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Verfahren zum Verkleben von Gegenständen mit Hilfe von Polyamiden
Es ist bekannt, daß lineare Polyamide als Klebemittel zum Verbinden verschiedener
Materialien herangezogen werden können. Dabei werden meist alkohollösliche Mischpolyamide
oder alkohollösliche Polyamide mit Seitenketten, teilweise auch lösliche, lineare
N-Methylolpolyamide verwendet. Solche Verklebungen sind weder gegen Lösungsmittel
noch gegen heißes Wasser beständig.
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Es ist weiterhin bekannt, Flächen, zwischen denen eine Polyamidfolie
eingelegt ist, durch Schmelzen der Folie unter Druck zu verkleben.
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Nach einem anderen Verfahren kann die Polyamide verklebung auch aus
polyamidbildenden Stoffen, z. B. adipinsaurem Hexamethylendiamin und ähnlichen Verbindungen,
unmittelbar zwischen den zu verklebenden Flächen bei einer für die Polyamidbildung
genügend hohen Temperatur und langer Reaktionszeit hergestellt werden.
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Es wurde nun gefunden, daß man Gegenstände auf einfache Weise mit
Hilfe von Polyamiden dadurch verkleben kann, daß die Polyamide beim Verkleben zwischen
den zu verklebenden Flächen nach den Verfahren der alkalischen Polymerisation aus
monomeren Lactamen gebildet werden. Die Polyamide haften dadurch so gut an den Flächen,
daß Verklebungen hoher Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen
Polyamidlösungsmittel erhalten werden.
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Die Lactame können nach den an sich bekannten Verfahren der alkalischen
Polymerisation mit und ohne Zusatz von Aktivatoren polymerisiert werden. Diese Verfahren
können abgewandelt werden, so daß es möglich ist, alle im Temperaturbereich der
Polymerisation stabilen Materialien miteinander zu verkleben, wenn diese, den allgemeinen
Erfordernissen der alkalischen Polymerisation entsprechend, einen höchstens sehr
geringen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen.
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Man kann bis zu einer Temperatur von mindestens 150"C stabile Materialien,
wie z. B. Fasermaterial, Holz, Kunststoffe, Metalle, Glas, keramisches Material
usw., auf folgende Weise verbinden: Die zum Verkleben vorgesehene Lactammenge wird
etwa halbiert und geschmolzen. Die eine Hälfte wird mit einem Alkaliträger, die
andere mit einem Aktivator versetzt und beide Schmelzen getrennt auf die zu verklebenden
Flächen aufgebracht. Anschließend werden die Flächen leicht gegeneinandergedrückt.
Die Polymerisation des Lactams tritt nach Vermischen beider Lactamschichten innerhalb
von etwa 2 Minuten ein.
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Beide Teile sind dann sehr fest miteinander verklebt.
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Zusätzliches Erwärmen zum Auslösen oder Weiterführen der Polymerisation
ist im allgemeinen nicht nötig, kann aber bei Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit
von Vorteil sein. Ebenso ist es im allgemeinen nicht notwendig, die zum Verkleben
vorgesehenen Materialien vorzuheizen
oder unter einem Schutzgas zu arbeiten. Beides
kann jedoch gegebenenfalls von Nutzen sein.
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Nach dem gleichen Prinzip lassen sich Sicherheits-und Schichtgläser
herstellen. Hierbei werden vorteilhaft solche Lactammischungen verwendet, die eine
durchsichtige, klare Polyamidzwischenschicht bilden.
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Es ist auch möglich, zwischen die zu verklebenden Materialien eine
Lactamschmelze zu bringen, die bereits Aktivator und Alkaliträger enthält. Durch
Wärmezufuhr von außen wird die Polymerisation eingeleitet und das Material verklebt.
Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut zum Verkleben von Materialien mit
hoher Wärmeleitfähigkeit und bietet auch die Möglichkeit, dickere Polyamidzwischenschichten
zu erzeugen sowie Unebenheiten in den zu verklebenden Flächen auszugleichen.
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Auch Faser- und Gewebematerial läßt sich in mehreren Schichten gut
verkleben, wenn es mit der Lactamschmelze getränkt und zwischen Metallplatten oder
Walzen unter leichtem Druck erhitzt wird. Um ein Ankleben der Andruckplatten zu
verhindern, können diese z. B. mit Folien beschichtet sein.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, die alkalihaltige Lactamschmelze
auf die eine Fläche, den Aktivator hingegen gelöst oder ungelöst auf die andere
Fläche aufzutragen. Die Polymerisation und damit das Verkleben beider Flächen setzt
ein, sobald diese zusammengedrückt werden.
