DE1909755A1

DE1909755A1 - Verfahren zur Herstellung von Verklebungen

Info

Publication number: DE1909755A1
Application number: DE19691909755
Authority: DE
Inventors: Lagally Dr-Ing Habil Hartmut; Zorn Dipl-Ing Max
Original assignee: ISAR CHEMIE GmbH
Current assignee: ISAR CHEMIE GmbH
Priority date: 1969-02-27
Filing date: 1969-02-27
Publication date: 1970-09-10
Also published as: DE1909755B2; NL7002784A; AT309636B; CH535122A; BE746662A; FR2037440A5; ES376735A1; GB1307937A

Description

26. Februar 1969 D^:pl.-Chem. Dr. M. Wollib Dr. Wallis/Hn/P. 1127.

Vtrti· κ ngj!"-trs^Tji*^r Patentingenieur
4619 Hern

Waldsircül'u 1909755

ISAR-CHEMIE GMBH 8000 MÜNCHEN 9

Verfahren zur Herstellung von Verklebungen

Die Herstellung von Verbundmaterialien aus zwei oder mehreren flächigen Materialien (Folien, Tafeln, Platten) mittels Verklebung ist bekannt. Dabei werden als Klebstoffe verwendet: in Wasser gelöste Natur- und Kunststoffe oder in Wasser disgergierte Kunstharze, in Lösungsmitteln geiöste Natur- und Kunstharze und Natur- oder Kunstkautschuk, lösungsmittelhaltige und -freie Mehrkomponentensysteme sowie im Schmelzfluß aufgetragene Kunststoffe bzw. Natur- und Kunstharze und Mischungen von solchen.

Diese Verfahren haben verschiedene schwerwiegende Nachteile. Die Anwendung von wässrigen Systemen ist nur dort möglich, wo mindestens eine Seite saugfähig ist. Damit kann es dann bei Verwendung von durch Wasser quellbaren Materialien wie Holz und Holzwerkstoffe, Leder etc. zu Anquellungen und nachfolgend zu Schwindungen und damit zu unruhigen Sichtflächen kommen.

Die Verwendung von lösungsmittelhaltigen Klebstoffen hat neben den bekannten allgemeinen Nachteilen wie Explosionsgefahr und Gesundheitsschädlichkeit auch kiebtechnische Schwierigkeiten. So führt zu kurze Abtrocknung der eingestrichenen Flächen beim Vorliegen lösungsmit-

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telundurchlässiger Stoffe zum Einschluß von Lösungsmitteldampf (Blasenbildung der Sichtfläche). Bef weit fortgeschrittener Trocknung um solche Blasenbildung zu vermeiden - kann die Klebrigkeit der KIeberoberflache stellenweise bereits zu gering sein für die Verbindung der beiden Klebstoff-Filme, was wiederum zu Blasenbildungen der Oberflächen bzw. Sichtflächen führt. Gerade in diesem Fall spielt dann die Größe der zu verbindenden Flächen eine sehr wichtige Rolle.

Die Verwendung von Schmelzkiebern erfordert Wärmeenergie. Große Flächen können wegen der kurzen "offenen Zeit» nur schwer verarbeitet werden. Die Verbindung von flächigen Halbzeugen ist so nur dort möglich, wo wenigstens ein flexibles Element mit verwendet wird. Hierbei darf nur ein Zweischichtverbund vorliegen oder ein dreiteiliges Verbundsystem, bei dem die beiden Außenflächen f»exibe! sind.

Lösungsmittelhaltige Mehrkornponenten-Klebstoffe können - von den schon genannten prinzipiellen Nachteilen des Lösungsm»ttelgeha!tes abgesehen - bei zu kurzer Abtrocknung des Käebstoffes zu Blasenbildungen führen. Mit dem Fortschreiten der Reaktion verdickt der Klebstoff bis zur Unverarbeitbarkeit, dfe LösungsmitteSabgabe wird durch die steigende Viskosität langsamer, das Benetzungsvermögen geringer. Eindringtiefe und Adhäsion verändern sich, da während der Verarbeitung eine ständige Veränderung der Klebelösung verlegt. Maschineller Auftrag ist schwierig, oftmals unmöglich, die zeit'ich beschränkte Verarbeitungszeit (Topfzeit) des Klebstoffes bringt Verluste.

