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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung, eine mit dem Verfahren erhältliche Heißschmelzkleberzusammensetzung sowie deren Verwendung. Insbesondere betreffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung, bei der Blasen und Gase durch eine Vakuumentgasung während des Bereitens der Heißschmelzkleberzusammensetzung vollständig entfernt werden, so dass die Erhaltung der Wasserdichtigkeit einer mit der Zusammensetzung abgedichteten Fahrzeuglampe maximiert wird.
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Hintergrund
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Die rapide Entwicklung der modernen Gesellschaft hat die Popularisierung von Fahrzeugen mit sich gebracht. Außerdem ist mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technik das Interesse der Verbraucher an Luxusfahrzeugen mit vielseitigen Funktionen gestiegen.
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Um mit dieser Entwicklung Schritt halten zu können, ist die Nachfrage nach Fahrzeugteilen mit verschiedenen Designs und Funktionalitäten in Bezug auf Luxusfahrzeuge gestiegen. Insbesondere gab es vermehrt Versuche zur Verbesserung der Funktionalitäten von Fahrzeuglampen und dergleichen, um die Sicherheit während der Fahrt zu verbessern.
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1A zeigt ein Bild der äußeren Struktur eines Fahrzeugscheinwerfers, und 1B ist ein schematischer Querschnitt der inneren Struktur des Fahrzeugscheinwerfers.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst der Fahrzeugscheinwerfer im Allgemeinen ein Gehäuse aus Polypropylen und eine Linse aus Polycarbonat, und kann durch Aufbringen eines Heißschmelzklebers auf den Kanal des Gehäuses und anschließendes Montieren der Linse an dem Gehäuse hergestellt werden.
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Bei diesem Heißschmelzkleber handelt es sich um einen lösungsfreien Kleber, im Gegensatz zu den lösungsbasierten Klebstoffen, die gegenwärtig am häufigsten in der Branche verwendet werden, und weist dahingehend Vorteile auf, dass er eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen darstellt und die automatisierte Verarbeitung und damit die Reduzierung der für die Arbeitsvorgänge erforderlichen Arbeitskräfte ermöglicht. Aufgrund dieser Vorteile gewinnt der Heißschmelzkleber zunehmend an Bedeutung.
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Gleichzeitig sollte ein Heißschmelzkleber in einem Fahrzeugscheinwerfer seine Haftfähigkeit mindestens 10 Jahre oder sogar länger unter Temperaturbedingungen wie beispielsweise sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen beibehalten, und keine Probleme hinsichtlich des Eindringens von Wasser von außen verursachen.
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Die Komponenten von Fahrzeugscheinwerfern können Temperaturen im Bereich von -40°C und 100°C ausgesetzt sein, wenn das Fahrzeug fährt oder steht. In diesem großen Temperaturbereich müssen sämtliche Komponenten des Fahrzeugscheinwerfers in einem stabilen Zustand bleiben.
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Wenn das Material des Heißschmelzklebers instabil wird, kann eine Temperaturänderung während der Fahrt des Fahrzeugs Blasen oder Hohlräume erzeugen, durch welche Wasser in den Scheinwerfer eindringen kann.
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Das eingedrungene Wasser kann kondensieren, was das Erscheinungsbild verschlechtert oder Fehlfunktionen der elektronischen Komponenten bewirken kann, die empfindlich auf Wasser reagieren. Um das Auftreten von Blasen oder Hohlräumen in dem Heißschmelzkleber, der den Scheinwerfer abdichtet, in dem oben genannten Temperaturbereich zu verhindern, sollte das Gas in dem Material des Heißschmelzklebers während der Herstellung des Heißschmelzklebers vollständig entfernt werden.
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Um also mit der zunehmenden Nachfrage an Fahrzeugen mit verbesserter Funktionalität Schritt halten zu können, wurden Versuche unternommen, das oben beschriebene Problem zu lösen. Allerdings wurde über diese Versuche bisher noch nichts berichtet. Zu Dokumenten über den Stand der Technik, welche die vorliegende Erfindung betreffen, zählen
KR 2001-0016861 A und
JP 2007-332279 A .
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JP 2011-195797 A beschreibt eine Heißschmelzkleberzusammensetzung, die einen Butylkautschuk, einen Ethylen-Propylen-Kautschuk, ein Styrol-Blockcopolymer, ein amorphes Polyalphaolefin, ein Klebrigmacher-Kunstharz, einen Weichmacher, Maleinsäureanhydrid-Polypropylen, ein phenolbasiertes Antioxidans und einen UV-Stabilisator umfasst.
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CN 102618211 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung, bei dem Rohmaterialien in ein Rührgefäß eingebracht und dann auf 140°C bis 160 °C erwärmt werden. Dann wird das Rührgefäß auf 0,1 bis 0,5 MPa evakuiert.
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CN102504735 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung, bei dem Rohmaterialien in ein Rührgefäß eingebracht und dann erwärmt werden. Dann wird das Rührgefäß auf 0,08 bis 0,09 MPa evakuiert.
