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Klebemittel und Verfahren zum Verkleben von Vinylfolien mit Blechen
mit Hilfe dieses Klebemittels Verfahren zum Verkleben von Vinylharzfolien mil Blechen
sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Im allgemeinen wird auf die zu
bedeckendE Blechoberfläche ein thermoplastisches Klebemittel aufgebracht, das Blech
mit dem Klebemittel erwärmt und darauf die Folie aufgepreßt. Die bekannten Verfahren
zum Verkleben von Vinylharzfolien mit Blechen sind insbesondere mangels geeigneter
Kleber nicht befriedigend. So erlauben die mit der Folie verbundenen Bleche praktisch
weder Stanz- noch Well- oder sonstige Biegebeanspruchungen, da sich die Folie bei
derartigen Beanspruchungen vom Blech trennt. Auch gegen die Wärmebeanspruchungen,
wie sie durch Punktschweißen auf der nicht kaschierten Rückseite der Bleche auftreten
können, sind die bekannten, mit Vinylharzfolie verklebten Bleche äußerst empfindlich.
Darüber hinaus bestehen Schwierigkeiten, die Folie fortlaufend und kontinuierlich
auf Bleche aufzubringen, d. h. sie gleichsam aufzuwalzen. Endlich ist es
bisher insbesondere nicht gelungen, aus beliebig dicken Folien und Blechen einen
einheitlichen Verbundwerkstoff herzustellen. Bon besonderem Nachteil ist fernerhin,
daß bei den bekannten Verfahren umständliche Trocknungsmaßnahmen durchgeführt werden
müssen.
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Die Erfindung will diese Nachteile vermeiden und will insbesondere
die Vinylharzfolie mit dem Blech derartig verbinden, daß gleichsam ein neuer Verbundwerkstoff
entsteht, der stanzbar, wellbar und beliebig biegbar und gegen Temperaturbeanspruchungen
wenig empfindlich ist.
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Die Erfindung betrifft einen Klebstoff und ein Verfahren zum Verkleben
von Vinylharzfolien mit Blechen mit Hilfe dieses Klebemittels, wobei auf die zu
verklebende Blechoberfläche dieses thermoplastische Klebemittel aufgebracht, das
Blech mit dem Klebemittel erwärmt und darauf die Folie aufgepreßt wird. Die Erfindung
besteht darin, daß als Klebemittel eine Mischung aus a) einem durch eine kleine
Menge von Maleinsäureanhydrid modifizierten Mischpolymeren aus Vinylchlorid und
Vinylacetat, b) Polymethacrylsäure-butylester, c) Polymethacrylsäure-isobutylester
Verwendung findet.
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Im allgemeinen wird man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Vorwärmung
der Bleche bei einer Temperatur von etwa 163' C durchführen sowie das Aufpressen
der Folie mittels Walzen bei einem Preßdruck von etwa 5 bis 10 kg/CM2
vornehmen.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß infolge der Verwendung des beanspruchten Klebstoffes ein so inniger Verbund
der Vinylharzfolie mit dem Blech hergestellt wird, daß sie sich bei allen vorkommenden
Beanspruchungen von dem Blech praktisch nicht mehr ablösen läßt. Es ist daher bei
dem erfindungsgemäßen Klebstoff und Verfahren möglich, große Blechtafeln zu kaschieren
und diese dann einer weiteren Verarbeitung zuzuführen. Im folgenden wird die Erfindung
an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden und zugleich weitere
Merkmale der Erfindung beschreibenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig.
1.
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Fig. 1 zeigt schematisch, wie ein Metallband 10 nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren verklebt wird. Das Band 10 bewegt sich in
Pfeilrichtung, wobei seine Geschwindigkeit etwa 30 cm/sec betragen mag. Beide
Flächen des Stahlbandes wurden vorher mit einem geeigneten thermoplastischen Klebstoff
11 überzogen, der derart behandelt wurde, daß er vollständig trocken und
hart ist; die überzogenen Flächen werden zunächst der Einwirkung einer Reihe von
infraroten Lampen 12 ausgesetzt, die das Metall genügend erwärmen, um die Klebstoffschicht
weich und empfänglich zu machen.
