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Geformte Schmelzkleber
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Gegenstand der vorliegenden Erfindun-, sind als geformte Gebilde vorliegende
Schmelzkleber auf der Basis von Poly(meth)acrylaten oder von zum überwiegenden Teil
aus (Meth-)Acrylestern aufgebauten Copolymerisaten.
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Schmelzklebstoffe spielen in den verschiedensten Anwendungsbereichen
eine wichtige Rolle. Die zunehmende Bedeutung dieser Kleber ist darauf zurückzuführen,
daß neben befriedigendem mechanischem, chemischem und physikalischem Verhalten erhebliche
fertigungstechnische Vorteile tregeben sind, die Rationalisierungsbestrebungen entgegenkommen.
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Schmelzkleber sind bekanntlich thermoplastische Polymerisate, die
in einem Temperaturbereich von etwa 100 bis 2000 erweichen und, zwischen die Oberflächen
von zwei Werkstoffstücken eingebracht, diese miteinander verkleben, wobei die Haftung
der beiden Oberflächen aufeinander auch nach Abkühlung der Klebstelle auf tiefe
Temperaturen erhalten bleiben soll. Die klebtechnischen Eigenschaften solcher Produkte
ergeben sich aus dem Adhäsions- und dem Kohäsionsverhalten. Beide Eigenschaften
sind bekanntlich temperaturabhängig.
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Schmelzkleber werden auf der Basis verschiedener thermoplastischer
makromolekularer Verbindungen hergestellt, von denen die Polyamidharze, die Polyolefine
und die Poly(meth)-acrgate die wichtigsten sind. Auf die Modifizierung der zuletzt
genannten Schmelzkleber bezieht sich die vorliegende Erfindung.
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Nach Maßgabe des vorgesehenen Anwendun,sgebietes, d.h. in Abhängigkeit
von dem geforderten bzw. zulässigen Schmelzbereich des Klebers, kommen Poly(meth)acrylat-Copolymerisate
als Schmelzkleber zur Anwendung, die durch Polymerisation von Acryl- und Methacrylestern,
ggf. unter Mitverwendung weiterer mit den genannten Estern copolymerisierenden Monomeren,
wie Styrol, -Methylstyrol, Vinylacetat, Acryl- oder Methacrylsäure sowie den Nitrilen,
Amiden und/oder Hydroxyestern dieser Säuren, erhalten worden sind. Auch Homopolymerisate,
wie Polymethacrylsäure-äthylester oder Polyacrylsäureoctadecylester, können in speziellen
Fällen als Schmelzkleber Verwendung finden.
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Der Vorteil von Schmelzklebern auf (Meth-)Acrylatbasis besteht in
der Möglichkeit, durch Wahl der miteinander zu copolymerisierenden Monomeren einen
jeweils gewünschten Erweichungsbereich einzustellen, weiterhin in guten mechanischen
und chemischen Eigenschaften, sowie in einer ausgezeichneten WitterungsbeständiOrkeit.
In der Verarbeitungsphase, d.h. bei der optimalen Verarbeitungstemperatur, sind
die in Frage stehenden Schmelzkleber ausreichend niedrig-viskos, so daß sie in diesem
Zustande ein gutes Benetzungsvermögen und vollbefriedigendes Fließverhalten aufweisen.
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Als nachteilig hat sich jedoch ergeben, daß das Adhäsionsvermögen
bei niedrigen Temperaturen oder bereits bei Zimmertemperatur nicht ausreicht, um
zwei miteinander verbundene Werkstücke, z.B. zwei Scheiben aus Acrylglas, bei Schlagbeanspruchung
zusammenzuhalten. Diese Unzulänglichkeit läßt sich zwar derart beheben, daß man
einen Schmelzkleber verwendet, dessen Erweichungspunkt niedriger liegt, der, mit
anderen Worten, weniger spröde ist.
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Diese Verbesserung des Verhaltens des Klebers in der Kälte wird jedoch
mit dem Nachteil erkauft, daß das Adhäsionsvermögen des Klebers bei einer vergleichsweise
hohen Temperatur, die z.B. bei starker Sonneneinstrahlung auftritt, nicht ausreicht,
um den Zusammenhalt von zwei hängenden Werkstücken zu gewährleisten.
