DE2416603B2 - Verfahren zur herstellung eines klebfilmes zum verkleben von metallblechen oder -folien - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines klebfilmes zum verkleben von metallblechen oder -folien

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Description

35
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Klebfilmes zum Verkleben von Metallblechen untereinander oder von Metallblechen oder Metallfolien auf Oberflächen von plattenförmigen Werkstoffen, insbesondere Holzwerkstoffplatten, durch Imprägnieren einer Trägerbahn mit wäßrigen Dispersionen von Vinylacietatpolymerisaten, wobei die wäßrige Phase der Dispension Phenolformaldehydvorkondensat gelöst enthält und Trocknen der imprägnierten Bahnen zu einem Klebfilm.
Es ist seit langem Stand der Technik, Metallbleche untereinander oder auf die Oberflächen von Werkstoffplatten mit Hilfe Mischungen aus Phenolformaldehydvorkomdensat und Polyvinylacetat zu verkleben.
Man kann dabei so vorgehen, daß man eine Polyvinylacetatdispersion verwendet, deren wäßrige Phase das Phenolformaldehydvorkondensat gelöst enthält. Diese Dispersion wird auf die zu verbindenden Werkstoffteile aufgestrichen. Nach dem Trocknen werden die zu verbindenden Werkstoffe unter Aushärtungsbedingungen für das Phenolformaldehydvorkondensat miteinander verpreßt.
Es ist ebenfalls bekannt, anstelle des flüssigen Auftrages Trägerbahnen mit derartigen Dispersionen zu imprägnieren. Verklebungen, die mit Hilfe eines solchen Klebfilmes erhalten werden, weisen im Trommel-Schälversuch nach DIN 53 295 relativ geringe Schälfestigkeiten auf.
Die hierbei verwendeter·. Trägerbahnen bestehen in der Regel aus Papier eines niedrigen Flächengewichtes, (\s insbesondere aus einem Papier mit einem Flächengewicht von 15—50 g/m2. Vorzugsweise verwendet man hochsaugfähige, ungefüllte Natronkraftpapiere oder Natronseidenpapiere. Man kann auch Vliese .!is Cellulose, Kunstfasern oder Glasfasern verwenden. Bevorzugt sind jedoch hochsaugfähige Papiere niedrigen Flächengewichtes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schälfestigkeit der mit derartigen Klebfilmen erhaltenen Verklebungen zu erhöhen, um damit ihre anwendungstechnisehen Eigenschaften zu verbessern.
Überraschenderweise gelingt das dadurch, daß man anstelle der Polyvinylacetatdispersion spezielle Disptrsionen von Copolymerisaten des Vinylacetats mit anderen Monomeren verwendet.
Die Erfindung ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Polyvinylacetat Copolymerisate aus 60—95 Gew.-% Vinylacetat, 1 — 10 Gew.-% N-Methylolacrylamid und 4 — 30 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylester aliphatischer Alkohole mit 1—8 Kohlenstoffatomen, wobei die Summe der Monomeren 100 Gew.-% ergeben muß, verwendet werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Comonomere Mischungen von Acrylestern und Methacrylestern von aliphatischen Alkoholen mit 1—8 Kohlenstoffatomen zu verwenden. Dabei können sowohl geradkettige wie verzweigte Alkohole als Esterkomponenten verwendet werden.
Das verwendete Phenolformaldehydvorkondensat entspricht dem Stand def Technik. Das Molverhältnis von Phenol zu Formaldehyd beträgt dabei 1 :1,2 bis 1 :2,5. Der Gehalt an basischen Katalysatoren, z. B. Alkali- oder Erdalkalihydroxiden, liegt zwischen 0,005-0,2 Mol/Mol Phenol. Der Festkörpergehalt der Phenolharze beträgt 50—90 Gew.-%. Die Viskosität bei 20° ist 60-100OcP.
Das Gewichtsverhältnis Phenolformaldehydvorkondensat zu Vinylacetatcopolymerisat ist vorzugsweise 8:2 bis 3:7. Besonders bevorzugt sind diejenigen Dispersionen bei denen das Gewichtsverhältnis von Phenolformaldehydvorkondensat zu Vinylacetatcopolymerisat etwa 1 :1 ist.