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DE 10316617 A1 betrifft ein thermoplastisches Versteifungsmaterial für die Schuhherstellung.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung, umfassend das Mischen von Rohmaterialien, einschließlich eines Butylkautschuks, eines Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks (EPDM), eines Styrol-Blockcopolymers, das einen Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk (SIS) umfasst, eines amorphen Polyalphaolefins (APAO) und eines Klebrigmacher-Kunstharzes; und das Durchführen der Vakuumentgasung der gemischten Rohmaterialien bei einer Temperatur von 150 °C bis 210 °C und bei einem Vakuumniveau von 9,33 bis 20,00 kPa (70 bis 150 mmHg).
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Die Vakuumentgasung kann unter Verwendung einer Vakuumpumpe durchgeführt werden, wobei die Vakuumentgasung für 3 bis 10 Stunden durchgeführt werden kann.
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Es ist bevorzugt, dass das Klebrigmacher-Kunstharz eines oder mehrere ist, die aus der Gruppe gewählt werden, die aus aliphatischem Petroleumharz, Kolophoniumester und Terpenharz besteht. Das Klebrigmacher-Kunstharz kann 35 bis 65 Gew.-% aliphatisches Petroleumharz, 15 bis 35 Gew.-% Kolophoniumester und 15 bis 35 Gew.-% Terpenharz umfassen.
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Die Rohmaterialien können des Weiteren einen Weichmacher aufweisen, der Polyisobutylen, ein phenolbasiertes Antioxidans und einen UV-Stabilisator enthält.
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Es ist bevorzugt, dass die Rohmaterialien beinhalten:
- 14,5 bis 14,7 Gew.-% Butylkautschuk;
- 14,5 bis 14,7 Gew.-% Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM);
- 9,6 bis 9,8 Gew.-% Styrol-Blockcopolymer;
- 7,7 bis 7,9 Gew.-% amorphes Polyalphaolefin (APAO);
- 19,4 bis 19,7 Gew.-% aliphatisches Petroleumharz;
- 9,6 bis 9,9 Gew.-% Kolophoniumester;
- 9,6 bis 9,9 Gew.-% Terpenharz;
- 9,6 bis 9,9 Gew.-% Weichmacher mit Polyisobutylen;
- 2 bis 4 Gew.-% Maleinsäureanhydrid-Polypropylen;
- 0,5 bis 1 Gew.-% phenolbasiertes Antioxidans; und
- 0,1 bis 0,5 Gew.-% UV-Stabilisator.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Heißschmelzkleberzusammensetzung, die mit dem zuvor genannten Verfahren erhältlich ist.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung der Heißschmelzkleberzusammensetzung zum Abdichten einer Fahrzeuglampe. Die Fahrzeuglampe kann in einem aus der Gruppe angewendet werden, die aus Scheinwerfern, Innenbeleuchtung, Türleisten und Heckleuchten besteht.
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Die erfindungsgemäße Heißschmelzkleberzusammensetzung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine hohe Beständigkeit bei wiederholten Temperaturzyklen zwischen niedrigen und hohen Temperaturen aufweist, so dass sie ihre physikalischen Eigenschaften auch bei extrem niedrigen und extrem hohen Temperaturen beibehält und damit hervorragende Eigenschaften zum Abdichten eines Scheinwerfers für eine lange Zeitspanne bis zum Ende der Lebensdauer des Scheinwerfers aufweist, und dass sie kein Gas über eine lange Zeitspanne in dem abgedichteten Zustand des Scheinwerfers erzeugt und somit weder Blasen noch Hohlräume darin schafft und kein Problem mit der Wasserdichtigkeit dahingehend aufwirft, dass Wasser von außen in den Scheinwerfer eindringt.
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Figurenliste
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- 1A zeigt ein Bild der äußeren Struktur eines Fahrzeugscheinwerfers, und
- 1B ist ein schematischer Querschnitt der inneren Struktur des Fahrzeugscheinwerfers.
- 2 ist ein Prozess-Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine Fotografie einer expandierbaren Probe, die mit einem Heißschmelzkleber gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung versiegelt ist.
- 4a bis 4d sind Fotografien von expandierbaren Proben, die mit Heißschmelzklebern gemäß den Beispielen 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung versiegelt sind.
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Beschreibung spezifischer Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung
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In einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung, wobei das Verfahren umfasst: das Mischen von Rohmaterialien, einschließlich eines Butylkautschuks, eines Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks (EPDM), eines Styrol-Blockcopolymers, das einen Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk (SIS) umfasst, eines amorphen Polyalphaolefins (APAO) und eines Klebrigmacher-Kunstharzes; und das Durchführen der Vakuumentgasung der gemischten Rohmaterialien bei einer Temperatur von 150 °C bis 210 °C und bei einem Vakuumniveau von 9,33 bis 20,00 kPa (70 bis 150 mmHg).
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Die gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellte Heißschmelzkleberzusammensetzung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine hohe Beständigkeit bei wiederholten Temperaturzyklen zwischen niedrigen und hohen Temperaturen aufweist, so dass sie ihre physikalischen Eigenschaften auch bei extrem niedrigen und extrem hohen Temperaturen beibehält und damit hervorragende Eigenschaften zum Abdichten eines Scheinwerfers für eine lange Zeitspanne bis zum Ende der Lebensdauer des Scheinwerfers aufweist, und dass sie kein Gas über eine lange Zeitspanne in dem abgedichteten Zustand des Scheinwerfers erzeugt und somit weder Blasen noch Hohlräume darin schafft und kein Problem mit der Wasserdichtigkeit dahingehend aufwirft, dass Wasser von außen in den Scheinwerfer eindringt.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
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2 ist ein Prozess-Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Schritte: (S100) Aufbereiten und Mischen der Rohmaterialien; und (S200) Durchführen der Vakuumentgasung der gemischten Rohmaterialien.
