DE2216786B2

DE2216786B2 - Verwendung von unverzweigtem polychloropren als zusatz fuer klebemittel auf epoxidharzbasis

Info

Publication number: DE2216786B2
Application number: DE19722216786
Authority: DE
Inventors: Arnold Dr.; Fock Jürgen Dr.; Holtschmidt Ulrich Dr.; 4300 Essen Laqua
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2216786A1

Description

Bei der Verklebung zweier Gegenstände unterscheidet man allgeme η die Zugscherfestigkeit (gemessen in kp/mm²) und die Schälfestigkeit (gemessen in kp/mm).

Es ist eine Eigenschaft der Epoxidharze, als Klebmittel, insbesondere als Metallklebmittel, hervorragend brauchbar zu sein. Sit: weisen dabei eine hohe Zugscherfestigkeit auf, jedoch läßt die Schälfestigkeit zu wünschen übrig. Verbessert man durch Zusätze organischer Substanzen die Schälfestigkeit, hat sich entsprechend dem Stand der Technik gezeigt, daß die Zugscherfestigkeir herabgesetzt wird. Dieser Sachverhalt gilt in besonderem Maße für schnellhärtende Klebmittel auf Epoxidharzbasis.

Erwünscht ist aber die Kombination von hoher Zugscher- und Schälfestigkeit. Diese gelingt überraschenderweise erfindungsgemäß durch die Verwendung von unverzweigtem Polychloropren als Zusatz für Klebmittel auf Epoxidharzbasis, die mit Aminen und/oder Amiden oder deren Derivaten ausgehärtet werden, in Mengen von 1 bis 20, vorzugsweise 3 bis 9 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtgewicht des Klebmittels.

Der Einfluß des erfindungsgemäßen Modifizierungsmittels hängt in gewissem Maße vom Typ der als Härter verwendeten Aminoverbindung und auch von der Härtungstemperatur ab.

Besonders effektvoll ist der erfindungsgemäß verwendete Zusatz, wenn die Epoxidharze mit PoIyaminoamiden gehaltet werden. Dieses Harzhärter-Klebsystem führt im unmodifizierten Zustand bei der Kalt- und Heißhärtung zu einer guten Zugscherfestigkeit, während die Schälfestigkeit zu wünschen übrig läßt. Setzt man dem System erfindungsgemäß unverzweigtes Polychloropren zu, so wird die Schälfestigkeit, besonders bei der Heißhärtung, erheblich gesteigert, während die ohnehin schon gute Zugscherfestigkeit nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird. Man kommt also hier zu der erwünschten Kombination einer guten Scher- und Schälfestigkeit. Dieser Effekt ist für den Fachmann deshalb besonders überraschend, weil alle bisher bekannten Maßnahmen, die die Schälfestigkeit einer Klebverbindung durch Zusätze organischer Substanzen erheblich steigern, auf Kosten der Scherfestigkeit gehen.

Verwendet man andererseits als Härter Polyamine, wie z. B. Hexamethylendiamin, Triäthylentetramin, Diäth/lentriamin oder Isophorondiamin, so resultiert bevorzugt bei der Heißhärtung eine erhebliche Verbesserung der Zugscherfestigkeit der Verklebung; die Schälfestigkeit wird hier nur in geringem Ausmaße erhöht.

Als Epoxidharze können die allgemein als Klebmittel üblichen Epoxidharze auf Diphenylolpropanbasis verwendet werden, ferner Epoxidharze auf aliphatischer und cycloaliphatischer Basis. Der Effekt, der durch den Zusatz des unverzweigten Polychloroprens bewirkt wird, hängt aber nicht oder nur in untergeordnetem Maße von der Art des verwendeten Epoxidharzes ab. Bei der Herstellung des Klebmittels ist zu empfehlen, das Polychloropren dem Härter bzw. ίο Härtergemisch zuzusetzen und mit diesem in das Epoxidharz einzubringen.

Die folgenden Beispiele zeigen verschieden zusammengesetzte Klebmittel und deren Eiger.schaften. Dabei wird die Zugscherfestigkeit im Zugversuch nach DIN 53283 ermittelt. Die Schälfesiigkeit wird durch den Winkelschälversuch nach DIN 53282 bei einer Klebfugendicke von etwa 0,1 mm bestimmt, wobei der Schälwiderstand und nicht der Anriß-Schälwiderstand als Meßgröße zugrunde gelegt wird.
Als Fügeteilwerkstoff wird aus Vergleichsgründen die in DIN 53281 vorgeschriebene plattierte AlCuMg2-Legierung verwendet.

