DE19922018A1 - Mehrkomponentenkleber und Vorrichtung zum Kleben mit einem solchen Mehrkomponentenkleber - Google Patents
Mehrkomponentenkleber und Vorrichtung zum Kleben mit einem solchen MehrkomponentenkleberInfo
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Abstract
Es wird ein Mehrkomponentenkleber mit wenigstens zwei reaktionsfähigen Mono-, Di-, Oligo- oder Polymerkomponenten, von denen wenigstens eine in wenigstens einem Lösungsmittel gelöst ist, vorgeschlagen, wobei das Lösungsmittel flüssiges oder überkritisches Kohlendioxid (CO¶2¶) ist. Durch die Verwendung vom komprimiertem bzw. flüssigem oder überkritischem CO¶2¶ können einerseits flüssige, häufig toxische und entflammbare organische Lösungsmittel substituiert werden, andererseits ist das Lösevermögen von flüssigem oder überkritischem CO¶2¶ durch Variation der Parameter Druck und Temperatur steuerbar und somit der Kleber leicht dosierbar. Ferner wird eine Vorrichtung zum Kleben mit einem solchen Mehrkomponentenkleber vorgeschlagen.
Description
Die Erfindung betrifft einen Mehrkomponentenkleber mit
wenigstens zwei reaktionsfähigen Mono-, Di-, Oligo- oder
Polymerkomponenten, von denen wenigstens eine in wenig
stens einem Lösungsmittel gelöst ist, und eine Vorrich
tung zum Kleben mit einem solchen Mehrkomponenten.
Mehrkomponentenkleber sind insbesondere in Form von
Zweikomponentenklebern bekannt. Sie bestehen einerseits
aus reaktiven Mono-, Di- oder Oligomeren, andererseits
aus Härtern, die jeweils als separate Komponenten bevor
ratet sind und unmittelbar vor der Benutzung gemischt
werden. Ferner sind aus Mischungen von polymerisierbaren
Komponenten und inaktiven Härtern bestehende Zweikompo
nentenkleber bekannt, wobei die Härter unmittelbar vor
der Benutzung, z. B. durch Wärmeenergie, aktiviert werden.
Während die reaktiven Mono-, Di- oder Oligomere meist
flüssig oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst
sind, liegen die Härter häufig in fester Form, z. B.
partikelförmig vor.
Um das Adhäsionsvermögen von Mehrkomponentenklebern zu
erhöhen und insbesondere großflächige Fügeteile vollstän
dig benetzen zu können, werden entweder einer Komponente,
beiden Komponenten bzw. - im Falle eines mehr als zwei
Komponenten aufweisenden Mehrkomponentenklebers - allen
Komponenten vor dem Vermischen organische Lösungsmittel
zugesetzt, oder es werden ein organisches Lösungsmittel
vorgelegt und die jeweiligen Komponenten des Klebers in
dieses eingemischt. Nachteilig hierbei ist einerseits,
daß die flüssigen, häufig toxischen und entflammbaren
organischen Lösungsmittel ein erhöhtes Umwelt- und Si
cherheitsrisiko darstellen, andererseits verzögern sie
die Aushärtezeit des Klebers, da sie sich nur langsam
verflüchtigen und die Endfestigkeit des Klebers erst nach
vollständiger Verflüchtigung der Lösungsmittel erreicht
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrkom
ponentenkleber der eingangs genannten Art vorzuschlagen,
welcher die Verwendung flüssiger, organischer, häufig
toxischer und entflammbarer Lösungsmittel entbehrlich
macht und darüber hinaus kürzere Aushärtungszeiten bei
einem erhöhten Adhäsionsvermögen aufweist. Sie ist ferner
auf eine Vorrichtung zum Kleben mit einem solchen Mehr
komponentenkleber gerichtet.
Der erste Teil dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit
einem Mehrkomponentenkleber der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß das Lösungsmittel flüssiges oder
überkritisches Kohlendioxid (CO2) ist.
Die Verwendung von überkritischem CO2 als Lösungs-
und Extraktionsmittel ist bekannt. Überkritisches CO2
wird beispielsweise zur Extraktion von Feststoffen (SFE,
supercritical fluid extraction) eingesetzt. Die DE 44 06 899 A1
beschreibt ein Verfahren zur Dekontamination von
Böden, die mit militärischen Schadstoffen, wie Explosiv
stoffen, Treibladungspulvern, Raketenfesttreibstoffen,
pyrotechnischen Sätzen oder flüssigen Treibmitteln,
kontaminiert sind, wobei die Schadstoffe mit überkriti
schem CO2 als Lösungsmittel gegebenenfalls in Mi
schung mit organischen Lösungsmitteln aus dem Boden
extrahiert und anschließend chemisch zersetzt werden.