Lösungsmittelfreie, im Gebrauchszustand mehr oder weniger flüssige Mehr komponenten -Klebstoffe zeigen oft die obengenannten Nachteile. Sie haben auch meistens den Nachteil, daß sie bei Raumtemperatur zu

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lange Härtezeiten benötigen, was bei einer längeren Topfzeit der zu verarbeitenden Mischung der Fall ist. Heißhärtung, die in kürzerer Zeit erfolgt, kann aber besonders bei Verkiebungen größerer Flächen oft wegen der Wärmeempfindlichkeit bzw. der sehr unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten der zu verklebenden Materialien nicht durchgeführt werden.

Eine sehr große Anwendungsbreite für die Herstellung von Verklebungen haben lösungsmittelfreie Polyurethansysteme. Diese werden als Mischungen aus mindestens zwei Komponenten, bei denen die eine Komponente g Hydroxylgruppen und die andere Isocyanatgruppen enthält, eingesetzt. Diese Mischungen zeigen dünnflüssige bis stark viskose Konsistenz. Die Reaktionsgeschwindigkeit solcher Gemische läßt sich katalytisch innerhalb weiter Grenzen verändern. Man ist dabei bestrebt, den Vernetzungsvorgang bzw. die Abbindung zu beschleunigen und ein längeres Pressen zu vermeiden. Damit wird jedoch die Verarbeitungszeit (= Topfzeit) weser.tüch verkürzt, !n der Praxis sah man sich daher bisher zu einem Kompromiß gezwungen, um unter brauchbaren Bedingungen arbeiten zu können«

Man hat auch versucht, die Abbindung solcher Reaktionskleber zu be- i

schleunigen, indem.man Addukte aus Polyolen und Polyisocyanaten herstellt und diese wegen ihrer viskosen Konsistenz aus Lösungen allein oder mit Poiyisoc yanatzusätzen verarbeitet. Damit müssen aber wiederum die Nachteile der lösungsmittelhaltigen Kleber in Kauf genommen wer den.

Gegenstand der Erfindung ist ein maschinelles Schnellverfahren zur Herstellung \/on Verklebungen bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur unter Verwendung von lösungsmittelfreien Reaktions-

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klebern auf Basis von Polyhydroxy!verbindungen und Polyisocyanatverbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man hochbeschleunigte Systeme verwendet und diese unmittelbar nach der kontinuierlichen Abmischung in dünner Schicht auf die zu verkäebenden Flächen aufträgt.

Gegenstand der Erfindung sind weiterhin nach diesem Verfahren hergestellte aus mindestens 2 Schichten bestehende Verbundelemente.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht ganz bewußt von der bisherigen Praxis ab und verzichtet zu Gunsten hoher Beschleunigung auf eine längere Topfzeit.

Zur Herstellung von Schäumen und ,bestimmten Elastomeren auf Polyurethanbasis sind hochbeschleunigte, Polyurethane bildende Systeme bereits verwendet worden. In die Klebtechnik haben diese Systeme jedoch bisher keinen Eingang gefunden.

Bei der maschinellen Dosierung, Mischung und Applikation solcher hochbeschleunigter Mehrkomponentenkleber wird ein wesentlicher technischer Fortschritt erreicht. Durch Auswahl entsprechender Polyisocyanate sowie entsprechender Polyester und/oder Polyäther und/ oder Polyole und/oder von Voraddukten dieser Komponenten, besonders wirksamer Beschleuniger und Modifizierungszusätze können bei Anwendung von automatischen Dosier-, Misch- und Auftragsgeräten großflächige Halbzeugplatten bzw. -tafeln auch bei Raumtemperatur in wenigen Minuten verbunden - und falls erforderlich - rascher weiterverarbeitet werden, als es bisher der FaI! ist.

Solche Mischungen sind nach den bisherigen Verfahren nicht verarbeitbar, die Topf zeiten dieser Mischungen liegen für 50 - 500 g bei 1-2

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Minuten, d. h. schon während des Einrührens der Härterkomponente verdickt der Reaktionsklebstoff sehr kräftig, so daß praktisch keine Zeit mehr für das Auftragen des Klebstoffes verbleibt.