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Aufbereiten und Mischen von Rohmaterialien
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Der Schritt (S100) zum Aufbereiten und Mischen der Rohmaterialien wird zu dem Zweck durchgeführt, Kunstharzkomponenten aufzubereiten und zu mischen, die zur Herstellung der Heißschmelzkleberzusammensetzung erforderlich sind.
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Die Rohmaterialien beinhalten einen Butylkautschuk, einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), ein Styrol-Blockcopolymer, ein amorphes Polyalphaolefin (APAO) und ein Klebrigmacher-Kunstharz; wobei das Styrol-Blockcopolymer einen Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk (SIS) umfasst.
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Butylkautschuk
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Der Butylkautschuk ist hochbeständig gegenüber Wetteränderungen, ist aufgrund seines niedrigen Gehalts an ungesättigten Bindungen sehr beständig gegenüber Wärme oder dem Oxidationsmittel Ozon, weist hervorragende elektrische Isolationseigenschaften auf und dient außerdem als Schlagzähigkeitsmodifikator, da er mühelos Schläge absorbiert. In der vorliegenden Erfindung dient das Butylharz dazu, die Haftfestigkeit und Kältebeständigkeit der Heißschmelzkleberzusammensetzung zu verbessern.
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Das Butylharz kann in einer Menge von 9,9 bis 18,5 Gew.-%, beispielsweise 10,5 bis 17 Gew.-% oder beispielsweise 12 bis 15 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% des Gesamtgewichts der Heißschmelzkleberzusammensetzung. Wenn der Gehalt des Butylharzes in der Heißschmelzkleberzusammensetzung weniger als 9,9 Gew.-% beträgt, wird der Effekt des Butylkautschuks in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des Butylharzes größer als 18,5 Gew.-% ist, nimmt die Viskosität der Zusammensetzung zu und beeinträchtigt damit die Bearbeitbarkeit der Zusammensetzung.
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Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk
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Der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) ist ein unpolares Kautschukmaterial, das in seiner Hauptkette keine Doppelbindung enthält und eine gute Alterungsbeständigkeit aufweist, eine gute Ozonbeständigkeit, eine gute Beständigkeit gegen polare Flüssigkeit und gute elektrische Eigenschaften, und das in Abdeckungen für Elektrodrähte, Schläuche in Fahrzeugen, Dampfschläuchen und Förderbändern verwendet wird. In der vorliegenden Erfindung dient der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk dazu, die Reaktionsfähigkeit bei der Herstellung der Zusammensetzung zu erhöhen.
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Der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk kann in einer Menge von 9,9 bis 18,5 Gew.-%, beispielsweise 10,5 bis 17 Gew.-% oder beispielsweise 12 bis 15 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% des Gesamtgewichts der Heißschmelzkleberzusammensetzung. Wenn der Gehalt des Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks in der Zusammensetzung unterhalb von 9,9 Gew.-% liegt, wird der Effekt des Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks oberhalb von 18,5 Gew.-% liegt, bleibt die Zunahme des Effekts durch den erhöhten Gehalt unbedeutend, so dass ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Gehalt von mehr als 18,5 Gew.-% nicht kosteneffizient ist.
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Styrol-Blockcopolymer
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Das Styrol-Blockcopolymer umfasst einen Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk (SIS) und dient dazu, die Eigenschaften der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hinsichtlich Leichtgewicht und Flexibilität zu verbessern, um die Handhabung der Zusammensetzung zu erleichtern.
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Das Styrol-Blockcopolymer kann in einer Menge von 6,6 bis 12,4 Gew.-%, beispielsweise 7,5 bis 11 Gew.-% oder beispielsweise 9 bis 10 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% des Gesamtgewichts der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt des Styrol-Blockcopolymers in der Heißschmelzkleberzusammensetzung weniger als 6,6 Gew.-% beträgt, wird der Effekt des Styrols in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des Styrols-Blockcopolymers oberhalb von 12,4 Gew.- % liegt, werden die Fließfähigkeit und die physikalischen Eigenschaften der Heißschmelzkleberzusammensetzung signifikant beeinträchtigt.
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Amorphes Polyalphaolefin (APAO)
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Das amorphe Polyalphaolefin (APAO) dient zur Verbesserung der Haftfestigkeit, der Hitzebeständigkeit und der Kältebeständigkeit der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung.
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Das amorphe Polyalphaolefin kann in einer Menge von 5,3 bis 9,9 Gew.-%, beispielsweise 6 bis 9 Gew.-% oder beispielsweise 7 bis 8 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% des Gesamtgewichts der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt des amorphen Polyalphaolefins in der Heißschmelzkleberzusammensetzung weniger als 5,3 Gew.-% beträgt, wird der Effekt des amorphen Polyalphaolefins in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des amorphen Polyalphaolefins oberhalb von 9,9 Gew.-% liegt, nimmt die Viskosität der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu und beeinträchtigt damit die Bearbeitbarkeit der Zusammensetzung.
