DE2311128C2 - Method for joining heat-sensitive materials - Google Patents

Method for joining heat-sensitive materials

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Rolf Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg Wurmb
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Description

2525th

Das Verbinden von Materialien mit herkömmlichen Schmelzklebern wird gewöhnlich so durchgeführt, daß die Bauteile mit dem Schmelzkleber kaschiert und anschließend in der Hitze miteinander verpreßt werden. Dieses Verfahren ist bei hitzeempfindlichen Bauteilen, wie z. B. geschäumten Kunststoffen, nicht anwendbar, da es zu einer thermischen Schädigung des Bauteils führen würde. Man kann natürlich Schmelzkleber verwenden, deren Verarbeitur.gstemperaturen genügend weit unterhalb der Erweichungstemperatur solcher Bauteile liegen; dabei leidet dann aber die Wärmebeständigkeit des Verbundteiles.The joining of materials with conventional hot melt adhesives is usually carried out so that the components are laminated with the hot melt adhesive and then pressed together in the heat. This method is for heat-sensitive components such. B. foamed plastics, not applicable, since it would lead to thermal damage to the component. You can of course use hot melt glue use the processing temperature of which is sufficient are well below the softening temperature of such components; but then she suffers Heat resistance of the composite part.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von hitzeempfindlichen Bauteilen zu entwickeln. Diese Aufgabe wird dadurch -to gelöst, daß der erwärmte Schmelzkleber aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff zwischen die Materialien gebracht wird und diese dann ohne Anwendung von Hitze verpreßt werden.The invention was based on the object of a method for connecting heat-sensitive To develop components. This object is achieved -to that the heated hot melt adhesive from a fiber-reinforced thermoplastic material is placed between the materials and then these be pressed without the application of heat.

Die Materialien, die erfindungsgemäß verklebt werden können, sind hitzeempfindliche Stoffe, wie Kunststoffe mit niedriger Erweichungs- oder Zersetzungstemperatur, z. B. Schaumstoffe aus Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Polyäthylen miteinander oder mit anderen Materialien, wie Holz, Holzfaserplatten, Pappe, Leder oder textlien Geweben. Die Materialien sollen vorzugsweise eine poröse oder rauhe Oberfläche aufweisen, in manchen Fällen ist es zweckmäßig, wenn z. B. glatte Gießhäute von Polyurethan-Schäumen angeschliffen werden.The materials that can be bonded according to the invention are heat-sensitive substances, such as Plastics with a low softening or decomposition temperature, e.g. B. Polyurethane foams, Polyvinyl chloride, polystyrene or polyethylene with each other or with other materials, such as wood, wood fiber board, Cardboard, leather or textile fabrics. The materials should preferably be porous or rough Have surface, in some cases it is useful if, for. B. smooth cast skins of polyurethane foams be sanded.

Als Schmelzkleber werden faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, wobei alle üblichen thermoplastisch verformbaren Materialien in Frage kommen, z. B.Fiber-reinforced plastics are used as hot-melt adhesives, all of which are conventionally thermoplastic deformable materials come into question, z. B.

Olefinpolymerisate, wie &oOlefin polymers, such as & o

Polyäthylen oder Polypropylen,Polyethylene or polypropylene,

Styrolpolymerisate, wieStyrene polymers, such as

Polystyrol, Copolymerisate des Styrols mit Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, Methylmethacrylat oder a-Methylstyrol oder kautschukmodifizierte Styrol- b5 polymerisate,Polystyrene, copolymers of styrene with acrylonitrile, maleic anhydride, methyl methacrylate or a-methylstyrene or rubber-modified styrene b5 polymers,

Chlor enthaltende Polymerisate, wieChlorine-containing polymers such as

Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder chlorierte Polyolefine,Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride or chlorinated polyolefins,

Polyamide, Polycarbonate, thermoplastische Polyurethane, Polymethylmethacrylat,Polyamides, polycarbonates, thermoplastic polyurethanes, polymethyl methacrylate,

sowie Mischungen dieser Polymerisate.and mixtures of these polymers.

Für Verbundstoffe, die nicht über 7O0C belastet werden, hat sich als Schmelzkleber Polyäthylen wegen seiner guten Fließeigenschaften bewährt Für Einsatztemperaturen bis etwa 1000C ist Polypropylen geeignet Bei Verklebungen, die noch höheren Temperaturen ausgesetzt werden, können mit Vorteil Polyamide oder thermoplastische Polyurethane eingesetzt werden.For composites that are not loaded beyond 7O 0 C, has proven to be a hot-melt adhesive polyethylene because of its good flow properties for application temperatures up to about 100 0 C Polypropylene is suitable For bonds that are exposed to even higher temperatures can be used with advantage polyamides or thermoplastic polyurethanes will.