Die Oberflächenvorbehandlung des Fügeteilwerkstoffes erfolgt durch Entfetten in Trichloräthylen und Beizen nach dem bekannten Pickling-Verfahren.

Die Herstellung der Prüfkörper zur Bestimmung der Zugscher- und Schälfestiglceit erfolgt nach DIN 53281.

In den folgenden Beispielen wird die Erfindung

näher erläutert, und zwar in den Beispielen 1 bis 4 an Hand der Härtung mit Polyaminoamiden, in den Beispielen 5 bis 8 an Hand der Härtung mit Aminen

Vergleichsbeispiel A

10 g eines Epoxidharzes auf Diphenylolpropanbasis mit einem Epoxidäquivalentgewicht von etwa 195 werden mit 11g eines Polyaminoamides mit einer Aminzahl von etwa 300 (die Aminzahl gibt die Menge KOH in mg an, die einem Gramm Polyaminoamid äquivalent ist) versetzt und intensiv vermischt. Mit dieser Klebmittelmischung werden Prüfkörper für die Ermittlung der Zugscher- und Schälfestigkeit gefertigt. Die Klebverbindung wird bei Kontaktdruck unter verschiedenen Bedingunger ausgehärtet.

Ergebnisse:

Aushärtungsbedingungen Zugscher-	Zeit	festigkeit	Schäl
	24 Std.		festigkeit
50 Temperatur	48 Std.	(kp/mm*)
(⁰C)	96 Std.	1,7	(kp/mm)
20	20 min	2,5	<0,05
20	40 min	2,8	<0,05
55 20	10 min	3,2	<0,05
80	20 min	3,3	<0,05
80	10 min	3,3	<0,05
120		3,4	<0,05
120	3,4	<0,05
60 140	Beispiel 1	<0,05

10 g eines Epoxidharzes auf Diphenylolpropanbasis mit einem Epoxidäquivalentgewicht von etwa 195 werden mit 11g einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen eines Polyaminoamides mit einer Aminzahl von

etwa 300 und 5 Gewichtsteilen eines unverzweigten Polychlorcprens mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2000 versetzt und intensiv vermischt. Mit dieser Klebmittelmischung werden Prüfkörper für die Ermittlung der Zugscher- und Schälfestigkeit hergestellt. Die Klebverbindung wird bei Kontaktdruck unter verschiedenen Bedingungen ausgehärtet.

Ergebnisse:

Aushärtungsbedingungen

Temperatur
(⁰C) Zeit

Zugscherfestigkeit

(kp/mm^s)

Schälfestigkeit

(kp/mm)

20	24 Sid.	Be	2,1	0,45
20	48 Std.	2,6	0,29
20	120 Std.	2,8	0,28
80	20 min	3,0	0,35
80	40 min	3,3	0,36
120	5 min	3,3	0,48
120	15 min	3,5	0,55
140	5 min	3,4	0,52
140	15 min	3,4	0,54
	i s ρ i e 1 2

Analog Beispiel 1 werden Klebmittelmischungen mit unterschiedlichen Anteilen von unverzweigtem Polychloropren hergestellt und Festigkeitsprüfungen durchgeführt. Die Klebverbindungen werden unter Kontaktdruck 15 Minuten bei 120"C ausgehärtet.

Ergebnisse:

Gewichtsteile
unverzweigtes
Polychloropren/
100 Gewichtsteile
Harzhärtergemisch

Zugscherfestigkcit

(kp/mm*)

Schälfestigkeit

(kp/mm)

3,4
3,4

3,3
3,3
3,4
3,2
3,0
2,9
2,6

<0,05 0,3 (Schäldiagramm ungleichmäßig) 0,33 0,40 0,55 0,59 0,57 0,55 0,55

Beispiel 3

Ergebnisse:	Zugscher
Gewichtsteile	festigkeit
unverzweigtes
Polychloropren/
100 Gewichtsteile	(kp/mm=)
Harzhärtergemisch	3,4
0	3,3
3	3,5
4	3,4
6	3,2
9	2,9
12	2,7
16

Schälfestigkeit

(kp/mm)

<0,05 0,37 0,43 0,48 0,58 0,57 0,55

Vergleichsbeispiel B

10 g eines Epoxidharzes auf Diphenylolpropanbasis mit einem Epoxidäqu;valentgewicht von etwa werden mit 1,2 g Triäthylentetramin versetzt und intensiv verrührt. Mit dieser Klebmittelmischung werden Prüfkörper für die Ermittlung der Zugscher- und Schälfestigkeit hergestellt. Die Klebverbindung wird bei Kontaktdruck unter verschiedenen Bedingungen ausgehärtet.