Dagegen ergibt sich eine gute Verarbeltbarkeit eines solchen Systems, wenn die beiden Komponenten während des Auftrags vor ganges unmittelbar vor Aufbringen des Klebefilmes mechanisch, kontinuierlich in einer Kleinstmischkammer gemischt und unmittelbar danach in dünner Schicht (ca. 100 - 200 g/qm) aufgetragen werden. Auf der Oberfläche des zu verklebenden Tei'es Hegt dann ein Klebstoff-FiIm vor, der eine genügend lange "offene Zeit" besitzt, um das zu verklebende Gegenstück aufzulegen und auch auf diesem noch eine ausreichende Benetzung zu er reichen_t

3e· extrem sehne"! eingestehen Reakttcnssystemen kann gegebenenfalls durch \J$r Wendung gekühiter Klebiinge auf e;ne*- oder be "den Seiten eine Verzögerung der Reaktion der Komponenten erreicht werden.

Nach einer, durch Auswahl der Komponenten, Beschleunigung derselben, Schichtdicke des Klebefilms und Wärmeleitvermögen des Kleblings bestimmten Zelt steigt dann die Reaktionsgeschwindigkeit steil an und |

führt zu rascher Abbindung.

Bei den erfindungsgemäßen Verfahren ist es gewährleistet, daß der Klebstoff-Film in nur gering anvernetzter Form auf den Klebling zu liegen kommt und hierbei eine besonders gute Eindr'i'ngfähSgkeit und Benetzung entfaltet. Somit ist den vorhandenen Isocyanatgruppen Gelegenheit gegeben, mit der Oberfläche des Klebiings chemisch zu reagieren. Dagegen sind diese vorteilhaften klebtechnischen Eigenschaften bei bereits weiter ausreagierten Systemen, in denen schon eine fortgeschrittene Fixierung des Polyisocyanate erreicht ist, wesentlich herabgesetzt.

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Selbstverständlich hängt die Adhäsion des Klebfilmes an Oberflächen unterschiedlicher chemischer Struktur (z. B. Metall, Kunststoffe, Gummi, Asbestzement etc.) von den zur Anwendung kommenden Komponenten bzw. deren chemischer Struktur ab. Ebenso kann durch Auswahl der Komponenten der Film in bekannter Weise von hart bis weichelastisch variiert werden.

Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind gegeben bei Halbzeug-Herstellern selbst, wie bei den Verarbeitern von Halbzeugen, wie Waggonbau, Holzbau, Möbelfabrikation, Metalibau, Autoindustrie und Fertighausbau, die durch diese neue Methode die Möglichkeit haben, Verbundmaterialien spezieller Kombinationen, Grö ße und Form rationell selbst herstellen zu können.

Ferner können so auch Verbundmaterial! ien in der Leder- und Schuhfabnkation hergestellt werden. In der Schuhfabrikation kann außerdem eine wesentliche Verkürzung der Sohlenmontage—Arbeitszeiten bei gleichzeitiger qualitativer Verbesserung der Verklebung erreicht werden.

Für die erfindungsgemäßen Verbundkörper kommen beispielsweise die in Tabelle 1 aufgeführten Materialien in Betracht.

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	TABELLE 1	1909755	Unterteil
Oberteil	Mittelteil oder	(Dekorschicht)
(Dekorschicht)	Untertei I
	(Füllschicht
	Trägerschicht)	Möbel-Lackfolie
Möbel-Lackfolie	Holz- oder	oder ohne
(PVC, Polystyrol)	Holzwerkstoff	Metallfolie
Metallfolie	Holz, Holzwerkstoff,	oder -blech
oder -blech	Hartschaum, Glas	oder ohne
	fasermatte, Steinwolle	Schichtstoffplatte
Schichtstoffplatte	Holz, Holzwerkstoff,	oder Metall
	Hartschaum, Glas-

fasermatte, Steinwolle, oder ohne Zementasbest, Kork, PVC-Hart, -Weich

Glasfaserverstärktes Hartschaum Glasfaserverstärkter

Polyester Holz bzw. Holzwerkstoff Polyester und

Glasfaserverstärktes Metall Epoxidharz

Epoxidharz " oder ohne

Zementasbest (oder ä.)

