeitweisen ist festzustellen, dass eine gute Vermischung der beiden Schichten erfolgt. Das kann dadurch unterstützt werden, dass die Klebstoffschicht nicht zu dick gewählt wird. Weiterhin soll durch leichten Druck eine Durchmischung der noch viskosen, wasserfeuchten Schichten erfolgen. Da es sich um wässrige Systeme handelt, ist eine schnelle Änderung des pH-Werts zu beobachten.
Eine weitere Ausführungsform trägt lösemittelhaltige oder wässrige Aktivatorlösungen auf das zweite Substrat auf. Danach soll das Lösemittel bzw. das Wasser aus der aufgetragenen Beschichtung verdampfen. Es entsteht eine feste, lagerstabile Schicht des Aktivators. Dieser kann über eine längere Zeit gelagert werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, diese Schicht durch eine Schutzfolie oder Schutzpapier abzudecken. Auf der Oberfläche bilden sich entsprechende Polymerschichten, die saure Gruppen aufweisen oder es bilden sich dünne Beläge von anorganischen oder organischen Kristallen, die saure Bestandteile enthalten.
Das zweite Substrat, das für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, enthält an der zu verklebenden Substratseite eine Schicht, die saure Gruppen aufweist. Diese Schicht kann eine feste Beschichtung sein, beispielsweise Kristalle von festen Säuren oder sauren Salzen; Bindemittel, die saure Gruppen aufweisen, oder polymere Schichten, die saure Inhaltsstoffe enthalten. Im Falle von festen säuregruppenhaltigen Beschichtungen ist das beschichtete Substrat lagerstabil.
Eine weitere Ausführungsform kann eine lagerfähige Aktivatorschicht auf einem Substrat vor der Verklebung durch Besprühen von Wasser oder durch Aussetzen einer wässrigen Atmosphäre in eine Feuchtigkeit enthaltende Aktivatorschicht überführt werden. Durch die erhaltene höhere Feuchtigkeit gemäß dieser Arbeitsweise ist eine schnelle Durchmischung und eine schnelle Aktivität des Klebstoffs gegeben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erfindungsgemäße geeignete Klebstoffdispersion als Schicht auf ein Substrat aufgetragen. Der Klebstoff soll in einer Schichtdicke von 30 g/m² bis 600 g/m² aufgetragen werden insbesondere von 50 bis 200 g/m². Die so erhaltene Klebstoffschicht ist lagerstabil, soweit eine Restfeuchtigkeit in der Klebstoffschicht vorhanden ist.
Die Aktivatorlösung wird auf die zweite zu verklebende Substratoberfläche oder auf die Klebstoffschicht aufgetragen. Die Menge des Aktivators wird so gewählt, dass die sauren Gruppen ausreichend sind, den pH-Wert der Klebstoffschicht abzusenken. Die Schichtstärke beträgt dabei 10 g/m² bis 180 g/m² bevorzugt von 20 bis 100 g/m². Es können dünnviskose Lösungen aufgetragen werden, es ist jedoch auch möglich das thioxotrope Lösungen aufgebracht werden. Damit kann im Falle einer Zwischenlagerung ein Abtropfen oder Verfließen von den beschichteten Substratoberflächen vermieden werden. Als Auftragsverfahren sind die oben bereits angegebenen allgemeinen bekannten Auftragsverfahren möglich.
Nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise werden die beiden Substrate unter leichten Druck verklebt. Dabei werden die beiden Beschichtungen in Kontakt gebracht und vermischen sich. Durch die geringe Schichtstärke wird eine gute und schnelle Durchmischung erhalten. Die wässrige Klebstoffschicht auf Basis von chlorierten Polyolefinen enthält noch Wasser. Die Beschichtung des Aktivators ist ebenfalls noch wasserhaltig oder sie enthält in Wasser saure Gruppen bildende Substanzen. Bei dem Verpressen der beiden Beschichtungen wird durch die Durchmischung der Aktivator in der wasserhaltigen Klebstoffschicht eingebracht. Das führt dort zu einer Änderung des pH-Werts, dadurch wird die Verklebung ausgelöst. Durch die schnelle Durchmischung in der vollständigen Klebstoffschicht wird ein sofortiger Haftungsaufbau der verklebten Substrate erreicht.