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Außerdem dient die Heizung dazu, die letzten Spuren des Klebstofflösungsmittels
zu entfernen. Es lassen sich zufriedenstellende Ergebnisse erzielen, wenn das Stahlband
zwischen 90 und 290' C erhitzt wird. Bei Anwendung der üblichen thermoplastischen
Klebstoffe wird vorzugsweise eine Temperatur von etwa 160' C angewendet.
Das
so erwärmte Stahlband wird danach zwischen zwei erwärmten Druckwalzen
13 hindurchgeleitet, durch die der vorbereitete und vorgewärmte Vinylharzfilm
14 auf den weichen Klebstoff 11 aufgetragen wird. Diese Vinylbarzfolie, vorzugsweise
in der Form eines fortlaufenden Bandes 15 von kalandriertem Vinylharz, wird
dauernd unter mäßigem Zug den erwärmten Druckwalzen 13 zugeführt; sobald
der Vinylharzfilm 14 mit dem Oberteil 16
der Druckwalze in Berührung kommt,
erweicht er durch die Walzenbitze. Die Zuführungsrolle 15 der Vinylharzfolie
durch die Druckwalzen 13 werden durch geeignete (nicht dargestellte) Mittel
derart angetrieben, daß der Film 14 unter mäßigem Zug und Spannung gehalten wird.
M enn der Film über den Umfang 17 der erwärmten Druckwalze geführt wird,
wird er außerdem derart abgestützt, daß er weder Runzelung noch andere Verzerrungen
erleiden kann, so daß er vollkommen glatt auf die Klebefläche 11 aufgetragen
wird. Wenn der erwärmte Film am Unterteil 18 der Walze hindurchgeht, wird
er kräftig gegen die Klebefläche 11 angedrückt, wodurch eine Kalanderwirkung
zustande kommt, die zwischen Virtylharzfolie 4 und Klebstoff 11 vorhandene
Luftteilchen entfernt. Da Folie 14 und Klebstoff 11 beide warm, weich und
empfänglich sind, haften sie durch den Druck der erwärmten Walze 13 fest
aufeinander. Die Druckwalzen werden vorzugsweise auf eine Temperatur von 120 bis
150' C gebracht und am besten so eingestellt, daß sie einen Druck von etwa
3,5 kg/cm? ausüben.
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Nach Verlassen der Druckwalzen kann das Band der natürlichen Kühlung
überlassen werden. Die Folie wird durch dieses Verfahren gleichmäßig mit dem Stahlband
verbunden und haftet so fest an ihm, daß das Band erheblichen mechanischen Beanspruchungen,
wie Stanzen, Falten, Wellungen und bzw. oder Biegungen, unterzogen werden kann,
ohne daß das Haftvermögen zwischen Kunststoff und Metall im geringsten leidet.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,
bei welcher ein Metallband 20 in fortlaufender Bewegung durch eine Reihe 21 von
infraroten Lampen erwärmt wird. Das Metallband 20 wird im erwärmten Zustand zwischen
die erwärmten Druckwalzen 22 geführt. Hier wird der Klebstoff auf beide Flächen
des Stahlbandes in Gestalt eines Filmes 23 aufgetragen, wobei er von einer
Rolle 24 abläuft. Der Film 23
besteht aus einem Mischpolymerisat aus Vinylchlorid
und Virtylac:etat mit einem geringen Zusatz von Maleinsäureanhydrid, dam die gleiche
Gewichtsmenge Acrylonitril-Butadien-Kautschuk beigegeben wurde. Der Klebefilm
23
wird im freien Raum 25 zwischen Druckwalze 22 und Stahlband 20 und
im Gleichlauf zu einer Vinylharzfolie 26
geführt, so daß beide Materialien
durch Hitze und Druck der Walzen mit dem Stahlband vereinigt werden, genau wie es
an Hand von Fig. 1 beschrieben worden ist.
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Nachstehende Ausführungsbeispiele beschreiben das erfindungsgemäße
Verfahren in ausführlicher Weise. Die angegebenen Mengen sind Gewichtsteile. Beispiel
Die gereinigten Stahlbänder werden
5 bis
10 Sekunden mit 100/,iger
Salpetersäure behandelt, gespült, getrocknet und dann mit einem Klebstoff folgender
Zusammensetzung überzogen:
Methyl-isobutyl-keton .................. 21 bis
23 |
Toluol ................................ 13 bis
15 |
Propylenoxyd ......................... 3 bis
5 |
Äthylacetat ........................... 12 bis 14 |
Das so überzogene Metall durchläuft dann eine Heizzone, um das Lösung mittel des
Klebstoffes zu entfernen und das Metall auf
160' C zu erwärmen. Das erwärmte
Metall läuft danach sofort zwischen auf 120'
C erwärmte Walzen zugleich mit
den Polyvinylchloridbändern.