Hartschaum expand. Kork

ferner für Lederfabrikation: Wei ch-PVC-Deckf ο I i e ferner für Schuhfabrikationt

Schaf tmaterial ien: Wei ch-PVC Leder POromere

Zementasbest oder ohne

Spalt leder

Sohlenmaterialien: Wei ch-PVC Leder Gummi

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Beispiet

Mittels einer automatischen Dosier-, Misch-und Spritzapparatur üblicher Bauart mit Kleinstmischkammer werden kontinuierlich Komponente A und B gemischt und in einer Dicke von ca. 1OOg/qrn auf eine Aluminium-Platte (100 χ 250 cm) versprüht.

Komponente A

Gewschtsteile

44,53 45,00 10,70 9,50

8,30 2,70 0,24 0.03

	Hydroxy i g ruppen- Öehalt	Viskosität (cPs)
verzweigtes Polyol	1,6 - 1,8 %	475 - 625
verzweigter Polyether	ca. 11,5%	650 £ 100
verzweigter Polyester	ca. 6, 5 %	400 - 50
Molekularsieb in Rizinusöl angepastet
1,4 Butandiol
Aminoalkohol
Triäthylendiamin
Dibutylzinndi laurat

121,00

Komponente B

Gewichtsteile

48,	00
10,	00
²¹I	00

aromat. Diisocyanat aromat. Diisocyanat Toluylendiisocyanat

NCO-Gehalt	Viskosität
	(cPs)
ca. 30 %	130-25
ca. 30 %	* 30
ca. 48 %	3

79,00

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Die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Mischung führt bei Abmischung von Hand zu folgenden Topfzeiten:

5 g Mischung - 65 Sekunden

50 g Mischung — 60 Sekunden

100 g Mischung - 55 Sekunden 250 g Mischung - 55 Sekunden 500 g Mischung — 55 Sekunden

Am Ende eines Mi sch Vorganges von 1 Minute ist die Mischung also bereits so stark verdickt, daß sie nicht mehr weiter verarbeitbar ist. Hingegen ist aber der auf die Aluminium-PJatte aufgesprühte Klebstoff in der Lage, noch nach bis zu 20 Minuten eine aufgelegte glasfaserverstärkte Polyester-Platte ausreichend zu benetzen und zu binden.

Mittels des Spritzauftrages können ca. 1,5-2 qm Ptattenf lache pro Minute beschichtet werden, so daß die nicht beschichtete glasfaserverstärkte Kunststoff-Platte bereits 2 Minuten nach Beschichtungsbeginn auf die klebstoff tragende Alu-Platte gelegt werden kann. Es liegt dann eine maximale "offene Wartezeit" von ca. 2 Minuten vor. Nach einem ca. 30 Minuten währenden Fixierdruck (Größe des Fixierdruckes entsprechend Eigenspannung der Flächen) kann das Verbundsystem aus der Presse genommen und weiterverarbeitet bzw. ohne Druck gelagert werden.

Verklebungen mit verschieden langer "offener Wartezeit" führen zu folgenden Ergebnissen;

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TABELLE 2

verklebt nach: Scherfestigkeit nach

("offene Zeit") 24 Std. Lagerung

1 Min. 48 kp/qcm Adhäs Ions bruch an dem

aufgelegten GUP

2, 5 Min. 44 kp/qcm »

3 Min. 42 kp/qcm "

7, 5 Min. 33 kp/qcm "

10 Min. 32 kp/qcm "

12, 5 Min. 26 kp/qcm "

15 Min. 21,2 kp/qcm "

20 Min. 16, 3 kp/qcm "

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Claims

19Q97&5 „ ti _ Pa ten ta ns ρ ruche

1. Maschinelles Schnellverfahren zur Herstellung von Verklebungen bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur unter Verwendung von lösungsmittelfreien Reaktionsklebern auf Basis von Pol yhydroxyl verbindungen und Polyisocyanatverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man hochbeschleunigte Systeme verwendet und diese nach der kontinuierlichen Abmischung in dünner

Schicht auf die zu verklebenden Flächen aufträgt. ™

2. Aus mindestens 2 Schichten bestehende Verbundelemente, hergestellt durch ein maschinelles Schnellverfahren zur Herstellung von Verklebungen bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur unter Verwendung von lösungsmittelfreien Reaktionsklebern auf Basis von Pol yhydroxyl verbindungen und Polyisocyanatverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man hochbeschleunigte Systeme verwendet und diese nach der kontinuierlichen Abmischung in dünner Schicht auf die zu verklebenden Flächen aufträgt.

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