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Klebrigmacher-Kunstharz
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Das Klebrigmacher-Kunstharz dient dazu, die Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in Kombination mit dem oben beschriebenen Butylharz, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Styrol-Blockcopolymer und dem amorphen Polyalphaolefin zu verbessern.
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Das Klebrigmacher-Kunstharz kann in einer Menge von 27 bis 49 Gew.-%, beispielsweise 29 bis 47 Gew.-% oder beispielsweise 31 bis 45 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% des Gesamtgewichts der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt des Klebrigmacher-Kunstharzes in der Heißschmelzkleberzusammensetzung weniger als 27 Gew.-% beträgt, wird der Effekt des Klebrigmacher-Kunstharzes in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des Klebrigmacher-Kunstharzes oberhalb von 49 Gew.-% liegt, nimmt die Härte der Zusammensetzung zu und beeinträchtigt damit die Haftfähigkeit der Zusammensetzung.
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In anderen Ausführungsbeispielen kann das Klebrigmacher-Kunstharz ein aliphatisches Petroleumharz, Harzester und Terpenharz umfassen. In einem spezielleren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Klebrigmacher-Kunstharz einen aliphatisches Petroleumharz, Kolophoniumester und Terpenharz umfassen. Das Klebrigmacher-Kunstharz kann beispielsweise 35 bis 65 Gew.-% aliphatisches Petroleumharz, 15 bis 35 Gew.-% Kolophoniumester und 15 bis 35 Gew.-% Terpenharz umfassen. In dem oben genannten Gehaltsbereich weist das Klebrigmacher-Kunstharz dahingehend Vorteile auf, dass es die Haftfähigkeit der Zusammensetzung erhöhen und gleichzeitig die geeignete Härte der Zusammensetzung in Kombination mit den oben beschriebenen Rohmaterialien beibehalten kann.
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Die Rohmaterialien können weiterhin einen Weichmacher beinhalten, der Polyisobutylen, ein phenolbasiertes Antioxidans und einen UV-Stabilisator enthält.
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Weichmacher mit Polyisobutylen
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Der Weichmacher mit Polyisobutylen kann dazu dienen, der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung Flexibilität zu verleihen und das Trocknen der Oberfläche der Kleberzusammensetzung während der Verwendung zu verzögern.
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Der Weichmacher mit Polyisobutylen kann in einer Menge von 6,6 bis 12,4 Gew.-%, beispielsweise 7 bis 12 Gew.-% oder beispielsweise 8 bis 11 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% des Gesamtgewichts der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt des Weichmachers mit Polyisobutylen in der Zusammensetzung weniger als 6,6 Gew.-% beträgt, wird der Effekt des Weichmachers in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des Weichmachers mit Polyisobutylen oberhalb von 12,4 Gew.-% liegt, nimmt die Fließfähigkeit der Zusammensetzung in unerwünschter Weise zu und beeinträchtigt damit die Haftfähigkeit der Zusammensetzung.
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Maleinsäureanhydrid-Polypropylen
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Das Maleinsäureanhydrid-Polypropylen wird durch Pfropfpolymerisieren von Maleinsäureanhydrid (MAH) mit einer hydrophilen Funktionsgruppe auf ein Polypropylenharz bereitet, und dient zur Verbesserung der Haftfestigkeit, der Wasserdichtigkeit und der Gasbarriereeigenschaften der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung und zum gleichmäßigen Verteilen der einzelnen Komponenten der Zusammensetzung bei der Herstellung der Zusammensetzung.
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Das Maleinsäureanhydrid-Polypropylen kann in einer Menge von 0,5 bis 7 Gew.-%, beispielsweise 1 bis 6 Gew.-% oder beispielsweise 2 bis 5 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt des Maleinsäureanhydrid-Polypropylens in der Zusammensetzung weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, wird der Effekt des Maleinsäureanhydrid-Polypropylens in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des Maleinsäureanhydrid-Polypropylens oberhalb von 7 Gew.-% liegt, wird die Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung mit einer hohen Hitzebeständigkeit und Haftfestigkeit erschwert.
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Phenolbasiertes Antioxidans
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Das phenolbasierte Antioxidans kann dazu dienen, die thermische Stabilität der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Das phenolbasierte Antioxidans kann in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-%, beispielsweise 0,7 bis 1,8 Gew.-% oder beispielsweise 1 bis 1,5 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt des phenolbasierten Antioxidans in der Zusammensetzung unterhalb von 0,5 Gew.-% liegt, wird der Effekt des phenolbasierten Antioxidans in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des phenolbasierten Antioxidans oberhalb von 2 Gew.-% liegt, bleibt die Zunahme des Effekts durch den erhöhten Gehalt des phenolbasierten Antioxidans unbedeutend, so dass ein Gehalt des phenolbasierten Antioxidans von mehr als 2 Gew.-% nicht kosteneffizient ist.
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UV-Stabilisator
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Der UV-Stabilisator kann dazu dienen, eine Veränderung der Farbe und physikalischen Eigenschaften der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung aufgrund von UV-Strahlen zu verhindern.
