DE2456239A1

DE2456239A1 - Verfahren und vorrichtung zum verkleben von acrylglasplatten

Info

Publication number: DE2456239A1
Application number: DE19742456239
Authority: DE
Inventors: Juergen Krautter
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1974-11-28
Filing date: 1974-11-28
Publication date: 1976-08-12

Description

Pat.Dr.Hh/Emm/9

Verfahren und Vorrichtung zum Verkleben von Acrylglasplatten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von'Acrylglasplatten an ihren Kanten durch Polymerisation eines polymerisierbaren Materials in der Klebfuge, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Acrylglasplatten werden für einige Anwendungszwecke in größeren Abmessungen benötigt, als sie hergestellt werden können. In diesen Fällen werden mehrere Acrylglasplatten an ihren Kanten zusammengeklebt, wobei meistens sehr lange Klebnähte erzeugt werden. Die bisher bekannten Klebverfahren gestatten es nicht, gleichmäßige Klebnähte von einer den Acrylglasplatten entsprechenden Dicke und Festigkeit herzustellen. Eine gebräuchliche Methode ist die sogenannte V-Naht-Verklebung. Die zu verbindenden Plattenkanten werden bei diesen Verfahren abgeschrägt und zum Zwecke der Verklebung so aneinander gefügt, daß eine Klebfuge mit keilförmigem Querschnitt entsteht. Die schmale Seite der Klebfuge befindet sich unten und wird durch ein Klebband mit klebfreiem Mittelstreifen verschlossen. In die oben offene Klebfuge wird ein polymerisierbares Material eingefüllt und seine Polymerisation ausgelöst. Dabei schrumpft das polymerisierende Material um etwa 20 VoI.-^. Damit die Klebfuge durch diese Schrumpfung nicht dünner wird als die zu verbindenden Platten, wird die dickflüssige, polymerisierbare Klebmasse in einem solchen Überschuß in die Fuge eingefüllt, daß sie die Oberfläche der zu verbindenden Kunststoffplatten überragt. Im Laufe der Polymerisation wird der anfängliche Volumenüberschuß in die Klebfuge hineingezogen. In der Praxis erweist es sich als schwierig, wenn nicht sogar als unmöglich, das polymerisationsfähige Klebmaterial mit dem erforderlichen Volumenüberschuß

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in die Klebfuge einzufüllen, ohne daß das Klebmaterial über den. Rand der Klebfuge hinaustritt und ohne daß Schwankungen in der Dicke der Klebnaht auftreten. Die fertige Klebnaht wirkt deshalb immer unsauber und ungleichmäßig und muß span-" gebend nachbearbeitet werden.

Diese Nachteile treten nicht auf, wenn die Klebfuge beiderseits mit einem Klebeband verschlossen und das Klebmaterial von der Stirnseite her in die Klebfuge eingefüllt wird. Bei diesem Verfahren wird kein Volumenüberschuß des Klebmaterials angewendet. Die Klebnaht schnürt sich daher während der Polymerisation ein und bildet eine Zone verminderter Festigkeit.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verkleben von Acrylglasplatten an ihren Kanten durch Polymerisation einer Klebmasse, die aus Methacrylsäuremethylester, gegebenenfalls im Gemisch mit dessen Polymerem besteht, innerhalb der Stoßfuge zwischen den zu. verbindenden Platten werden die Nachteile der bekannten Klebverfahren vermieden. Erfindungsgemäß wird die Stoßfuge gegen die Atmosphäre durch beiderseits der Platten angebrachte, nach außen gewölbte Dichtungsstreifen abgeschlossen. Die Wölbung nimmt einerseits den zum Ausgleich der Schrumpfung erforderlichen Volumenüberschuß des Klebmaterials auf und gewährleistet andererseits eine über die ganze Länge der Klebnaht gleichmäßige Breite und Dicke des polymerisierenden Materials. Der Dichtungsstreifen schützt das polymerisierende Material gegen den polymerisationshemmenden Einfluß des Luftsauerstoffes. Die fertige Klebnaht ist zwar in der Regel als solche zu erkennen, braucht aber wegen ihrer Sauberkeit und Gleichmäßigkeit in den meisten Fällen nicht nachbearbeitet zu werden.