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Dies gilt besonders in den Fällen, wenn die Schubspannung in der Klebefläche
durch zusätzliche Belastung oder Zugspannung der aufgeklebten Scheibe erhöht wird.
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Es wurde nun gefunden, daß Schmelzkleber die eben aufgezeigten Nachteile
der unzureichenden Haftung in der Kälte oder in der Wärme nicht aufweisen, wenn
der als geformtes Gebilde vorliegende Schmelzkleber über seine ganze Oberfläche
hinweg mit dem Film eines solchen thermoplastischen Kunststoffes auf (Meth-)-Acrylatbasis
ilberzogen wird, der bei Zimmertemperatur klebrig ist.
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Die Eigenschaft "Klebrigkeit" ist bekanntlich meßtechnisch nicht einfach
und eindeutig zu fassen, kann jedoch im vorliegenden Falle in Verbindung mit dem
Merkmal der Beschichtung eines geformten Schmelzklebers als zuverlässiges Kennzeichen
verstanden werden. Die Messung des Anrißschälwiderstandes nach DIN 53 282 sowie
die Zugscherfestigkeit nach DIN 55 283 kann zwar zur zahlenmäßigen Fixierung der
Klebrigkeit herangezogen werden, jedoch ist das Merkmal "bei Zimmertemperatur klebrig"
fürden Fachmann so eindeutig, daß es, wie eben erwähnt, in Verbindung mit dem weiteren
Begriff "über die ganze Oberfläche hinweg überzogen zur eindeutigen Charakterisierung
des Erfindungsgegenstandes ausreicht.
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Das Wesen des Schmelzklebers auf (Meth-)Acrylatbasis besteht darin,
daß dieser erst bei zusätzlicher Erwärmung in den "klebenden" Erweichungszustand
übergeht, d.h. bei Zimmertemperatur eine nicht klebende Oberfläche aufweist. Der
gleiche Zustand wird nach Abkühlen der verklebten Stelle wieder erreicht, wobei
zwar eine für viele Zwecke befriedigende Adhäsion zwischen den beiden miteinander
verklebten Oberflächen erhalten bleibt, diese jedoch - wie bereits ausgeführt -
gegen schlagartige Beanspruchung nicht ausreicht. Die erfindungsgemäß überzogenen
geformten Schmelzkleber hingegen verbinden die Vorteile eines Klebers von hohem
Erweichungspunkt mit denen eines Schmelzklebers
mit niedrigem Erweichungspunkt,
ohne deren Nachteile aufzuweisen: Werden die miteinander verklebten Werkstücke,
z.B.
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die bereits erwähnten miteinander verklebten und senkrecht hängenden
Platten aus Acrylglas, einer vergleichsweise hohen Temperatur ausgesetzt, verschiebt
sich die lediglich über die Klebfläche verbundene Scheibe nicht gegen die fest arretierte
Scheibe. Auch bei Abkühlung auf z.B. Winteraußentemperatur hält die Verklebung einer
Schlagbeanspruchung stand.
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Das Aufbringen der klebrigen Umhüllung" des Schmelzklebers kann in
einfacher Weise derart erfolgen, daß der in stückiger Form angelieferte Kleber mit
Hilfe eines Extruders zu einem Strang oder einem Profil verformt und unmittelbar
danach, d.h. noch als in der Regel mehr als 100° heißes Gebilde, durch die Dispersion,
die Suspension oder die Lösung des auf zubringenden Kunststoffes geführt wird. Der
aus der organischen Lösung oder aus der wäßrigen Dispersion aufgebrachte Kunststoff
trocknet zu einem Film auf, während ein als Perlpolymerisat aus wäßriger Phase aufgebrachter
Kunststoff sich nicht als zusammenhängender Film auf dem Schmelzkleber ablagert.
Da jedoch auch ein solches Suspensionspolymerisat bei der Verarbeitung des Schmelzklebers
zu einem dichten Film zusammenschmilzt, soll eben dieser Begriff auch für das Aufbringen
von Kunststoffperlen beibehalten werden.
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Als Schmelzkleber, die mit Vorteil zum Verkleben von Acrylglas verwendet
werden können, seien Copolymerisate genannt, die z.B.