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Der UV-Stabilisator kann in einer Menge von 0,1 bis 0,7 Gew.-%, beispielsweise 0,2 bis 0,6 Gew.- % oder beispielsweise 0,3 bis 0,5 Gew.-% enthalten sein, basierend auf 100 Gew.-% der Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Wenn der Gehalt des UV-Stabilisators in der Zusammensetzung unterhalb von 0,1 Gew.-% liegt, wird der Effekt des UV-Stabilisators in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unbedeutend, und wenn der Gehalt des UV-Stabilisators oberhalb von 0,7 Gew.-% liegt, bleibt die Zunahme des Effekts durch den erhöhten Gehalt des UV-Stabilisators unbedeutend, so dass ein Gehalt des UV-Stabilisators von mehr als 0,7 Gew.-% nicht kosteneffizient ist.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Rohmaterialien beinhalten: 14,5 bis 14,7 Gew.-% Butylkautschuk; 14,5 bis 14,7 Gew.-% Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM); 9,6 bis 9,8 Gew.-% Styrol-Blockcopolymer, umfassend Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk (SIS); 7,7 bis 7,9 Gew.-% amorphes Polyalphaolefin (APAO); 19,4 bis 19,7 Gew.-% aliphatisches Petroleumharz als das Klebrigmacher-Kunstharz; 9,6 bis 9,9 Gew.-% Kolophoniumester als das Klebrigmacher-Kunstharz; 9,6 bis 9,9 Gew.-% Terpenharz als das Klebrigmacher-Kunstharz; 9,6 bis 9,9 Gew.-% Weichmacher mit Polyisobutylen; 2 bis 4 Gew.-% Maleinsäureanhydrid-Polypropylen; 0,5 bis 1 Gew.-% phenolbasiertes Antioxidans; und 0,1 bis 0,5 Gew.-% UV-Stabilisator. In den oben beschriebenen Gehaltsbereichen weist die Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine hohe Beständigkeit bei Temperaturzyklen auf, um ihre physikalischen Eigenschaften beizubehalten, und besitzt damit hervorragende Eigenschaften zum Versiegeln eines Scheinwerfers für eine lange Zeitspanne bis zum Ende der Lebensdauer des Scheinwerfers, und die außerdem kein Gas über eine lange Zeitspanne erzeugt, somit keine Blasen oder Hohlräume darin schafft und keine Probleme hinsichtlich der Wasserdichtigkeit aufwirft.
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Vakuumentgasung der gemischten Rohmaterialien
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Der Schritt (S200) zum Durchführen der Vakuumentgasung der gemischten Rohmaterialien wird dazu durchgeführt, die gemischten Rohmaterialien unter einem Vakuumzustand mithilfe einer Vakuumpumpe zu entgasen, um das Auftreten von Blasen oder Hohlräumen in einer Heißschmelzkleberzusammensetzung zum Abdichten von Scheinwerfern selbst bei wiederholten Temperaturzyklen zwischen hohen und niedrigen Temperaturen während der Herstellung der Heißschmelzkleberzusammensetzung sowie nach der Montage zu verhindern und Probleme der Wasserdichtigkeit dahingehend zu eliminieren, dass Wasser in den Scheinwerfer eindringt.
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Die Vakuumentgasung kann unter Verwendung einer wasserdichten oder öldichten Vakuumpumpe und bei einer Temperatur von 150 °C bis 210 °C, beispielsweise 160 °C bis 200 °C oder beispielsweise 170 °C bis 190 °C durchgeführt werden. Wenn die Vakuumentgasung bei einer Temperatur von weniger als 150 °C durchgeführt wird, wird der Effekt der Vakuumentgasung unter Verwendung der Vakuumpumpe unbedeutend, und wenn die Vakuumentgasung bei einer Temperatur von mehr als 210°C durchgeführt wird, kommt es zu Blasen oder Hohlräumen und das Eindringen von Wasser tritt häufig auf.
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Die Vakuumentgasung wird bei einem Vakuumniveau von 9,33 bis 20,00 kPa (70 bis 150 mmHg), beispielsweise 9,33 bis 18,67 kPa (70 bis 140 mmHg) oder beispielsweise 9,33 bis 17,33 kPa (70 bis 130 mmHg) durchgeführt. Wenn die Vakuumentgasung bei einem Vakuumniveau von weniger als 9,33 kPa (70 mmHg) durchgeführt wird, besteht dahingehend ein Problem, dass das Auftreten von Blasen und Hohlräumen in eine Heißschmelze zum Versiegeln eines Scheinwerfers ansteigt, und wenn die Vakuumentgasung bei einem Vakuumniveau von mehr als 20,00 kPa (150 mmHg) durchgeführt wird, bestehen dahingehend Schwierigkeiten, dass die Produktionskosten der Heißschmelzkleberzusammensetzung ansteigen und die Abdichtungseigenschaften für Scheinwerfer beeinträchtigt werden und eine schlechte Wasserdichtigkeit bewirken.
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Die Vakuumentgasung kann 3 bis 10 Stunden, beispielsweise 5 bis 8 Stunden oder beispielsweise 6 bis 7 Stunden lang durchgeführt werden. Wenn die Vakuumentgasung weniger als 3 Stunden lang durchgeführt wird, treten Blasen und Hohlräume in der Heißschmelzkleberzusammensetzung auf, und wenn die Vakuumentgasung länger als 10 Stunden durchgeführt wird, steigen die Produktionskosten der Heißschmelzkleberzusammensetzung und die langfristige Beibehaltung der Abdichtungseigenschaften für Scheinwerfer der Zusammensetzung wird erschwert, was zu einem Anstieg der Gasbildung und einer schlechten Wasserdichtigkeit führt.