Überkritisches CO2 wird weiterhin als Matrixflüssig
keit zur Durchführung chemischer Reaktionen, z. B. zur
Durchführung von Polymerisationen (DE 36 09 829 A1, US 5 663 237)
verwendet. Die bekannten Verfahren konnten der
Fachwelt bislang jedoch keine Anregung zur Lösung des der
Erfindung zugrundeliegenden Problems geben.
Der Einsatz von überkritischem Kohlendioxid als inertem
Lösungsmittel in einem Mehrkomponentenkleber gestattet
den völligen Verzicht herkömmlicher flüssiger Lösungsmit
tel, die häufig toxisch und/oder entflammbar sind. Der
kritische Punkt von Kohlendioxid liegt bei etwa 31°C und
73 bar. Überkritisches Kohlendioxid ist chemisch inert,
toxikologisch unbedenklich und läßt sich durch Überführen
in den unterkritischen Bereich, in dem es in Gasform
übergeht, spontan abtrennen. Kohlendioxid weist in kom
primiertem und insbesondere in überkritischem Zustand
sehr gute Lösungsmitteleigenschaften auf, wobei die
Lösemitteleigenschaften durch Variation der Parameter
Temperatur und Druck steuerbar sind. Weiterhin erniedrigt
es die Viskosität der Reaktionskomponenten bzw. der
Mischung der Reaktionskomponenten und ermöglicht somit
das Kleben von Fügeteilen in schwer zugänglichen Fügebe
reichen, beispielsweise das Kleben von großflächige
Ausnehmungen oder Vorsprünge aufweisenden Fügeteilen im
industriellen Bereich. Durch die spontane Verflüchtigung
von Kohlendioxid im unterkritischen Zustand, beispiels
weise bei Normalbedingungen, weist der Mehrkomponenten
kleber kurze Aushärtungszeiten auf, die ausschließlich
durch die Reaktionszeit der reaktionsfähigen Komponenten
bestimmt ist. Darüber hinaus inhibiert Kohlendioxid die
chemische Reaktion der Komponenten - d. h. die Polymerisa
tion bzw. Vernetzung der reaktionsfähigen Komponenten - so
daß eine Vormischung der Komponenten über längere Zeit
lagerbar ist. Durch die reaktionsinhibierende Wirkung von
komprimiertem bzw. überkritischem Kohlendioxid sind die
Verarbeitungszeiten des Mehrkomponentenklebers beispiels
weise durch Variation der Konzentration der Mischung der
Polymerkomponenten im Kohlendioxid steuerbar. Je nach
Temperatur, Druck und Menge an komprimiertem oder über
kritischem Kohlendioxid können somit filmartig dünne oder
schaumartig dicke Kleberschichten erzeugt werden.
Zur Erhöhung des Lösevermögens können dem CO2 soge
nannte Modifier zugesetzt sein, wobei als Modifier in der
Regel geringe Mengen organischer Lösungsmittel, z. B. Ace
ton, Alkohole od. dgl., verwendet werden.
Der Mehrkomponentenkleber kann, wie gesagt, aus zwei oder
mehr reaktionsfähigen Mono-, Di-, Oligo- oder Polymerkom
ponenten bestehen.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die reak
tionsfähigen Mono-, Di-, Oligo- oder Polymerkomponenten
polyaddierende Prepolymere und Härter sind. Die Prepoly
mere können z. B. Di-, Tri- oder Polyole, wie Polyether-,
Polyesterpolyole od. dgl., und die Härter Isocyanate mit
wenigstens zwei Isocyanatgruppen (-N=C=O) sein. Die
Prepolymere können beispielsweise auch Epoxide mit wenig
stens zwei Epoxidgruppen und die Härter Amine mit wenig
stens zwei Aminogruppen sein.