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise bzw. der erfindungsgemäße Klebstoff ist für die Serienanwendung sowie für die Einzelanwendung geeignet. Beispielsweise können die Klebstoffkomponenten im Sprühauftrag auf die zu verklebenden Oberflächen aufgebracht werden. Dabei ist es möglich diese ggf. zu lagern. Unmittelbar vor der Verarbeitung wird auf das zweite Substrat die Aktivatorkomponente aufgetragen und verklebt, oder es wird die getrocknete Aktivatorschicht direkt mit einem mit Klebstoffdispersion beschichtete Substrat verklebt. Für eine Anwendung an wechselnden Arbeitsorten ist eine Zubereitung des erfindungsgemäßen 2K-Klebstoffs in Form von Sprühdosen zweckmäßig. Dabei werden die Lösungen als wässrige Lösung getrennt hergestellt und verpackt, zusammen mit an und für sich bekannten Treibgasen. Unmittelbar vor der Anwendung werden die Inhalte der Sprühdosen homogenisiert, danach ist ein Sprühauftrag der beiden Komponenten nacheinander oder getrennt auf die zwei zu verklebenden Substrate möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine Verarbeitung von Klebstoffdispersion und Klebstoffaktivator separat erfolgen kann. Ebenso ist es vorteilhaft, dass die beschichteten Substrate getrennt eine Lagerstabilität aufweisen, d. h. die Zeit zur Verarbeitung und Verklebung der Substrate ist lang.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise liegt darin, dass der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Klebstoff in lagerstabiler Form verarbeitet werden kann. Eine vorherige Aktivierung ist nicht notwendig, so dass keine Reste von nicht weiter zu verwendetem Klebstoff entstehen. Weiterhin ist eine Reinigungsaufwand von Geräten durch Klebstoffreste deutlich vermindert. Beispiel 1:

Es wird eine Mischung hergestellt aus
Polychloroprendispersion
(Dispercoll C74 und C84, 1:6, Festkörper ca. 55%)	67%
Polyacrylatdispersion (Acronal S 400, Festkörper ca. 56%)	9%
Styrolbutadiendispersion (Intex 131, Festkörper ca. 65%)	17,8%
Weichmacher (Benzylester)	1,8%
Natriumlaurylsulfat (10%)	2,7%
Alterungsschutzmittel	1,3%
Pufferlösung (aus Glycin, Borax, NaOH, Ammoniumhydrogencarbonat)	ca. 0,5%

Die Bestandteile werden in einem schnelllaufenden Rührsystem gemischt. Es ergibt sich ein lagerstabiler Klebstoff mit einem Festkörper von ca. 55 Gew.-%. Der pH beträgt ca. 12. Die Viskosität des Klebstoffs beträgt ca. 300 mPas.
Es wird eine Aktivatorlösung aus 10% wässriger Zitronensäure hergestellt.
Es werden Substrate aus Holz und festem Schaumstoff (5 × 10 cm) an der Oberfläche von anhaftendem Staub gereinigt. Darauf wird eine Schicht der Klebstoffdispersion von ca. 180 g/m² aufgetragen.
Versuch 1
Es wird auf ein Substrat auf Basis von MDF die Aktivatorlösung aufgetragen. Die Menge beträgt ca. 30 g/m².
Dieses Substrat wird mit denmit der Klebstoffschicht versehenen Substraten verklebt.
Versuch 2
Auf ein MDF Substrat wird die Aktivatorlösung aufgetragen und für 24 Stunden getrocknet.
Dieses Substrat wird mit einem weiteren Substrat verklebt, dass frisch mit der entsprechenden Klebstoffdispersion beschichtet wurde.
Versuch 3
Ein entsprechendes MDF-Substrat wird wie in Versuch 2 behandelt und getrocknet. Unmittelbar vor dem Verkleben wird die Oberfläche kurz mit Wasser besprüht. Unmittelbar danach wird der Substrat mit einem klebstoffbeschichteten Substrat verklebt.