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Die gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren zubereitete Heißschmelzkleberzusammensetzung weist eine hohe Beständigkeit bei wiederholten Temperaturzyklen zwischen niedrigen und hohen Temperaturen auf, so dass sie ihre physikalischen Eigenschaften auch bei extrem niedrigen und extrem hohen Temperaturen beibehält und damit hervorragende Eigenschaften zum Abdichten eines Scheinwerfers für eine lange Zeitspanne bis zum Ende der Lebensdauer des Scheinwerfers aufweist, und die außerdem kein Gas über eine lange Zeitspanne in dem abgedichteten Zustand des Scheinwerfers erzeugt und somit weder Blasen noch Hohlräume darin schafft und kein Problem mit der Wasserdichtigkeit dahingehend aufwirft, dass Wasser von außen in den Scheinwerfer eindringt.
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Heißschmelzkleberzusammensetzung
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Heißschmelzkleberzusammensetzung, die mit dem zuvor beschriebenen Verfahren erhältlich ist.
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Die Heißschmelzkleberzusammensetzung kann zum Abdichten einer Fahrzeuglampe verwendet werden.
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Die Heißschmelzkleberzusammensetzung kann in Vorrichtungen in zahlreichen Gebieten eingesetzt werden, in welchen Heißschmelzkleber Anwendung finden. Insbesondere kann sie für Lampenvorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise Fahrzeuglampen, Beleuchtungseinrichtungen für Haushalte und industrielle Beleuchtungsvorrichtungen. Vorzugsweise wird sie zum Versiegeln einer Fahrzeuglampe eingesetzt.
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Die Fahrzeuglampe kann für Scheinwerfer, für die Innenbeleuchtung, Türleisten und Heckleuchten verwendet werden. Dabei sind die Vorrichtungen, in welchen die Fahrzeuglampe eingesetzt werden kann, nicht speziell eingeschränkt, solange die Fahrzeuglampe dazu dient, den Zweck der vorliegenden Erfindung zu erfüllen.
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Die Heißschmelzkleberzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Beständigkeit bei Temperaturzyklen zwischen niedrigen und hohen Temperaturen auf, so dass sie ihre physikalischen Eigenschaften auch bei extrem niedrigen und extrem hohen Temperaturen beibehält und damit hervorragende Eigenschaften zum Abdichten eines Scheinwerfers für eine lange Zeitspanne bis zum Ende der Lebensdauer des Scheinwerfers aufweist, und die außerdem kein Gas über eine lange Zeitspanne in dem abgedichteten Zustand des Scheinwerfers erzeugt und somit weder Blasen noch Hohlräume darin schafft und keine Probleme mit der Wasserdichtigkeit dahingehend aufwirft, dass Wasser von außen in den Scheinwerfer eindringt.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele in weiteren Einzelheiten beschrieben.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Wie Tab. 1 unten zu entnehmen, wurden folgende Rohmaterialien in einem Mischer gemischt: basierend auf 100 Gew.-% des Gesamtgewichts einer Heißschmelzkleberzusammensetzung, 14,5 Gew.-% Butylkautschuk; 14,5 Gew.-% Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM); 9,6 Gew.-% Styrol-Blockcopolymer, umfassend Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk (SIS); 7,7 Gew.-% amorphes Polyalphaolefin (APAO); 19,4 Gew.-% aliphatisches Petroleumharz als das Klebrigmacher-Kunstharz; 9,6 Gew.-% Kolophoniumester als das Klebrigmacher-Kunstharz; 9,6 Gew.-% Terpenharz als das Klebrigmacher-Kunstharz; 9,6 Gew.-% Weichmacher mit Polyisobutylen; 4 Gew.-% Maleinsäureanhydrid-Polypropylen; 1 Gew.-% phenolbasiertes Antioxidans; und 0,5 Gew.-% UV-Stabilisator. Anschließend wurde die Vakuumentgasung der gemischten Rohmaterialien mithilfe einer Vakuumpumpe bei einem Vakuumniveau von 10,67 kPa (80 mmHg) bei einer Temperatur von 170 °C für 4 Stunden durchgeführt, so dass die Heißschmelzkleberzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
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Danach wurden 1,5 g des aus der Heißschmelzkleberzusammensetzung geformten Heißschmelzklebers auf eine Polypropylenprobe (PP) (100 mm (Breite) × 60 mm (Länge) × 3 mm (Dicke)) aufgebracht und dann mit einer transparenten Polycarbonatprobe (PC) (100 mm (Breite) × 60 mm (Länge) × 3 mm (Dicke)) gepresst, so dass eine expandierbare Probe mit einer Heißschmelzdicke von 1 mm und einer Heißschmelzfläche von 3 cm2 hergestellt wurde.