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aus 40 Teilen Methacrylsäuremethylester, 15 Teilen Acrylsäurebutylester
und 55 Teilen Methacrylsäure-2-äthylhexylester und 10 Teilen Acrylsäure-2-äthylhexylester
aufgebaut sind. Dieses Copolymerisat kann in einer handelsüblichen Schmelzkleberpistole
bei Temperaturen von etwa 200° aufgeschmolzen und als Kleber appliziert werden.
- Die genannte mengenmäßige Zusammensetzung kann in gewissen Grenzen variiert werden.
So kann ein bei niedrigerer Temperatur erweichender Kleber aus je 78 Teilen Methacrylsäuremethylester
und Acrylsäurebutylester und zu je aus 12 Teilen Methacrylsäure-2-äthylhexylester
und Acrylsäure-2-äthylhexylester entstanden sein. Auch Copolymerisate, die zu
20
Teilen aus Methacrylsäuremethylester, 40 Teilen Acrylsäurebutylester und 40 Teilen
Acrylsäure-2-äthylhexylester aufgebaut sind, stellen brauchbare Schmelzkleber im
Sinne der vorliegenden Erfindung dar.
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Polymerisate der für die Beschichtung geeigneten Art sind ausschließlich
oder zum überwiegenden Teil aus Acrylestern, wie Acrylsäuremethylester, -äthylester,
-butylester oder 2-Äthylhexylester, aufgebaut, In untergeordneten Mengen können
Comonomere mitverwendet werden, deren Homopolymerisate hart sind, die jedoch in
geringen Mengen von z.B. < 10 ß den zu mindestens 90 ß aus Acrylestern der gekennzeichneten
Art aufgebauten Copolymerisaten eine verbesserte mechanische Festigkeit verleihen.
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Comonomere, die lediglich als modifizierende Komponente am Aufbau
der Acrylestercopolymerisate mitverwendet werden können, sind z.B. Methacrylsäureäthylester,
-n-propylester, -n-butylester, weiterhin Acrylnitril, Methacrylnitril oder auch
Styrol, t-Methylstyrol oder Vinylacetat.
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Um die Haftung des Klebers auf den zu verbindenden Oberflächen von
z.B. Werkstücken aus Metall, Glas oder Holz zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein,
in geringen Mengen von z.3. < 1 Monomere mit polaren Gruppen in das klebrige
Copolymerisat einzubringen. Unter den Monomeren dieser Art seien Acryl-und Methacrylsäure
und, ggf. methylolierte, Amide dieser Säuren genannt.
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Copolymerisate, die zur Ausbildung einer klebrigen Beschichtung geeignet
sind, können beispielsweise aus Acrylsäurebutylester und Methacrylsäure oder aus
Acrylsäure-2-äthylhexylester/Acrylnitril/N-Methylolmethacrylsäureamid (9),5 / 6
/ 0,5 Gew.-Teile) oder aus 99 Gew.-Teilen höherer Methacrylester, deren Alkoholrest
6 bis 10 C-Atome aufweisen, und 1 sew¢Teil Methacrylsäureamid oder aus Acrylsäure-2-äthylhexylester
/ Acrylnitril /N-Methylolmethacrylsäureamid / Methacrylsäure (91,5 / 6,0 / 0,5 /
2,0 Gew.-Teile) aufgebaut sein. Mit Vorteil werden die genannten Polymerisate in
an sich bekannter Weise als z.B. 50 Xige Dispersion hergestellt, wobei ein anionischer
Emulgator, z.B. Natriumlaurylsulfat und gleichzeitig ein Schwefelregler, z.B. 0,1
% 2-Äthylhexylthioglykolat, verwendet werden.
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über die Herstellung einer Dispersion, einer Suspension oder einer
Lösung, die im einzelnen nicht Gegenstand dieser Erfindung ist, brauchen, da diese
Polymerisationsverfahren dem Fachmann geläufig sind, über die vorstehenden Angaben
hinaus keine Ausführungen gemacht zu werden.
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Die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Schmelzklebers erfolgt in an
sich bekannter Weise derart, daß die für den Schmelzvorgang erforderliche Wärme
durch Anlegen eines Hochfrequenzfeldes, durch Einwirken von Ultraschall, durch Heißluft,
durch Berührung mit dem geheizten Teil einer Presse oder durch Infrarot-Strahlung
übertragen wird. In besonderen Fällen kann der Klebevorgang durch Pressdruck allein
bewirkt werden.