Die thermoplastischen Kunststoffe sind faserverstärkt Vorzugsweise verwendet man dazu Langfasern, Matten, Vliese, Filze oder Gewebe aus Glas, Kohlenstoff, Steinwolle oder Asbest Es sind auch textile Fasern, wie Wolle, Baumwolle oder synthetische Fasern geeignet Bevorzugt sind langfaserige Substanzen mit Faserlängen von 10 mm oder mehr. Der Anteil an fasrigen Substanzen im Schmelzkleber soll vorzugsweise 3 bis 50 Gew.-% betragen. Glasfasern können mit den üblichen Kopplungsmitteln auf Silanbasis vorbehandelt sein. Als Bindemittel werden vorzugsweise schwerlösliche und nicht schmelzende Substanzen, wie z. B. Epoxidharze, ungesättigte Polyester- oder Melaminharze verwendetThe thermoplastics are fiber-reinforced. Long fibers are preferably used for this, Mats, fleece, felt or fabrics made of glass, carbon, rock wool or asbestos They are also textile Fibers such as wool, cotton or synthetic fibers are suitable. Long-fiber substances are preferred Fiber lengths of 10 mm or more. The proportion of fibrous substances in the hot melt adhesive should be preferred 3 to 50% by weight. Glass fibers can be pretreated with the usual coupling agents based on silane be. As a binder, sparingly soluble and non-melting substances, such as. B. Epoxy resins, unsaturated polyester or melamine resins are used

Die Faserverstärkung bewirkt, daß die Schmelzkleber bei den hohen Verarbeitungstemperaturen noch gehandhabt werden können und nicht zerfließen. Gegenüber starren Verstärkungselementen, wie Drahtnetzen, Lochblechen oder Metallfolien haben Fasern den Vorteil, daß sie beim Abkühlen dem Schrumpfen nachgeben können, was die inneren Spannungen im Verbundstoff vermindertThe fiber reinforcement ensures that the hot melt adhesive is still handled at the high processing temperatures can and do not dissolve. Compared to rigid reinforcement elements such as wire nets, Perforated sheets or metal foils have the advantage of fibers that they shrink when they cool down can yield, which reduces the internal stresses in the composite

Die Herstellung der Schmelzkleber geschieht auf bekannte Weise durch Imprägnieren, Beschichten oder Tränken der Fasern mit geschmolzenen Thermoplasten oder einer Thermoplast-Dispersion. Vorteilhaft kann man z.B. eine Bahn aus Glasfasermatten durch Extrusion aus einer Breitschlitzdüse mit der Thermoplastschmelze kontinuierlich beschichten;The production of the hot melt adhesive is done in a known manner by impregnation, coating or Soaking the fibers with molten thermoplastics or a thermoplastic dispersion. Can be beneficial For example, a sheet of glass fiber mats can be extruded from a slot die with the thermoplastic melt continuously coat;

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun zunächst der Schmelzkleber über die Erweichungstemperatur des Thermoplastischen Kunststoffes erwärmt Die Temperatur soll vorzugsweise mindestens 10°, besonders vorteilhaft mehr als 200C über dem VICAT-Erweichungspunkt (nach DlN 53 460) des Kunststoffes liegen. Das Erhitzen kann in einem Umluftofen oder durch Infrarotbestrahlung vorgenommen werden. Der Schmelzkleber wird dann zwischen die zu verklebenden Bauteile eingebracht und diese werden miteinander verpreßt Bei Materialien, welche verhältnismäßig gut wärmeleitend sind, ist es erforderlich, den Schmelzkleber weit über den Erweichungspunkt des Kunststoffes zu erhitzen, damit die Wärme nicht zu rasch abfließt und ein vorzeitiges Erstarren eintritt.In the inventive method the hot melt adhesive is first sent over the softening temperature of the thermoplastic material is heated, the temperature is preferably at least 10 °, particularly advantageously more than 20 0 C above the Vicat softening point (according to DIN 53 460) of the plastics material lie. The heating can be done in a convection oven or by infrared radiation. The hot-melt adhesive is then introduced between the components to be bonded and these are pressed together.For materials that are relatively heat-conductive, it is necessary to heat the hot-melt adhesive well above the softening point of the plastic so that the heat does not flow away too quickly and solidify prematurely entry.

Das Verpressen der Bauteile geschieht dann ohne Anwendung von Hitze. In machen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Abkühlung zu beschleunigen, beispielsweise durch Anwendung gekühlter Pressen, Walzen oder Druckbänder. Bei Bauteilen aus Schaumstoffen soll der Druck beim Verpressen verhältnismäßig niedrig sein, damit die Schaumstruktur nicht irreversibel geschädigt wird; er soll andererseits so hoch sein, daß der erweichte thermoplastische Kunststoff oberflächlich in die Poren des Bauteils eingepreßt wird. Vorzugsweise liegt der Druck zwischen 3 und 20 bar.The components are then pressed together without the use of heat. In some cases it can be expedient to accelerate the cooling, for example by using cooled presses, Rollers or pressure belts. In the case of components made of foam, the pressure during compression should be proportionate be low so that the foam structure is not irreversibly damaged; on the other hand it should be so high that the softened thermoplastic material is pressed superficially into the pores of the component. The pressure is preferably between 3 and 20 bar.