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Die Anwendung von Druck empfiehlt sich dort, wo zwischen den glatten
Flächen sehr dünne Klebschichten gewünscht werden, z. B. bei Schicht- oder Sicherheitsgläsern
oder bei Gegenständen mit rauher oder poriger Oberfläche oder, um eine möglichst
innige Benetzung durch die Schmelze zu erreichen, bei Faser- und Gewebematerial.
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Für das neue Verfahren lassen sich alle zur alkalischen Polymerisation
geeigneten Lactame oder deren Gemische heranziehen, vorzugsweise jedoch Caprolactam,
Capryllactam, Önanthlactam und Laurinlactam oder deren Gemische.
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Als Alkaliträger können Alkalilactamverbindungen, Alkalialkoholate
oder andere Alkali- oder Erdalkaliverbindungen, wie z. B. Natriumhydroxyd, Natriumamid,
Natriumcarbonat usw., verwendet werden.
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Als Aktivatoren können die als solche bei der alkalischen Polymerisation
üblichen Verbindungen verwendet werden, z. B. Derivate anorganischer Säuren, Carbodiimide,
Isothiocyanate, Isocyanate und Cyanamide, sowie auch substituierte Harnstoffe, Thioharnstoffe,
Guanidine und Urethane.
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Auch können den Lactamschmelzen Vernetzungsmittel, Füllmittel, Pigmente
und Farbstoffe, Aufheller, Stabilisatoren oder Lösungsmittel zugesetzt werden. Manchmal
ist es vorteilhaft, dieses neue, polymerisierende Verkleben unter Zusatz von Treibmitteln
durchzuführen, wodurch geschäumte Verklebungen entstehen.
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Werden den Lactamen beim Verkleben Vernetzungsmittel zugesetzt, so
entstehen Verklebungen aus Polyamiden, die in konzentrierter Schwefelsäure, Ameisensäure,
Kresol oder anderen polyamidlösenden Agenzien unlöslich sind, die teilweise erst
bei Temperaturen über 2700 C schmelzen und sich durch große Härte und Wärmefestigkeit
auszeichnen.
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Sehr elastische Verklebungen werden erhalten, wenn beim Verkleben
Mischungen aus verschiedenen Lactamen polymerisiert werden. Auf diese Weise kann
man z. B.
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Stahlblechfedern so verkleben, daß auch die Klebestellen Schwingungen
verschiedener Art standhalten.
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In den folgenden Beispielen werden Gewichtsteile angegeben.
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Beispiel 1 Schmelze besteht aus 250Teilen Capryllactam, in denen
3 Teile Natriummethylat aufgelöst sind, und hat eine Temperatur von 1500C.
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Schmelze B, die dieselbe Temperatur hat, besteht aus 200 Teilen Capryllactam,
50 Teilen Caprolactam, 20 Teilen Bis-(capryllactam-N-carbonsäure)-hexamethylendiamid-t,6.
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Die zwei zu verklebenden Flächen werden getrennt mit Schmelze A bzw.
B beschichtet und unter leichtem Druck zusammengehalten. Die Flächen sind nach etwa
30 Sekunden fest verklebt.
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Beispiel 2 Eine Schmelze von 135 Teilen Caprolactam und 65 Teilen
Capryllactam, die 3,75 Gewichtsprozent Caprolactamkalium enthält, sowie eine Schmelze
aus 250 Teilen Capryllactam und 20 Teilen Bis-(capryllactam-N-carbonsäure)-hexamethylendiamid-t,6
werden in offenen Gefäßen auf 900C erwärmt. Zwei Metallbleche werden auf 1800 C
vorgeheizt, das eine in die zuerst genannte, das andere in die andere Schmelze eingetaucht.
Die auf diese Weise beschichteten Bleche werden leicht aufeinandergedrückt. Das
Verkleben ist in etwa 2 Minuten beendet.
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Beispiel 3 Zwischen zwei zu verklebenden Flächen wird eine Schmelze
aus 400 Teilen Caprolactam, 660 Teilen Capryllactam, 4 Teilen Natriummethylat und
16 Teilen Bis-(capryllactam-N-carbonsäure) -hexamethylendiamid-l ,6, deren Temperatur
90° C beträgt, eingebracht. Dann werden die Lactame der Klebeschicht durch Erhitzen
auf 150 bis 170"C polymerisiert.
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Das in weniger als einer Minute entstandene Polymerisat verklebt
die Flächen sehr fest miteinander.