Versuch 4
Es werden Substrate mit einer Dispersion nach Beispiel 1 beschichtet. Auf die Oberflächen werden nach 5 min. einer Schicht Aktivatorlösung gesprüht. Dadurch wird mit einem MDF-Substrat verklebt.
Die verklebten Substrate werden aneinander gepresst. Das kann auch durch kurzes Verschieben unterstützt werden. Die Substrate zeigen nach 15 min eine gute Verklebung miteinander.
Der Auftrag der Klebstoffdispersion und der wässrigen Aktivatorlösung kann in den Beispielen durch Pinselauftrag erfolgen. Eine andere Versuchsreihe trägt beide Klebstoffschichtbestandteile durch Sprühauftrag auf die Oberflächen auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 98/53019 [0003]
WO 01/77248 [0004]
US 6087439 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN ISO 2555 [0024]
DIN 53189 [0024]

Claims

Verfahren zum Verkleben von zwei Substraten, wobei ein Substrat mit einer Schicht eines wässrigen Klebstoffs auf Basis von Dispersionen aus chlorierten Polyolefinen sowie Additiven mit einem pH von 10 bis 13 beschichtet wird, in einem anschließenden Arbeitgang eine Aktivatorlösung auf das erste oder zweite Substrat aufgetragen wird, wobei die Aktivatorlösung Substanzen enthält, die saure Gruppen aufweisen, und Verkleben der beschichteten Flächen unter leichtem Druck.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht eine Dicke von 30 g/m² bis 600 g/m² aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivatorlösung Wasser und/oder organische Lösemittel enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivatorlösung mindestens eine Verbindung enthält, ausgewählt aus Carbonsäuren, Sulfonsäuren, Phosphonsäuren, Polymere mit Carbon- oder Sulfonsäuregruppen, anorganische sauren Salze oder Lewis-Säuren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivatorlösung durch Sprühen aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Aktivatorlösung vor oder nach dem Auftragen der Klebstoffschicht auf das erste Substrat aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivatorschicht auf dem zweiten Substrat hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Aktivatorlösung durch Abdunsten der Lösemittel eine feste Aktivatorschicht hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die getrocknete Aktivatorschicht vor der Verklebung mit Wasser befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivatorschicht ein- oder mehrbasige Carbonsäuren enthält, insbesondere feste Carbonsäuren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der sauren Gruppen der Aktivatorschicht ausreicht, den pH-Wert der Klebstoffschicht auf pH 6 bis 9 zu ändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivatorschicht in einer Menge von 10 bis 200 g/m² aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht eine Restfeuchtigkeit von mehr als 5% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Substrat eine saugfähige Oberfläche aufweist.
2-Komponentenklebstoff bestehend aus einer lagerstabilen wässrigen Klebstoffdispersion enthaltend 25 bis 50 Gew.-% chlorierte Polyolefine, 5 bis 30 Gew.-% weitere Polymere, sowie Additive und Wasser bei einem pH-Wert von 9 bis 13 und einer Aktivatorlösung als zweite Komponente, wobei die Aktivatorlösung Carbonsäuren, Sulfonsäuren, Phosphonsäuren, Polymere mit Carbonsäure oder Sulfonsäuregruppen, anorganische saure Salze oder Lewis-Säuren enthält, sowie Wasser und/oder organische Lösemittel.
2K-Klebstoff nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffkomponente direkt bei der Applikation in Form von flächig aufgetragenen Schichten mit dem Aktivator gemischt wird.
2K-Klebstoff nach einem der Ansprüche 15 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivator als getrocknete Schicht eingesetzt wird.
2K-Klebstoff nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff frei von Vernetzern und von organischen Lösemitteln ist.
2K-Klebstoff nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebstoffkomponente in Form von Einweg-Druckbehältern zusammen mit Treibgas vorliegt.
2K-Klebstoff nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klebstoffkomponenten in getrennten Druckbehältern vorliegen.
Verwendung eines Klebstoffs nach einem der Ansprüche 15 bis 20 zum Verkleben von harten, weichen oder flexiblen Substraten.
Verwendung nach Anspruch 21 zum Verkleben von Substraten aus Folien, Leder, Stoffen, Holz, Metall, Hartschaum, Schaumstoff oder anderen Polymeren.