Beispiel 1example 1

Verbinden zweier Schaumstoffplatten.
Ein 30 mm breiter Streifen aus einer Glasfasermatte von 300 g/m2, die mit Polyäthylen hoher Dichte getränkt ist (Glasfaseranteil 25 Gew.-%), wird in einem Ofen auf 230° C aufgeheizt, zwischen zwei 30 mm dicke Polyurethan-Schaumstoffplatten gelegt und diese dann zusammengedrückt Zur Verbesserung der Biiidefestipkeit können die Platten mit Nut und Feder versehen sein.
Joining two foam sheets.
A 30 mm wide strip of glass fiber mat of 300 g / m 2 , which is impregnated with high density polyethylene (glass fiber content 25% by weight), is heated in an oven to 230 ° C. and placed between two 30 mm thick polyurethane foam sheets and these then pressed together To improve the image strength, the plates can be provided with tongue and groove.

Beispiel 2Example 2

Verbindung zweier Sandwich-Platten zu einer Ecke.
Zwei Sandwich-Platten, bestehend aus zwei Deckschichten (1) aus glasfaserverstärktem, ungesättigtem Polyesterharz und einem Kern (2) aus Polyvinylchlorid-Hartschaum werden so ausgeschnitten, wie es die A b b. 1 zeigt Ein Schaumstoffkern (3) wird so zurechtgeschnitten, daß er genau in die Lücke paßt Dann werden zwei auf 230° C vorgeheizt Streifen (4) aus Glasfasermatte mit Polyäthylen niedriger Dichte nacheinander in die Sandwich-Plattenecken gelegt und diese nach dem Einsetzen des Schaumstoffkerns zusammengepreßt Nach Erkalten des Polyäthylens ist die so gebildete Ecke (A b b. 2) sofort belastbar.
Connection of two sandwich panels to a corner.
Two sandwich panels, consisting of two cover layers (1) made of glass fiber reinforced, unsaturated polyester resin and a core (2) made of rigid polyvinyl chloride foam, are cut out as shown in A b b. 1 shows a foam core (3) is cut so that it fits exactly into the gap.Then two strips (4) of glass fiber mat with low density polyethylene, preheated to 230 ° C, are placed one after the other in the sandwich panel corners and these after inserting the foam core compressed After the polyethylene has cooled down, the corner formed in this way (A b b. 2) can be loaded immediately.

Beispiel 3Example 3

Verbindung von zwei Spanplatten.
Zwei an der Verbindungsstelle im Winkel von 20°
Connection of two chipboards.
Two at the junction at an angle of 20 °

ίο zugeschnittene 19 mm dicke Spanplatten werden durch Schmelzkleber miteinander verbunden. Dazu wird ein 75 mm breiter Streifen aus Polypropylen, verstärkt mit einer Endlos-Glasseidenmatte mit einem Flächengewicht von 300 g/m2 (ca. 20 Gew.-%) auf 225° C aufgeheizt und zwischen die Spanplatten gelegt In einer Vorrichtung, die ein Auseinandergleiten der Platten verhindert, werden die Platten an der Verbindungsstelle durch Schraubzwingen zusammengepreßt. Die so hergestellte Klebnaht ist durch Normalkräfte und Biegemomente hochbelastbar.ίο Cut 19 mm thick chipboards are connected to one another with hot melt adhesive. For this purpose, a 75 mm wide strip of polypropylene, reinforced with an endless glass silk mat with a weight per unit area of 300 g / m 2 (approx. 20% by weight) is heated to 225 ° C. and placed between the chipboard To prevent the panels from sliding apart, the panels are pressed together at the connection point by means of screw clamps. The glued seam produced in this way can withstand high loads due to normal forces and bending moments.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Verbinden von hitzeempfindlichen Materialien mit Hilfe von Schmelzklebern aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunst- ' stoff, der über die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erwärmte Schmelzkleber zwischen die Materialien gebracht wird und diese dann ohne Anwendung von Hitze verpreßt werden.1. Method for joining heat-sensitive materials with the help of hot-melt adhesives a fiber-reinforced thermoplastic 'material, which exceeds the softening temperature of the thermoplastic plastic is heated, thereby characterized in that the heated hot melt adhesive is brought between the materials and these are then pressed without the application of heat. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hitzeempfindliche Materialien mit rauher oder poröser Oberfläche miteinander verklebt werden. '5 2. The method according to claim 1, characterized in that heat-sensitive materials with a rough or porous surface are glued together. ' 5 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der faserverstärkte thermoplastische Kunststoff auf Temperaturen von mindestens 100C oberhalb seines Erweichungspunktes erwärmt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the fiber-reinforced thermoplastic material is heated to temperatures of at least 10 0 C above its softening point. 3030th
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