DE1092145B

DE1092145B - Klebemittel und Verfahren zum Verkleben von Vinylfolien mit Blechen mit Hilfe dieses Klebemittels

Info

Publication number: DE1092145B
Application number: DEP14451A
Authority: DE
Inventors: Rene Palmers
Original assignee: Phenix Works SA
Current assignee: Phenix Works SA
Priority date: 1955-06-16
Filing date: 1955-07-09
Publication date: 1960-11-03
Also published as: CH348899A; LU33680A1

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.

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.
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.
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.
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.
3. Teilweise hvdrolisierte Mischpolymerisatliarze aus Polyvinylchforid und Polyvinylacetat. 4. Darch sikkative und nicht sikkative Ole umgeänderte Alkydharze.
5. Deckende Füllstoffe wie TitaTidioxyd, Chromoxyd u. a. in.
6. Unwirksame Füllstoffe wie Glimmer, Kieselerde, Talk usw.
Derart zusammengesetzte Klebstoffe kleben die verschiedensten mit Pigmenten, Farben, Weichmachern oder Stabilisatoren versetzten Polyvinvlchloridfolien.
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.
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.
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'.
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.
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.
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.
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

Claims

- PATENTANSPRÜCHE: 1. Klebemittel für ein Verfahren zum Aufbrinalen von Vinylharzfolie auf Bleche, wobei auf die zu bedeckende Blechoberfläche ein thermoplastisches Klebemittel aufgebracht und das Blech mit dem Klebemittel erwärmt sowie darauf die Folie aufgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Mischung aus a) einem durch eine kleine Menge von Maleinsäureanhydrid modifizierten Mischpalymeren aus Vinylchlorid und Vinylacetat, b) Polymethacrylsäure-batylester, c) Polymethacrvisäure-isobutylester besteht.
2. Für das Klebemittel nach Anspruch 1 besonders geeignetes Verfahren zum Aufbringen von Vinylfolie auf Bleche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung bei einer Temperatur von ungefähr 163' C durchgeführt und das Aufpressen mittels Walzen bei einem Preßdruck von etwa 5 bis 10 kg/CM2 vorgenommen wird. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff (11) entweder im plastischen oder flüssigen Zustand durch Anstrich mit der Bürste, Eintauchen, Verdampfen oder auf irgendeine andere Weise angebracht und die mit Klebstoff (11) überzogene Metallfläche (10) in eine Heizzone eingebracht wird, deren Temperatur der Erweichungstemperatur des Klebstoffe3 (11) entspricht, und daß die nicht abgestützte Vinylharzfolie (14) auf die so vorbereitete überzogene Metallfläche (10) aufgebracht wird, nachdem zunächst mindestens die Kontaktfläche der Vinylharzfolie (14) mit dem Klebstoff (11) durch eine geeignete Temperaturerhöhung weich gemacht wurde. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfläche (29) zunächst auf die Erweichun stemparatur des Klebstoffes (23) bzw. der Überzug-Vinylharzfolie (26) erwärmt wird und ein Kleb3toffilm (23) und eine denselbm1 über-Ialgerte Vinylharzfolie (26) gleichzeitig auf die vorerwärmte Metallfläche (29) angebracht werden, nachdem beide Materialien, entweler einzeln oder zusammen, genügend erweicht worden sind, wob3i sie beide auf die Metallfläche (20) aufgetragen werden, und zwar durch Gesamteinwirkung einer leichten Spannung und eines Druckes, welche derart bemessen sind, daß die Filme sich bei vollkommenem Luftabschluß glatt an die Metallfläche anschmiegen. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem thermoplastischen Klebstoff (11) überzogene Metallstreifen (10) auf eine Temperatur von 95 bis 230' C erwärmt und die Vinylharzfolie (14) auf die so überzogene und vorerwärmte Metallfläche (10) aufgetragen wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekepnzeichnet, daß die Vinylharzfolie (14) bis zur Erweichung auf eine Temperatur von 120 bis 150'C erwärmt und in diesem Zustand auf die mit vorerwärmtem Klebstoff (11) überzogene Metallfläche (10) aufgetragen wird. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anbringen der Folie (14) auf die überzogene und vorerwärmte Metallfläche (10) ein Druck in der Größenordnung von 3,5 kg/CM2 angewendet wird. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vinylharzfolie (14) laufend auf die Oberfläche eines Metallstreifens (10) aufgetragen und diese gleichzeitig mit dieser Folie weiterbewegt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 696 035; österreichische Patentschrift Nr. 177259; schweizerische Patentschrift Nr. 274045; französische Patentschriften Nr. 873 173, 862 683; USA.-Patentschriften Nr. 2 614 954, 2 341398.