Die Erfindung wird in den beigefügten Figuren 1 bis 5 näher erläutert.

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Pi g u r 1 stellt einen Querschnitt einer zur Polymerisation' vorbereitenden Klebfuge dar.

F i g u r 2 zeigt die gleiche Klebfuge nach Abschluß der Polymerisation und Eritfernung.der Dichtungsstreifen.

Figur 5 zeigt eine Klebfuge mit einer zweckmäßigen Gestaltung der zu verbindenden Plattenkanten.

P i g u r 4 zeigt die Anvfndung einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung, wobei die Klebfuge und die ,Vorrichtung im Querschnitt dargestellt sind.

P i g u r■"_■'■ 5 zeigt eine Aufsicht auf die in Figur 4 verwendete Vorrichtung. .

Zum Verkleben .der Acrylglasplatten eignet sich am besten monomerer Methacrylsäureraethylester, der nach Abschluß der Polymerisation eine Klebnaht aus dem gleichen Material wie die Platte selbst ergibt. Es ist zweckmäßig, den genannten Ester im vorpolymerisierten Zustafl, d.h. als Gemisch des Esters mit seinem Polymeren einzusetzen, wobei das Polymere 10 bis 40 % des Germisches ausmachen kann. 'Die Klebmasse enthält an sich bekannte Polymerisationsinitiatoren, die bei Raumtemperatur oder bei leicht erhöhter Temperatur, gegebenenfalls unter Einwirkung von ultraviolettem-Licht/ die Polymerisation auslösen. Anstelle von reinem Methacrylsäuremethylester kann der Monomerenanteil des Klebmaterials auch aus einem Gemisch des Methaerylsäuremethylesters mit begrenzten Mengen an anderen polymerisierbaren Monomeren bestehen.

Die Schrumpfung während der Polymerisation hängt von dem Anteil des Methacrylsäuremethylesters in der Klebmasse ab. Wird der . - reine Ester verwendet, so beträgt die Schrumpfung 20

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Die Schrumpfung vermindert sich in dem'Maße, wie der Klebmasse Polymere des Methacrylsauremethylesters einverleibt werden. Bei 4o % Polymerisatanteil beträgt die Schrumpfung nur noch etwa 12 $. Vorzugsweise wird ein etwa 20 % Polymerisat enthaltendes Gemisch verwendet, das dementsprechend etwa um 16 Vol.-^o schrumpft,

Um die Schrumpfung möglichst vollständig auszugleichen, soll die zwischen den Acrylglasplattenkanten (11) und den Dichtungsstreifen (8) eingeschlossene Klebmasse eine Querschnittsfläche (12) bilden, die um den zu erwartenden Schrumpfungsbetrag größer ist als.die von den Plattenkanten (11) und der gedachten Verlängerung (Ij5) der Plattenflächen (14) eingeschlossene Fläche. Ein Volumenüberschuß von 10 % ist der Mindestwert, bei dem man in der Regel noch eine Klebfuge von genügender Festigkeit erhält.

Die höchste Festigkeit der Klebnaht wird erreicht, wenn die Wölbung des DichtungsStreifens nicht genau an der Schnittkante (11) der Acrylglasplatte, sondern bereits auf der Plattenfläche (14) ansetzt, so daß das Klebmaterial einen schmalen Streifen der Plattenoberfläche bedeckt. Besonders vorteilhaft ist es, die Kanten der Acrylglasplatten in der in F i g u r 3 gezeigten Weise abzuschrägen. Die Breite der Klebfuge, d.h. der lichte Abstand zwischen den Plattenkanten kann beispielsweise 1 bis 5 mm betragen und wird innerhalb dieser Grenzen umso größer gewählt, je dicker die zu verklebenden Platten sind.

Die Dichtungsstreifen bestehen aus einem gegenüber der Klebmasse beständigen und nach deren Aushärten daran nicht haftenden Material, beispielsweise einer Polyesterfolie. Wenn die Klebmasse drucklos eingefüllt wird, wird ein Dichtungsstreifen mit einem gewölbten Profil verwendet, der ausreichend steif ist, um die Wölbung über der Plattenfuge zu bilden. Vorzugsweise wird die Klebmasse unter Druck eingefüllt und wölbt den Dichtungsstreifen in dem erforderlichen Maße auf. Die Höhe der Wölbung kann durch den Druck eingestellt werden.

