DE2737270C3

DE2737270C3 - Klebmittel für Methacrylesterkunststoffe

Info

Publication number: DE2737270C3
Application number: DE2737270A
Authority: DE
Inventors: W. Dipl.-Chem. Dr. 6100 Darmstadt Kleine-Doepke; Reinhold 6121 Ober-Kinzig Martin
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1977-08-18
Filing date: 1977-08-18
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2737270B2; DE2737270A1

Description

Zum Verkleben von Methacrylesterkunststoffen untereinander oder mit anderen Kunststoffen werden flüchtige organische Lösungsmittel verwendet, die diese Kunststoffe zu lösen vermögen. Die Lösungsmittel quellen oder lösen die Grenzschichten der zu verklebenden Kunststoffteile und ergeben unter günstigen Bedingungen nach dem Verdunsten einen optisch nahezu homogenen Verbund.

Es gibt zahllose organische Lösungsmittel für Polymethacrylate, jedoch sind nur wenige davon als Klebmittel verwendbar. Das Lösungsmittel soll die zu verklebenden Kunststoffflächcn schnell anlösen, rasch eine ausreichende Standfestigkeit erreichen lassen, um unbeabsichtigtes Verrücken der verklebten Teile auszuschließen, und zu einer optisch klaren, blascnfreicn und zugfesten Verklebung aushärten. Die Mehrzahl der organischen Lösungsmittel erfüllt nur einen Teil dieser Forderungen.

Die meisten Lösungsmittel erzeugen im obcrflächcnnahen Bereich rasch einen hohen Quellungsdruck. Er verursacht besonders bei spannungsreichen, beispielsweise gebogenen. Teilen sogenannte Spannungsrisse, die senkrecht von der Klebfläche ausgehen. Nur wenige Lösungsmittel, vor allem aliphatische Chlorkohlenwasserstoffe, erzeugen keine Spannungsrisse. Die meisten davon verdunsten jedoch an der I .uft so schnell, daß sich infolge der Verdunstungskälte die Luftfeuchtigkeit in der Klcbnahl niederschlägt und eine bleibende Trübung hervorruft. Oft entstehen Luftblasen infolge der Schrumpfung der angequollenen Kunsistoffobcrflächc beim allmählichen Verdunsten des Lösungsmittels.

lii allen Füllen ist die Zugfestigkeit der Klcbnahl geringer als die der verklebten Kunststoffe selbst, so dal) bei Belastung die Klcbnahl abreißt.

Unter Berücksichtigung dieser zahlreichen Gesichtspunkte hai sich Methylenchlorid (Dichlormclhan) als das bisher bestgeeignete Klebmiltel für Acrylcslcrkiinsisinffc erwiesen, Es löst den Kunststoff schnell an und ergibt innerhalb von IO see eine Standfeste Verklebung, so dall nil sogar erwünschte Korrekturen der gegenseitigen Stellung der Kunststoffteile nithl mehr möglich sind. Nach zwei Tagen isl die Endfesiigkeil der Verklebung erreicht, jedoch ist der Hand der Klebfläche leicht trüb, was sieh mir vermeiden läßt, wenn in einer Atmosphäre von niedriger absoluter l.iiflfeuchligkeit gearbeitet wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Klebmittel für Methacryiesterkunststoffe bereitzustellen, die die Nachteile der bekannten Lösungsmittel nicht aufweisen und trübungs- und blasenfreie Verklebungen von erhöhter Zugfestigkeit ergeben.

Erfindungsgemäß wird Nilromethan als Klebmittel oder als Klebmittelzusatz für Methacryiesterkunststoffe verwendet. Darunter werden Polymethylmethacrylat und Mischpolymerisate aus überwiegenden Anteilen, insbesondere mehr als 80 Gew.-%, Methylmelhacrylat und geringeren Anteilen, insbesondere weniger als 20 Gew.-%, an damit mischpolymerisierbaren ungesättigten Comonomeren. wie anderen Methacrylsäurccstern. Estern der Acrylsäure, Styrol, Acryl- oder Methacrylnitril, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid oder Vinylcstcrn, verstanden. Die zu verklebenden Kunststoffe sollen in geeigneten organischen Lösungsmitteln löslich oder zumindest stark quellbar sein, d. h. sie dürfen nicht oder nur wenig vernetzt sein. Das Molekulargewicht der Kunststoffe spielt für die Verklebbarkcit eine nur untergeordnete Rolle. Daher können unschmelzbare .Substanzpolymerisate ebenso verklebt werden wie cxtrudicrtc oder snrilzgcgosscne Kunststoffteile. Die Verklebbarkcit von Spritzgußtcilcn gehört zu den besonderen Vorzügen der Klebmiltel der Erfindung.