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Beispiele 2-4
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Die Heißschmelzkleberzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wurden auf dieselbe Weise wie unter Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzungen unter den Bedingungen hinsichtlich Komponenten, Gehalt und Vakuum hergestellt wurden, die in Tabelle 1 unten aufgeführt sind. Unter Verwendung der hergestellten Zusammensetzungen wurden expandierbare Proben hergestellt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine Heißschmelzkleberzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise hergestellt, wie unter Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, dass keine Vakuumentgasung durchgeführt wurde und die Zusammensetzung unter Verwendung der Gehalte hergestellt wurde, die in Tabelle 1 unten aufgeführt sind, welche in den Gehaltsbereichen liegen, die in den Beispielen verwendet wurden. Unter Verwendung der hergestellten Zusammensetzung wurde eine expandierbare Probe hergestellt.
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Vergleichbeispiel 2
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Eine Heißschmelzkleberzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise, wie unter Beispiel 1 beschrieben, unter Vakuumentgasungsbedingungen hergestellt, welche in den Bereichen liegen, die in den Beispielen verwendet wurden, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung unter Verwendung der Gehalte hergestellt wurde, die in Tabelle 1 unten aufgeführt sind, welche außerhalb der Gehaltsbereiche liegen, die in den Beispielen verwendet wurden. Unter Verwendung der hergestellten Zusammensetzung wurde eine expandierbare Probe hergestellt.
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Vergleichsbeispiel 3
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Eine Heißschmelzkleberzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise hergestellt, wie unter Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, dass keine Vakuumentgasung durchgeführt wurde und die Zusammensetzung unter Verwendung der Gehalte hergestellt wurde, die in Tabelle 1 unten aufgeführt sind, welche außerhalb der Gehaltsbereiche liegen, die in den Beispielen verwendet wurden. Unter Verwendung der hergestellten Zusammensetzung wurde eine expandierbare Probe hergestellt.
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Vergleichsbeispiel 4
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Eine Heißschmelzkleberzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise hergestellt, wie unter Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Vakuumentgasung unter Bedingungen erfolgte, die außerhalb der in den Beispielen verwendeten Bereiche lagen, und dass die Zusammensetzung unter Verwendung der Gehalte hergestellt wurde, die in Tabelle 1 unten aufgeführt sind, welche außerhalb der Gehaltsbereiche liegen, die in den Beispielen verwendet wurden. Unter Verwendung der hergestellten Zusammensetzung wurde eine expandierbare Probe hergestellt.
Tabelle 1
| Bsp. 1 | Bsp. 2 | Bsp. 3 | Bsp. 4 | Vgl.-. Bsp. 1 | Vgl.-. Bsp. 2 | Vgl.-. Bsp. 3 | Vgl.-. Bsp. 4 |
Komponenten (Gew.-%) | Butyl kautschuk | 14,5 | 14,6 | 14,7 | 14,6 | 14,5 | 20 | 20 | 15 |
EPDM | 14,5 | 14,6 | 14,7 | 14,6 | 14,5 | 5 | 5 | 15 |
SIS | 9,6 | 9,8 | 9,8 | 9,8 | 9,6 | 1 | 1 | 10 |
APAO | 7,7 | 7,8 | 7,9 | 7,8 | 7,7 | 9 | 9 | 8 |
Aliphatisches Petroleum harz | 19,4 | 19,6 | 19,7 | 19,6 | 19,4 | 15 | 15 | 20 |
Harzester | 9,6 | 9,7 | 9,9 | 9,7 | 9,6 | 26,5 | 26,5 | 10 |
Terpenharz | 9,6 | 9,7 | 9,9 | 9,7 | 9,6 | 15 | 15 | 10 |
PIB | 9,6 | 9,7 | 9,9 | 9,7 | 9,6 | 5 | 5 | 10 |
Maleinsäureanhydrid-Polypro-pylen | 4 | 3 | 2 | 3 | 4 | 2 | 2 | 0,5 |
Antioxidans | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
UV-Stabilisator | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
Gesamtgehalt | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Vakuumentgasung | Vakuumniveau in kPa (mmHg) | 10,67 (80) | 12,00 (90) | 9,33 (70) | 13,33 (100) | - | 9,33 (70) | - | 6,67 (50) |
Vakuumentgasungsdauer | 4 | 3 | 5 | 4 | - | 5 | - | 2 |
Temperatur (°C) | 170 | 160 | 150 | 200 | | 150 | | 150 |
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Testbeispiel 1
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Um zu untersuchen, ob in den expandierbaren Proben, die in den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 bereitet wurden, Blasen und Hohlräume auftreten und ob Wasser in die expandierbaren Proben eindringt, wurde die Messung der physikalischen Eigenschaften wie folgt durchgeführt. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 2 unten aufgeführt.
- (1) Auftreten von Blasen und Hohlräumen und Eindringen von Wasser
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Die aufbereiteten expandierbaren Proben wurden 24 Stunden oder länger bei Raumtemperatur stehen gelassen und dann vier Zyklen in einer Kammer mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit unterzogen, wobei jeder Zyklus aus 4 Stunden bei 100 °C, 4 Stunden bei -40 °C und 4 Stunden bei 50 °C und einer Feuchtigkeit von 90 % bestand. Anschließend wurden die Proben 1 Stunde oder länger bei Raumtemperatur stehen gelassen und dann untersucht, ob Blasen und Hohlräume in einer Fläche von 1 cm
2 auf der Oberfläche der Heißschmelze auftraten und ob Wasser eindrang.