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Die Gleichmäßigkeit der Wölbung über die ganze Länge der Klebnaht kann durch ein... hinter dem Dichtungsstreifen angebrachtes. Band aus Weichschaumstoff (15) unterstützt werden.

Der Dichtungsstreifen kann selbstklebend sein. Dabei besteht allerdings die Gefahr, daß die Haftkleberschicht durch die eingefüllte polymerisierbare Klebmasse aufgelöst wird. Eine bessere Verbindung wird durch Aufsiegeln eines korona-behandelten DichtungsStreifens erzielt. Besonders zweckmäßig ist es, den Dichtungsstreifen mit beiderseits der Klebfuge angeordneten elastischen Profilstreifen (9, 10) an die Acrylglasplatte anzudrücken. Dies kann mittels eines Balkens oder Trägers geschehen, der mit einer Presse gegen die Acrylglasplatte gedrückt wird. Die Profilstreifen (9, 1O) sind dicker als die Wölbungshöhe des Dichtungsstreifens (8). Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man zum Anpressen der Profilstreifen (9* 10) eine Andrückplatte (1), die außerhalb des Bereiches des Dichtungsstreifens (S) Vakuumkammern (4,5) aufweist, mit denen sie sich an der Oberfläche der zu verbindenden Acrylglasplatten festsaugt. Die Vakuumkammern werden durch elastische Schnüre (2, j5) abgeschlossen und sind durch Leitungen (6, 7) mit einer Vakuumanlage verbunden .

An den Stirnseiten der Klebfuge werden Dichtungsstreifen angesetzt, um das Herauslaufen des gegebenenfalls unter Druck stehenden Klebemittels zu verhindern. Ein begrenzter Ausgleich der polymerisationsbedingten Schrumpfung der Klebmasse ist von den Stirnseiten der Klebfuge möglich, indem man durch den Verschlußstopfen eine Leitung hindurchführt, durch die so lange flüssige Klebmasse nachgefördert wird, wie das polymerisierende Gemisch noch fließfähig ist. Da die Fließfähigkeit im Laufe der Polymerisation verloren geht, der Schrumpfungsprozeß aber

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bis zu ihrem Ende fortfährt, ist ein vollständiger Schrumpfungsausgleich auf diese Weise nicht erreichbar.

Für die Serienfertigung von Verklebungen nach dem Verfahren der Erfindung eignet sich eine Vorrichtung, die gleichzeitig ober» halb und unterhalb der Acrylglaajiatte einen Dichtungsstreifen aufsiegelt und die Fuge mit Klebmaterial füllt. Weiterhin kann die Vorrichtung mit Einrichtungen zur Auslösung der Polymerisation versehen sein, beispielsweise einer UV-Lampe oder einem Wärmestrahler. Ebenso ist es möglich, der Klebmasse unmittelbar vor dem Einfließen in die Klebfuge einen bei Raumtemperatur wirksamen Polymerisationsinitiator zuzusetzen.

Nach Abschluß der Polymerisation, die je nach Art der Polymerisationsauslösung 20 Minuten bis 5 Stunden oder langer dauern kann, lassen sich die Dichtungsstreifen - gegebenenfalls nach Abnahme der Andrückvorrichtungen - von der fertigen Klebfuge abziehen. Da die Klebfuge nach dem Verfahren der Erfindung ohne Zutritt von Sauerstoff aushärtet, besteht sie aus hochwertigem Material mit einwandfreier Oberfläche. Gewünschtenfalls können noch vorhandene Unebenheiten spangebend abgearbeitet und die dadurch erhaltene eben Fläche poliert werden. Dadurch läßt sich eine nahezu unsichtbare Verbindung großer Acrylglasplatten erreichen. Die aus zwei oder mehr Teilen zusammengefügte Acrylglasplatte kann im thermoplastischen Zustand beispielsweise zu einer Kuppel verformt werden. Das Verfahren der Erfindung kann auch zur Herstellung von Rohren aus ebenen Platten durch Rundbiegen im thermoplastischen Zustand und Verkleben der Längsnaht angewandt werden.