Eine Vorrichtung zum Kleben mit einem solchen Mehrkompo
nentenkleber ist dadurch gekennzeichnet, daß sie wenig
stens zwei Behälter zur Aufnahme der reaktionsfähigen
Mono-, Di-, Oligo- oder Polymerkomponenten, von denen
wenigstens einer mit CO2 unter Druck beaufschlagbar
ist, und eine mit beiden Behältern in Verbindung stehende
Dosiereinrichtung aufweist. Ist ein Vormischen der reak
tiven Komponenten mit komprimiertem bzw. überkritischem
Kohlendioxid erwünscht, so sind beide Behälter der Vor
richtung mit CO2 unter Druck beaufschlagbar ausgebil
det.
Um das Kohlendioxid in einen überkritischen Zustand zu
überführen, ist in bevorzugter Ausführung vorgesehen, daß
zumindest der mit CO2 unter Druck beaufschlagbare
Behälter beheizbar ist.
In weiterhin bevorzugter Ausführung weist der mit Druck
beaufschlagte Behälter ein Rührwerk auf, um eine homo
gene Lösung der jeweiligen Komponente im komprimierten
bzw. überkritischen Kohlendioxid herzustellen.
Aus den genannten Gründen ist auch die beispielsweise als
Düse ausgebildete Dosiereinrichtung vorzugsweise beheiz
bar.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß zwischen
den Behältern und der Dosiereinrichtung eine mit Druck
beaufschlagte, vorzugsweise beheizbare und ein Rührwerk
aufweisende Mischkammer angeordnet ist, um durch Varia
tion der Parameter Druck, Temperatur und Konzentration
der Mischung der Komponenten im komprimierten oder über
kritischen Kohlendioxid die Adhäsionseigenschaften, die
Viskosität und die Verarbeitungszeit bzw. die mögliche
Bevorratungszeit des bereits gemischten Mehrkomponenten
klebers in der Mischkammer, ohne daß dieser dort aushär
tet, einzustellen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels beschrieben.
Eine Mischung von polyaddierenden Prepolymeren in Form
von Polyolen (Komponente 1) und Härtern in Form von Di-
und Triisocyanaten (Komponente 2) wird in einem Autokla
ven mit einer Rühreinrichtung mit einer Einrichtung zur
Messung des Drehmoments bei konstanter Temperatur mit
komprimiertem, flüssigen oder überkritischem Kohlendioxid
beaufschlagt. Die Verringerung der Viskosität der Reak
tionsmischung zeigt sich nach kurzer Mischzeit in einer
Verringerung des Drehmomentes der Rühreinrichtung. Die
Reaktionsmischung wird über eine Dosiereinrichtung auf
die Fügefläche benetzend aufgebracht und ausgehärtet.
Gelchromatographische Analysen an solchermaßen gebildeten
Polyurethanen zeigen, daß diese einen geringeren Polyme
risationsgrad als die ohne den Zusatz von Kohlendioxid,
aber unter ansonsten identischen Bedingungen aus den
gleichen Ausgangskomponenten (Polyole und Di- bzw. Tri
isocyanate) erzeugten Polymere aufweisen. Flüssiges bzw.
überkritisches Kohlendioxid inhibiert folglich die Bil
dungsreaktion des Polyurethans bzw. die Polymerisation
oder Vernetzung der reaktionsfähigen Komponenten.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand
der Zeichnung näher erläutert, die eine Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Kleben mit einem Zweikomponenten
kleber in schematischer Darstellung zeigt.
Die dargestellte Vorrichtung weist zwei Behälter 1a, 1b
zur Aufnahme der reaktionsfähigen Mono-, Di-, Oligo- oder
Polymerkomponenten auf, von denen der Behälter 1a beheiz
bar und über Ventile 5, 11 mittels einer Pumpe 12, z. B.
einer Membranpumpe, mit komprimiertem bzw. flüssigem oder
überkritischem Kohlendioxid druckbeaufschlagbar ist. Das
Kohlendioxid ist in einem Vorratsbehälter 13 bevorratet.
Während der Behälter 1a z. B. Prepolymere in Form von
Polyolen enthält, sind im Behälter 2b z. B. Härter in
Form von Di- oder Triisocyanaten socyaraten bevorratet.
Zur Herstellung einer homogenen Vormischung weist der
Behälter 1a ein Rührwerk 6 auf.
Die in den Behältern 1a, 1b bevorrateten Komponenten sind
über ein Ventil 8 bzw. über ein Ventil 9 und eine z. B.
als Spritzen-, Kolbenpumpe oder dergleichen ausgebildete
Pumpe 14 in eine beheizbare Mischkammer 4 überführbar. In
der Mischkammer 4 wird die Polyole, Isocyanate und flüs
siges oder überkritisches Kohlendioxid enthaltende Reak
tionsmischung mittels eines Rührwerks 7 homogenisiert.