Die Trägerbahnen, vorzugsweise Natronseiden- oder Natronkraftpapiere, mit einem Papiergewicht von etwa 20 g/m2, werden mit solchen Mengen und Konzentrationen an Dispersion imprägniert, daß nach dem Trocknen die Summe von Phenolformaldehydvorkondensat und Vinylacetatcopolymerisat 65—90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des erhaltenen Klebfilmes, ausmacht Der Darrwert, der dem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen entspricht, die aus dem Klebfilm bei 5minütigem Trocknen bei 160° C entweichen, soll zweckmäßigerweise 4—8 Gew.-% betragen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Klebfilme werden zum Verkleben von Metallblechen verschiedenster Art und Dicke verwendet. So können als Metalle Aluminium, Stahl und Kupfer, aber auch andere Metalle, wie z. B. Blei, verwendet werden. Dabei ist insbesondere das Verkleben von Metallfoiien von Interesse. Als Werkstoffe, auf welche diese Bleche oder Folien aufgeklebt werden, eignen sich entweder wiederum Metallbleche oder aber Holzwerkstoffplatten, wie z. B. Holzspanplatten, Faserplatten, Stabmittellageplatten oder Sperrholzplatten. Geeignete Werkstoffe sind ferner die bekannten mehrschichtigen Laminate, aber auch Schaumstoffe z. B. aus Polyurethanhartschaum oder Polymethacrylimid Dabei ist natürlich darauf zu achten, daß der Preßdruck und die Preßtemperatur auf den zu vergütenden Werkstoff abgestimmt sind. Mit Hilfe geeigneter, strukturierter Preßbleche und bei Verwen-
dung dünner, leicht verformbarer Metallfolien ist es auch möglich, gleichzeitig mit der Verklebung eine Prägung der Oberfläche durchzuführen, so daß sich dekorative Effekte erzielen lassen.
Führt man Verklebungen mit den erfindungsgemäß erhaltenen Klebfilmen durch, wird die Schälfestigkeit erheblich erhöht. Besonders bei schwer zu verklebenden Materialien, wie z. B. Phenolharzschichtstoffen oder Epoxidharzlaminaten, tritt eine wesentliche Verbesserung der Schälfestigkeit ein. Es ist dem Fachmann klar, daß die Schälfestigkeit durch entsprechende Vorbehandlung der Metallbleche oder Folien, wie z. B. Beizen, beeinflußt werden kann.
Beispiel 1
Herstellung eines Klebfilmes nach bekanntem Stand der Technik
Aus einem hochsaugfähigen Natronseidenpapier mit einem Flächengewicht von 20 g/m2 wird durch Tränkung mit einem Gemisch aus 50 Gew.-Teilen eines wäßrigen Phenolharzes und 50 Gew.-Teilen einer handelsüblichen Polyvinylacetatdispersion und anschließender Trocknung bei einer Umlufttemperatur von 130°C ein Klebfilm mit einem Flächengewicht von 90 g/m2 und einem Darrwert von 5 Gew.-% hergestellt.
Das Phenolharz hat ein Molverhältnis Phenol zu Formaldehyd = 1 :1,8, einen Basenkatalys;atorgehalt von 0,15 Mol NaOH/Mol Phenol und einen Festkörpergehalt von ca. 50 Gew.-%. Die Viskosität des Pheriolharzes beträgt bei 20° C 100 cP.
Die weichmacherfreie Polyvinylacetatdispersion hat einen Festkörpergehalt von 50 Gew.-%, eine Viskosität bei 20°C von ca. 300 cP und einen pH-Wert von 4. Das Polymerisat besteht aus reinem Vinylacetat.
Beispiel 2
Herstellung von Klebfilmen gemäß vorliegender Erfindung
Ein Natronseidenpapier mit einem Flächengewicht von 20 g/m2 wird mit einem Gemisch aus 50 Gew.-Teilen eines wäßrigen Phenolharzes, 50 Gew.-Tdlen einer Vinylacetatcopolymerisatdispersion und 40 Gew.-Teilen Wasser getränkt und anschließend bei 130° C getrocknet. Es resultiert ein Klebfilm mit einem Flächengewicht von 90 g/m2 und einem Darrwert von 5 Gew.-c/o.
Das Phenolharz hat die gleiche Zusammensetzung und die gleichen Eigenschaften wie im Beispiel 1.
Das verwendete Vinylacetatcopolymerisat war durch Copolymerisation von 77 Gew.-% Vinylacetat, 3 Gew.-% N-Methylolacrylamid, 11 Gew.-% Methylacrylat und 9 Gew.-% Äthylmethacrylat erhalten worden. Der Festkörpergehalt der Dispersion beträgt 50 Gew.-%, ihre Viskosität bei 20°C 200 cP (Epprecht-Viskosimeter STV, Meßkörper B 3) und ihr pH-Wert 4.