Tabelle 2
| Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Vgl.-Beispiel 1 | Vgl.-Beispiel 2 | Vgl.-Beispiel 3 | Vgl.-Beispiel 4 |
Auftreten von Hohlräumen | × | × | × | × | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ |
Auftreten von Blasen | × | × | × | × | ◯ | △ | ◯ | ◯ |
Eindringen von Wasser | × | × | × | × | ◯ | ◯ | △ | ◯ |
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Ergebnisse der Evaluierung der physikalischen Eigenschaften
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3 ist eine Fotografie einer expandierbaren Probe, die mit einem Heißschmelzkleber gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 versiegelt ist.
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Wie in 3 zu entnehmen, wurden in dem Fall, in dem der Gehalt der einzelnen Komponenten innerhalb des in dem Beispiel verwendeten Bereichs lag, die Vakuumentgasung jedoch nicht durchgeführt wurde, eine Reihe von Blasen oder Hohlräumen auf der Oberfläche der expandierbaren Probe gefunden und es drang Wasser in den versiegelten Scheinwerfer ein.
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Außerdem ist der Tabelle zu entnehmen, dass in dem Fall des Vergleichsbeispiels 2, in dem die Vakuumentgasung unter Bedingungen durchgeführt wurde, die innerhalb der in dem Beispiel verwendeten Bereiche lag, die Probe jedoch unter Verwendung des Gehalts der einzelnen Komponenten hergestellt wurde, der außerhalb des in dem Beispiel verwendeten Bereichs lag, oder in dem Fall des Vergleichsbeispiels 3, in dem die Vakuumentgasung nicht durchgeführt wurde und die Probe unter Verwendung des Gehalts der einzelnen Komponenten hergestellt wurde, der außerhalb des in dem Beispiel verwendeten Bereichs lag, oder dem Fall des Vergleichsbeispiels 4, in dem die Vakuumentgasung unter Bedingungen durchgeführt wurde, die außerhalb der in dem Beispiel verwendeten Bereiche lagen und die Probe unter Verwendung des Gehalts der einzelnen Komponenten hergestellt wurde, der außerhalb des in dem Beispiel verwendeten Bereichs lag, das Auftreten von Blasen und Hohlräumen in einer Fläche von 1 cm2 auf der Oberfläche der Heißschmelze der expandierbaren Probe bemerkenswert war, und außerdem Wasser von außen in den Scheinwerfer eindrang und so zeigte, dass ein Problem mit der Wasserdichtigkeit bestand.
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4a bis 4d sind dagegen Fotografien von expandierbaren Proben, die mit den Heißschmelzklebern gemäß den Beispielen 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung versiegelt sind.
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In 4a bis 4d ist zu sehen, dass in dem Fall der Beispiele 1 bis 4 (entsprechend jeweils 4a bis 4d), in welchem der Gehalt der einzelnen Komponenten im numerischen Bereich mit einer spezifischen kritischen Signifikanz lag und die Vakuumentgasung unter Verwendung der Vakuumpumpe bei einer Temperatur von 150 bis 210 °C auf einem Vakuumniveau von 9,33 bis 20,00 kPa (70 bis 150 mmHg) für 3 bis 10 Stunden durchgeführt wurde, exzellente Effekte in der Hinsicht erzielt wurden, dass der Heißschmelzkleber hervorragende Eigenschaften zum Abdichten eines Scheinwerfers für eine lange Zeit bis zum Ende der Lebensdauer des Scheinwerfers aufwies und in dem versiegelten Zustand des Scheinwerfers für eine lange Zeit kein Gas entstand, somit darin weder Blasen noch Hohlräume erzeugt wurden und kein Problem mit der Wasserdichtigkeit dahingehend auftrat, dass Wasser von außen in den Scheinwerfer eindrang.
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Wie oben beschrieben umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Heißschmelzkleberzusammensetzung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung: das Aufbereiten und Mischen von Rohmaterialien, einschließlich eines Butylkautschuks, eines Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks, eines Styrol-Blockcopolymers, das einen Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk umfasst, eines amorphen Polyalphaolefins und eines Klebrigmacher-Kunstharzes; und das Durchführen der Vakuumentgasung der gemischten Rohmaterialien bei einer Temperatur von 150 °C bis 210 °C und bei einem Vakuumniveau von 9,33 bis 20,00 kPa (70 bis 150 mmHg). Die mit dem oben beschriebenen Verfahren erhältliche Heißschmelzkleberzusammensetzung weist eine hohe Beständigkeit bei wiederholten Temperaturzyklen zwischen niedrigen und hohen Temperaturen auf, so dass sie ihre physikalischen Eigenschaften auch bei extrem niedrigen und extrem hohen Temperaturen beibehält und damit hervorragende Eigenschaften zum Abdichten eines Scheinwerfers für eine lange Zeitspanne bis zum Ende der Lebensdauer des Scheinwerfers aufweist, und die außerdem kein Gas über eine lange Zeitspanne in dem abgedichteten Zustand des Scheinwerfers erzeugt und somit weder Blasen noch Hohlräume darin schafft und kein Problem mit der Wasserdichtigkeit dahingehend aufwirft, dass Wasser von außen in den Scheinwerfer eindringt.