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Der Kunststoffstreifen kann der folgenden Zusammensetzung entsprechen:
Die Stärke der Deckschicht beträgt ungefähr
225 #L, wobei
25 &t
dem Klebstoff und 200,u der Vinylharzfolie zukommen. Die Folie hat eine genügende
elektrische Durchschlagfestigkeit, wie aus einer Prüfung mit 20
000 Volt
liervorgeht, wobei kein Durchschlag beobachtet wurde. Die Proben des überzogenen
Bleches wurden gewellt, gebogen, gestanzt und verdreht, ohne den geringsten Riß
im Film herbeizuführen. Es sind ähnliche Ergebnisse mit den folgenden Materialien
erzielt worden, nämlich mit durch Sandstrahl, Phosphorsäure und Eisenphosphat behandeltem
Stahl, mit durch Phosphorsäure behandeltem Aluminium, mit 109,/,iger Salzsäure behandeltem
Kupfer und mit Phosphorsäure behandeltem galvanisiertem Stahl.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verklebenden thermoplastischen
Vinylharzfolien umfassen nicht nur Polyvinylchlorid als solches, sondern auch durch
verschiedene Zusätze modifiziertes Chlorid, z. B. durch Mischpolymerisierung mit
Vinylidenchlorid bzw. Acetat oder durch Zusatz von Mischpolymerisaten von Butadien
und Acrylonitril modifizierte Vinvichloridpolymerisate. Die Vinylchloridfolie wird
zumeist plastifiziert, doch kann auch eine Folie ohne oder mit nur geringem Zusatz
eines Weichmachers ebenso verwendet werden.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Verklebungen
ist, daß das lamellierte Material aus Vinylharzfolie und Metall eine niedrigere
Bruchgrenze als eine nicht gebundene Kmiststoffolie aufweist und außerdem wegen
des fest anhaftenden Metalls eine größere Festigkeit aufweist. Es wurde weiter festgestellt,
daß bei dem Metallvinylmaterial mit einer höheren Verzerrtemperatur als mit einer
unabgestützten Vinylfolie gerechnet werden kann.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man ein Produkt herstellen,
das wegen seiner erheblichen Haftfestigkeit in bezug auf seine Fähigkeit, sich nachträglich
profilieren zu lassen, einzig in seiner Art ist, zur Herstellung ei-nes Produktes,
das sich nachträglich ziehen läßt. Abänderungsprodukte, die zum Erzielen von
be-
sonderen Eigenschaften in den Klebstoff eingeführt werden können, sind:
1. Flüssige oder feste chlorierte Biphenylharze. 2. Nitrylkautschuk.
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3. Teilweise hvdrolisierte Mischpolymerisatliarze aus Polyvinylchforid
und Polyvinylacetat.
4. Darch sikkative und nicht sikkative Ole
umgeänderte Alkydharze.
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5. Deckende Füllstoffe wie TitaTidioxyd, Chromoxyd u.
a. in.
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6. Unwirksame Füllstoffe wie Glimmer, Kieselerde, Talk usw.
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Derart zusammengesetzte Klebstoffe kleben die verschiedensten mit
Pigmenten, Farben, Weichmachern oder Stabilisatoren versetzten Polyvinvlchloridfolien.
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Das hohe Haftvermögen, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt
wird, kann z. B. auf nachstehende Weise bewiesen werden: Ein Stahlblechstreifen
wird nach diesem Verfahren überzolgen, wobei jedoch ein Ende des Streifens vorher
auf einer Länge von etwa. 5 cm von einer Zelluloseacetatwicklung od. d7,1.