Die Mischkammer 4 ist über die Ventile 5, 8, 11 mittels
der Pumpe 12 mit flüssigem oder überkritischem Kohlendi
oxid beaufschlagbar. Alternativ oder zusätzlich kann die
Mischkammer 4 ihrerseits ein (nicht dargestelltes) Ventil
zur direkten Beaufschlagung mit flüssigem oder überkriti
schem Kohlendioxid aufweisen.
An die Mischkammer 4 schließt über ein Ventil 10 eine
Dosiereinrichtung 2 in Form einer beheizbaren Düse 3 an.
Die Ventile 5, 8, 9, 10, 11 sind insbesondere als Hoch
druckventile ausgebildet.
Durch Variation der Parameter Druck, Temperatur und
Konzentration von flüssigem oder überkritischem Kohlen
dioxid im Behälter 1a bzw. in der Mischkammer 4 können
filmartig dünne oder schaumartig dicke Kleberschichten
erzeugt werden. Alternativ kann auch die Mischkammer 1b
über ein (nicht dargestelltes) Ventil mit Kohlendioxid
druckbeaufschlagbar bzw. beheizbar sein und in diesem
Fall die in den Behältern 1a, 1b bevorrateten Vormischun
gen über Ventile auch unmittelbar in der Dosiereinrich
tung miteinander gemischt und dosiert werden.
Claims (14)
1. Mehrkomponentenkleber mit wenigstens zwei reaktions
fähigen Mono-, Di-, Oligo- oder Polymerkomponenten,
von denen wenigstens eine in wenigstens einem Lö
sungsmittel gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Lösungsmittel flüssiges oder überkritisches
Kohlendioxid (CO2) ist.
2. Mehrkomponentenkleber nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß dem CO2 Modifier zur Erhö
hung seines Lösevermögens zugesetzt sind.
3. Mehrkomponentenkleber nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß er ein Zweikomponentenkle
ber ist.
4. Mehrkomponentenkleber nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsfähigen
Mono-, Di-, Oligo- oder Polymerkomponenten poly
addierende Prepolymere und Härter sind.
5. Mehrkomponentenkleber nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Prepolymere Di-, Tri- oder
Polyole und die Härter Isocyanate mit wenigstens
zwei Isocyanatgruppen (-N=C=O) sind.
6. Mehrkomponentenkleber nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Prepolymere Epoxide mit
wenigstens zwei Epoxidgruppen und die Härter Amine
mit wenigstens zwei Aminogruppen sind.
7. Vorrichtung zum Kleben mit einem Mehrkomponentenkle
ber gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei Behälter
(1a, 1b) zur Aufnahme der reaktionsfähigen Mono-,
Di-, Oligo- oder Polymerkomponenten, von denen
wenigstens einer (1a) mit CO2 unter Druck beauf
schlagbar ist, und eine mit beiden Behältern (1a,
1b) in Verbindung stehende Dosiereinrichtung (2)
aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest der mit CO2 beaufschlagbare
Behälter (1a) beheizbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß zumindest der mit CO2 beaufschlag
bare Behälter (1a) ein Rührwerk (6) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (2)
beheizbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung
(2) eine Düse (3) ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Behältern
(1a, 1b) und der Dosiereinrichtung (2) eine mit
Druck beaufschlagbare Mischkammer (4) angeordnet
ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Mischkammer (4) beheizbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mischkammer (4) ein Rührwerk
aufweist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19922018A DE19922018A1 (de) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | Mehrkomponentenkleber und Vorrichtung zum Kleben mit einem solchen Mehrkomponentenkleber |
PCT/EP2000/004131 WO2000069551A1 (de) | 1999-05-12 | 2000-05-09 | Mehrkomponentenkleber und vorrichtung zum kleben mit einem solchen mehrkomponentenkleber |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19922018A DE19922018A1 (de) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | Mehrkomponentenkleber und Vorrichtung zum Kleben mit einem solchen Mehrkomponentenkleber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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WO (1) | WO2000069551A1 (de) |
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- 1999-05-12 DE DE19922018A patent/DE19922018A1/de not_active Withdrawn
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- 2000-05-09 WO PCT/EP2000/004131 patent/WO2000069551A1/de active Application Filing
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Also Published As
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