Ergebnisse:

Aushärtungsbedingungen	Zugscher	Schäl
	festigkeit	festigkeit
Tempera ;ur
("C) Zeit	(kp/mm¹)	(kp/mm)

20
20
20

120
120
120

24 Std.
48 Std.
96 Std.
5 min
15 min
30 min

0,8 1,1 1,1 1,0 1,2 1,3

<0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Beispiel 4

Analog Vergleichsbeispiel B wird eine Klebmittelmischung hergestellt, der unterschiedliche Anteile eines unverzweigten Polychloroprens mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2000 zugesetzt werden. Es werden Prüfkörper für die Ermittlung der Festigkeitswerte hergestellt. Die Klebverbindungen werden bei Kontaktdruck unter verschiedenen Bedingungen ausgehärtet.

Ergebnisse:

55 Gewichtsteile PoIychloropren-100 g Harzhärter
gemisch

Härtungsbedingungen

Zugscherfestigkeit

Schälfestigkeit

Temperatur

(³C)

Zeit

(kp/mm¹) (kp/mm)

10 g eines Epoxidharzes auf Diphenylolpropanbasis mit einem Epoxidäquivalentgewicht von etwa 240 werden mit 6,5 g eines Polyaminoamides mit einer Aminzahl von etwa 380, dem verschiedene Mengen eines unverzweigten Polychloroprens mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 2500 zugesetzt sind, versetzt und intensiv vermischt. Mit den erhaltenen verschiedenen Klebmittelmischungen werden Prüfkörper für die Ermittlung der Zugscher- und Schälfestigkeiten hergestellt. Die Klebverbindungen werden unter Kontaktdruck 15 Minuten bei 120°Causgehärtct.

20

120

20

120

24 Std.
48 Std.
96 Std.

5 min
15 min
24 Std.
48 Std.
96 Std.

5 min
15 min

1,5 2,1 2,4 2,9 2,1 l',2 1,8 2,2 2,4 2,9

0,11 0,09 0,09 0,12 0,11 0,07 0,10 0,11 0,10 0,11

Es resultieren ungleichmäßige Schäldiagramme.

Vergleichsbeispiel C

Analog Vergleichsbeispiel B werden 10 g Epoxidharz mit 2,3 g Isophorondiamin intensiv vermischt und entsprechende Prüfkörper hergestellt. Bei Kontaktdruck wird die Klebverbindung unter verschiedenen Bedingungen ausgehärtet.

leren Molekulargewicht von etwa 2000 zugesetzt werden. Mit diesen Klebmittelmischungen stellt man Prüfkörper für die Ermittlung der Festigkeitswerte her, durch Aushärtung unter Kontaktdruck bei verschiedenen Temperatur- und Zeitbedingungen.

Ergebnisse	*	Zeit	Bei	Zugscher	Schäl
Aushärtuiigsbedingungen	24 Std.		festigkeit	festigkeit
	48 Std.
Temperatur	96 Std.	(kp/mm¹)	(kp/mm)
(⁰C)	5 min	0,5	<0,05
20	15 min	0,8	<0,05
20	30 min	0,8	<0,05
20	1,2	<0,05
120	1,7	<0,05
120	L8	<0,05
120	spiel 5

Analog Vergleichsbeispiel C wird eine Klebmittelmischung hergestellt, der unterschiedliche Anteile eines unverzweigten Polychloroprens mit einem mitt-

Ergebnisse	Härtungs	Zeit	Zugscher-	Schäl-
Gewichts	bedingungen	24 Std.	fcstigkeit	festigkeit
teile Poly-	Tempe	48 Std.
cnjoroprcn/ 100 g Harz-	ratur	96 Std.
härter-	(⁰C)	5 min	(kp/mm')	(kp/mm)
gemisch	20	15 min	0,7	0,09
5	20	24 Std.	0,8	0,12
5	20	48 Std.	1,0	0,13
5	120	96 Std.	2,1	0,14
5	120	5 min	2,7	0,15
5	20	15 min	0,5	0,07
12	20	zum Teil	0,7	0,13
12	20		0,9	0,16
12	120		2,0	0,18
12	120	2,5	0,16
12	Es resultieren		ungleichmäßige Schäl-
	diagramme.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von unverzweigtem Polychloropren ais Zusatz für Klebmittel auf Epoxidharzbasis, die mit Aminen und/oder Amiden oder deren Derivaten ausgehärtet weiden, in Mengen von 1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtgewicht des Klebmittels.