abgedeckt wird, so daß ein Ende der Folie zwecks Haftfähigkeitspräfung frei abgehoben
werden kann. Es werden dann auf einer Schneidebank Län-Sschnitte mit einem scharfen
Messer durch den Film hindurch bis gegen die Stahloberfläche auf der gesamten Länge
des Streifens in Abständen von 25 mm gemacht. Das freie Ende des Filmes und
das freie Ende des Stahlstreifens werden in gegenüberliegenden Backen einer »Scott#(-Zugfestigk-eitsprüfungsmaschine
eingeklemmt, wobei der Film 180'
rückwärts gebogen wird. Während der Prüfung
wächst der gegenseitige Abstand der Backen mit einer Geschwindilgkeit von
5 cm/min, und die Prüfung wird fortgesetzt, bis der Film entweder reißt oder
auf einer Länge von 75 mm vom Blechstreifen abgerissen wird. Bei einem nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Muster mußte eine Kraft von 1.2 kg
ausgeübt werden, um den Film vom Stalilblech abzutrennen, während bei den besten
nach den üblichen Verfahren hergestellten Mustern eine Zugkraft von weniger als
2 kg bereits genügt, um den Film abzureißen.
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Zum weiteren Nachweis dieser bemerkenswerten Haftfestigkeit möge der
extreme Verzerrungsgrad gelten, dein die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände
ausgesetzt werden dürfen. Es kann z. B. ein erfindungsmäßig lamellierter Streifen
ohne weiteres 180' herumgebogen werden. Dies kann derart ausgeführt werden,
daß der Rand des Streifens zwischen den Backen einer Bie,gepresse gelegt wird, wobei
die obere Backe den Streifen fest gegen die untere Backe verklemmt.
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Die obere Backe wird zurückgeschoben und der Streifen auf die untere
Backe ausgebreitet, um gleich welche verlangte Fugentiefe zu erzielen. Die Fuge
wird dann teilweise dadurch gebildet, daß man die untere Backe mit Gegengewicht
um einen 135'-Bogen herumschwenkt, wobei der Rand des Streifens zwangsmäßig Über
die Backe gebracht wird, bis dieser Rand einen 45'-Winkel mit den Streifen bzw.
einen 135'-Winkel von seiner ursprünglichen Horizontallage aus bildet. Die Fuge
wird C z
dann endgültig ausgebildet, indem der teilweise gebggene Rand wieder
zwischen die Backen gelegt wird, wobei die Biegung weiter durchgeführt wird, bis
der Rand ganz nach unten gebogen ist, d. li. in einem Winkel von
180'.
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Es ist einleuchtend, daß dies eine äußerst strenge Biegeprobe darstellt,
und trotzdem erleidet der Probestreifen nicht den geringsten sichtbaren Schaden
dabei, da weder Risse, Runzelung noch Abtrennung des Filmes stattfinden. Ein gleicher,
nach den üblichen Methoden hergestellter Streifen unterliegt dahin-egen schon bei
viel leichteren Haftfestigkeitsproben.
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Die Umfangsverminderung eines Leitungsrohrendes nach dem sogenannten
»Faltverfahren"( kann mit einem erfindungsmäßig überzogenen Blech ohne Schaden erfolgen.
Es wird dabei derart vorgegangen, das man das Rohrende mehrmals zwischen einen Satz
gezahnter Walzen führt, deren Zähne derart abgestuft siii-id, daß sie-nach Art eines
Zahnradpaares ineinandergreife--i. Der Druck der Oberwalze zwingt das Metall, in
die Zahnlücken der Unterwalze hineinzudringen, s3 daß in demselben eine Reihe Kelilei
entsteht. Auch gegen eirie solche Bearbeitung ist das erfindungsgemäß hergestellte
Metallblech vollkommen widerstandsfähig, denn min merkt weder Risse im Film noch
Abtrennung desselbeTi.
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Tatsächliche Proben aus der Werkpraxis haben den Nachweis erbracht,
daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überzolgenen Bleche sämtliche in der
Massenherstellung von Behältern aus Stahl am laufenden Band vorkommende Arbeitsgänge
ohne weiteres ertragen. Diese 0
Herstellung von Stahlbehältern bedingt sehr
strenge Beanspruchungen des Werkstoffes infolge der mannigfaltigen Bearbeitung wie
Stanzen, Prägen, Formgebung der Böden, Herstellung der Hauptbestandteile, Bördeln
der Bodenränder usw.
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Mit den erfindungsmäßig hergestellten Blechen kann man ohne weiteres
Eintiefungen von 45 mm Durchmesser und 35 mm Tiefe herstellen, ohne daß der
Film zerreißt oder seine Haftfestigkeit einbüßt. Die nach den üblichen Verfahren
hergestellten überzogenen Bleche würden gegen derartige Beansprachungen nicht wider-CD
c
standsfähi- sein. C