Beispiel 3
Natronseidenpapier mit einem Flächengewicht von 20 g/m2 wird wie in Beispiel 2, jedoch mit einem fto Gemisch aus 40 Gew.-Teilen eines wäßrigen 75gew.-%igen Phenolharzes, 50 Gew.-Teilen einer 50gew.-%igeii Vinylacetatcopolymerisatdispersion und 10 Gew.-Teilen Wasser getränkt und beschichtet. Es wird nach dem Trocknen ein Klebfilm mit einem Mächenge- f>s wicht von 90 g/m2 und einem Darrwert von !> Gew.-% erhalten.
Das verwendete Vinylacetatcopolymerisat war durch Copolymerisation von 75 Gew.-% Vinylacetat. 3 Gew.-% N-Methylolacrylamid, 8 Gew.-% Äthylacrylat und 14 Gew.-% Methylmethacrylat erhalten worden. Die Viskosität der Dispersion bei 20°C beträgt 25OcP (Epprecht-Viskosimeter STV, Meßkörper B 3) und ihr pH-Wert 4,1.
Das Phenolharz hat ein Molverhältnis Phenol zu Formaldehyd =1:2, einen Basenkatalysatorgehalt von 0,03 Mol NaOH/Mol Phenol und eine Viskosität bei 20°Cvon400cP.
Beispiel 4
Natronseidenpapier mit einem Gewicht von 20 g/m2 wird mit einem Gemisch bestehend aus 50 Gew.-Teilen eines 55gew.-%igen wäßrigen Phenolharzes, 50 Gew.-Teilen einer 50gew.-%igen Vinylacetatcopolymerisatdispersion und 10 Gew.-Teilen Wasser getränkt und beschichtet. Nach dem Trocknen bei 130°C wird ein Klebfilm mit einem Flächengewicht von 90 g/m2 und einem Darrwert von 5 Gew.-°/o hergestellt.
Das in der Vinylacetatcopolymerisatdispersion enthaltene Copolymerisat wurde aus 77 Gew.-% Vinylacetat, 6,5 Gew.-% N-Methylolacrylamid, 11 Gew.-% Äthylaorylat und 5,5 Gew.-% Methylmethacrylat erhalten. Die Viskosität der Dispersion beträgt bei 20° C 450 cP (Epprecht-Viskosimeter STV, Meßkörper C 3), ihr pH-Wert 4,2.
Das Phenolharz hat ein Molverhältnis Phenol zu Formaldehyd = 1 :2,2, einen Basenkatalysatorgehalt von 0,09 Mol NaOH/Mol Phenol und eine Viskosität bei 20°Cvon300cP.
Beispiel 5
Klebtechnische Prüfungen der in Beispiel 1 —4 hergestellten Klebfilme
Zur klebtechnischen Prüfung der Filme wird der Rollen-Schälversuch nach DlN 53 295 herangezogen. Dazu werden Prüfkörper mit folgendem Aufbau hergestellt:
a) Aluminiumfolie, 0,1 mm, nicht eloxiert Klebfilm
Birkensperrholz, 51agig, 7 mm stark
b) Aluminiumfolie, 0,1 mm, nicht eloxiert Klebfilm
9 Lagen Phenolharzkernl'ilm 220 g/m2, Harzgehalt 32 Gew.-%
c) Aluminiumfolie, 0,1 mm, nicht eloxiert Klebfilm
Holzspanplatte, dreischichtig, 16 mm stark.
Vorbehandlung der Aluminiumfolie: Entfettung mit Trichloräthylen-Dampf.
Die Prüfkörper werden in einer beheizbaren Presse unter folgenden Bedingungen hergestellt:
Heizplattentemperatur: 145°C
Preßdruck: 20kp/cm2beia)undc)
50 kp/cm2 bei b) Preßzeit: i5 Minuten.
Die Ergebnisse des Trommel-Schälversuchs sind in der folgenden Tabelle enthalten:
40
if
Film aus Aufbau Trommel-Schälversuch nach Schalimmienl
Beispiel DIN 53 2951)
Schälkraft 1.4
kp/cm 3,1
1 a 1.9 3.0
2 a 3,4 3.0
3 a 3,2 1,3
4 a 3,3 2,0
1 b 1.8 2,1
2 b 2,6 . 2,0
3 b 2,7 1,4
4 b 2,6 2,6
1 C 1,9 2,7
2 C 2.9 2.8
3 C 3,C
4 C 3,1
') Prüfbcdingungcri: 20°C760% relative Luftfcuchlc.
Aus den Werten ist ersichtlich, daß die Klebfilme gemäß vorliegender Erfindung den bisherigen Filmen deutlich überlegen sind.