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Beispiel

- Zwei Platten aus 8 mm starkem Polymethylmethacrylat mit den Abmessungen 2000 mm χ 1000 mm werden an ihren Längsseiten verklebt. Zu diesem Zweck werden zunächst die Plattenkanten, Wie in Figur 3 dargestellt, abgeschrägt. Die Platten werden

. in einen Abstand von 2 mm gebracht und die Fuge auf beiden Seiten mit einer JO um starken Polyesterfolie abgedeckt. Auf beiden Seiten werden Haltevorrichtungen entsprechend der Abbildung 1 mittels Vakuumkammern angesaugt. Die offenen Stirnseiten der Fuge werden mit zwei Plättchen verschlossen, wobei eine Polyisobutylenmasse zur Abdichtung dient. Durch die Verschlußplättchen führen Leitungen aus Polyäthylen, die durch Ventile aus dem gleichen Material verschließbar sind.

Zum Verkleben der Platten wird ein handelsüblicher Polymerisations-Klebstoff aus monomerem und polymerem Methylmethacrylat und einem geeigneten Redox-Initiatorsystem verwendet. Der Klebstoff wird mittels einer druckluftbetriebenen Kartuschenpresse durch eine der Leitungen in die Klebfuge eingefüllt, während durch die . andere Leitung die verdrängte Luft entweicht. Sobald die Klebfuge vollständig und blasenfrei gefüllt ist, wird das Ventil in der Entlüftungsleitung geschlossen, worauf der Klebstoff über die ganze Länge der Klebfuge den von. der Kartuschenpresse ausgeübten Drück von 2 atü erreicht. Dabei werden die Polyesterfolien beiderseits der Klebfuge aufgewölbt. Dann wird die Klebstoffzuleitung verschlossen.

■ Die Klebmasse härtet innerhalb 50 min bei Raumtemperatur aus. Nach dieser Zeit werden die Vakuumkammern der Haltevorrichtung belüftet und die Haltevorrichtung abgenommen. Die Polyesterfolie wird von der Klebnaht abgezogen* Die fertige Platte hat eine Größe.von 2002 χ 2000 mm. Die Klebnaht hat über ihre ganze Länge' ein völlig gleichmäßiges, wenig auffallendes Aussehen.

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Claims

Patentansprüche

1., Verfahren zum Verkleben von Acrylglasplatten an ihren Kanten durch Polymerisation von Methacrylsäuremethylester, gegebenenfalls im Gemisch mit dessen Polymeren, innerhalb der Stoßfuge zwischen den zu verbindenden Platten,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Stoßfuge gegen die Atmosphäre durch beiderseits der Platten angebrachte, nach außen gewölbte Dichtungsstreifen abgeschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Plattenkanten und die Dichtungsstreifen eingeschlossene Raum im Querschnitt um wenigstens 10 % größer ist als der durch die Plattenkanten und die Verlängerung der Plattenflächen begrenzte Raum.

J). Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstreifen auiiarhalb des Bereiches der Klebfuge mittels· elastischer Schnüre an die Plattjsnflächen angedrückt werden, daß die elastischen Schnüre dicker sind als die Wölbungshöhe der Dichtungsstreifen und daß die elastischen Schnüre mittels einer die Klebfuge überspannenden starren Andrückplatte an die Dichtungsstreifen angepreßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch j5> dadurch gekennzeichnet, daß die starre Andrückplatte durch Vakuumkammern an den Kunststoffplatten festgehalten wirck·..·.

5· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstreifen an die Oberfläche der Kunststoffplatten angeklebt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstreifen durch den Flüssigkeitsdruck des in der Klebfuge eingeschlossenen Methacrylsäuremethylesters (bzw. dessen Gemisch mit Polymeren) gewölbt wird.

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7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Ansprüche bis 6, bestehend aus einer Andrückplatte (1), durch elastische Schnüre (2, J>) gebildete Vakuumkammern (4,5)/ Zuleitungen (6, 7) zu diesen Kammern, einem zwischen den Vakuumkammern angeordneten Dichtungsstreifen (8) und zwei elastischen Andrückschnüren (9* 10), die zwischen dem Dichtungsstreifen (8) und der Andrückplatte (1) in einem Abstand angeordnet ist, der größer als die Breite der herzustellenden Klebfuge ist.

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