Beispiel 6
Aus einem ungebleichten, nicht pigmentierten, hochsaugfähigen Natronkraftpapier mit einem Flächengewicht von 40 g/m2 wird durch Tränkung mit einem Gemisch aus 50 Gew.-Teilen eines 70gew.-%igen, wäßrigen Phenolharzes, 40 Gew.-Teilen der 50gew.-%igen Vinylacetatcopolymerisatdispersion aus Beispiel 2 ur.d 30 Gew.-Teilen Wasser und anschließcndci Trocknung bei 1400C ein Klebfilm mit einem Flächengewicht von 140 g/m2 und einem Darrwert von 5,5 Gew.-% hergestellt.
Das Phenolharz hat ein Molverhältnis Phenol zu Formaldehyd = 1 :1,6, einen Basenkatalysatorgchah von 0,05 Mol Ba(OH)^MoI Phenol und eine Viskosität bei20"Cvonl50cP.
Der Klebfilm eignet sich u. a. zur Verklebung von Aluminiumblechen mit Polymethacrylimidschaumplatten.
Beispiel 7
Aus einem Cellulosevlies mit einem Flächcngcwichi von 20 g/m2 wird durch Tränkung mit einem Gemisch aus 40 Gew.-Teilen des 59gew.-°/oigen Phenolharzes aus Beispiel 1, 70 Gew.-Teilen einer 5Ogew.-°/oigen Vinylacetatcopolymerisaldispersion und 20 Gew.-Teilen Wasser und anschließender Trocknung bei 1300C ein Klebfilm mit einem Flächengewicht von 110 g/m2 und einem Darrwert von 6,5 Gew.-% hergestellt.
Das verwendete Vinylacetatcopolymerisat wurde durch gemeinsame Polymerisation von 73 Gew.-% Vinylacetat, 4,5 Gew.-% N-Methylolacrylamid, 7.5 Gew.-% Äthylacrylat, 10 Gew.-% Methylmethacrylat und 5 Gew.-% Butylacrylat erhallen. Die Viskosität der Dispersion bei 200C beträgt 25OcP (Eipprecht-Viskosimeter STV, Meßkörper B 3). ihr pH-Wert 4,1.
Der Klebfilm eignet sich u.a. zur Verklebung von Kupferfolien mit Phenolharzschichtstoffen.
Beispiel 8
Aus einem Cellulose-Polyamid-Mischfaservlics mit einem Polyamidanteil von 40 Gew.-% und einem Flächengewicht von 25 g/m2 wird durch Tränkung mit einem Gemisch aus 50 Gew.-Teilen des 75gew.-%igcn Phenolharzes aus Beispiel 3 und 60 Gew.-Tcilcn einer 50gew.-%igen Vinylaeetatcopolymerisatdispersion und anschließender Trocknung bei 1500C ein Klebfilm mit einem Flächengewiclu von 110 g/m2 und einem [Darrwert von 6% hergestellt.
Die verwendete Vinylacetatcopolymerisatdispcrsion enthält ein Copolymerisat, das aus 80 Gew.·0/« Vinylacetat, 5 Gew.-% N-Methylolacrylamid, 9 Gew.-% Methylmelhacrylat und 6 Gew.-% Butylacrylat erhalten worden ist. Die Viskosität der Dispersion bei 200C beträgt 35OcP (F.pprecht-Viskosimeler STV, Meßkörper C 3), der pH-Wert 4.
Der Klebfilm eignet sich u. a. zur Verklebung von Metallfolien oder -blechen mit hartem Polyurethanschaum.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Klebfilmes zum Verkleben von Metallblechen untereinander oder von Metallblechen oder Metallfolien auf Oberflächen von plattenförmigen Werkstoffen, insbesondere Holzwerkstoffplatten, durch Imprägnieren einer Trägerbahn mit wäßrigen Dispersionen eines Vinylacetatpolymerisats, wobei die wäßrige Phase ι ο der Dispersion Phenolformaldehydvorkondensat gelöst enthält, und Trocknen der imprägnierten Bahnen zu einem Klebfilm, dadurch gekennzeichnet, daß man als Vinylacetatpoiymerisat Copolymerisate aus 60—95 Gew.-% Vinylacetat, 1 — 10 Gew.-% N-Methylolacrylamid und 4—30 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylester aliphatischer Alkohole mit 1—8 Kohlenstoffatomen, wobei die Summe der Monomeren 100 Gew.-% ergeben muß, verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispersion verwendet, bei der das Gewichtsverhältnis Phenolformaldehydvorkondensat zu Vinylacetatcopolymerisat 8 : 2 bis 3 : 7 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trägerbahn derart imprägniert, daß nach der Trocknung die Summe von Phenolformaldehydvorkondensat und Copo- !ymerisat 65—90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des erhaltenen Klebfilmes, ausmacht.
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