Obwohl Nilromethan allein als Klcbmittcl verwendet werden kann, wird es bevorzugt. Gemische des Nitromethans mit anderen flOch'.igcn organischen flüssigkeiten mit Siedepunkten nicht über 200"C, vorzugsweise unter 150"C, /u verwenden. Diese Flüssigkeiten können selbst Lösungsmittel für die /u verklebenden Kunststoffe sein und den Klassen der Ketone, Ester. Äther oder der aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffe angehören. /. B. Aceton, Cyclohexanon, Mclhylacctat, Bulylacctai, Tetrahydrofuran, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff. Dithlormclhan, Dichlorälhan usw. Diese Lösungsmittel haben für sich allein als Klcbmittcl die oben geschilderten Nachteile. Im Gemisch mit wenigstens 30 Ciew.-ⁿ/ii Nitrnmethan (berechnet auf das Gewicht des Gemisches) werden diese Nachteile erheblich unterdrückt. So nimmt die Spannungsrißbildiing deutlich ab und clic Klebfesligkeil wird erhöht. In der nachfolgenden Tabelle isl die Kleb/ugfesligkeit von verklebten Teilen aus cxlriidier tem Acrylglas 14 Tage nach der Verklebung angegeben.

Lösungsmittel

Klebzugfestigkeii Gemisch mit Nitromethan Klebzug-

Gewichtsverhältnis l'estigkeit

N/mm² Lösungsm./Nitrom. N/mm³

Aceton

Cyclohexanon

Toluol

Tetrahydrofuran

Dichlormethan

(Mcthylenchlorid)

1,2-Dichloräthan

23,9 16,5 19,8 22,8 35,9

34,2

40
20
40
60
60

60

60
80
6ü
40
40

40

34,0
35,2
32,4
33,3
42,4

36,4

Niiromethan allein läßt unter den gleichen Bedingungen eine Klebzugfestigkeit von 36,6 N/mm² erreichen. Die aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffe, die allein ähnlich hohe Festigkeiten ergeben, lassen im Gemisch mit Nitromethan höhere Festigkeitswerte erreichen als j mit jeder der Komponenten allein. Gemische aus Nitromethan und Dichlormethan in einem Gewichtsverhältnis zwischen 30 : 70 bis 80 :20 werden bevorzugt im Sinne der Erfindung verwendet.

Man kann Nitromethan auch im Gemisch mit solchen j organischen Flüssigkeiten anwenden, die keine Lösungsmittel für die zu verklebendtn Kunststoffe sind und keine eigene Klebwirkung entwickeln. Sie können so gewählt werden, daß sie die Quellzeit oder die Zeit bis zum Erreichen der Standfestigkeit verlängern, was bei schwierigen Verklebungen zuweilen erwünscht ist. Diese Zusätze können weniger flüchtig als Nitromethan sein. Die geringere Verdunstungsgeschwindigkeit verhindert die Blasenbildung in der Klebnaht und die Trübung durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit.

Beispiele für derartige Mischungen und die bei der -) Verklebung von extrudiertem Acrylglas erzielten Festigkeiten sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben:

Lösungsmittel

Zu sat/	Ucwichisvcrhiiltnis	Klebl'eslig
	(Li)sungsm. : /us.)	keil in
		N/ninr
Äthanol	80 : 20	31,5
Trichloriithan	60:40	27,8
Dimethylformamid	70 : 30	31.3
Phenoxyäthanol	95 : 5	43,0

Nitromethan

Niiromethan

Nitromethan

Nitromelhan + Dichlormclhan

(40 : 55 G.Teile)

Wenn Nitromelhan oder dessen Gemisch mit flüchtigen organischen Flüssigkeiten als Klcbmillel eingesetzt werden, wird die Klebverbindung durch das Material der zu verklebenden Kunststoffe selbst hergestellt. Man kann auch sogenannte Klcblackc verwenden, die in dem Lösungsmittel ein gelöstes Polymerisat enthalten.

Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels bildet das Polymcrisai die Klebverbindung. Die erfindungsgemäß verwendeten Klobmittcl können als derartige Polymerisat/.usäl/.c /.. B. Polymcthylmcthacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylether oder Cclluloseacetobutyrat enthalten. Dem Polymerisatanteil ist durch die Viskosität der Lösung eine obere Grenze gesetzt. Die Lösungsviskosität bei 20" soll im allgemeinen nicht über 10 000 mPa-s liegen. Mit Vorteil werden etwa 3 bis 30 Gcw.-% eines solchen Polymeren verwendet, das eine Viskosität der Lösung im Bereich von 500bis200OmPa · sergibt.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Klcbmillel dienen in erster Linie dazu, Teile aus Methacrylcslcrkunstsloffen iinicrcinsinücr zu verkleben. Um diese mit anderen Werkstoffen, wie Mol/. Papier, Karton, Leder. Mctnll, keramischem Material, Glas, Porzellan oder andersartigen Kunststoffen. /. IJ. Phenolharz- oder Aminophisthar/.-Formkörpern, Polyciirbnnut, PVC, Ureihanschaumstoffcn u.dgl.. /ti verkleben, werden, wenn Nilromcihan allein oder dessen Gemische mit flüchtigen organischen Flüssigkeiten nicht die erwünschte Klebfcstigkcit erreichen lassen, mit Vorteil .Klcblackc verwendet.

Die Verklebung von Teilen aus Acrylglas, insbesondere exirudiertem Acrylglas, untereinander stellt ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung dar. Dabei werden unter Acrylglas gegossenes oder extrudiertcs Polymcthylmethacrylat oder Mischpolymerisate des Methylmcthacrylats mit höchstens 10Gcw.-% art anderen ungesättigten Monomeren verslanden. Die Verwendung von Nitromethan im Gemisch mit Dichlormethan wird für diesen Zweck bevorzugt.

In der /weiten Tabelle ist bereits auf die Verwendung eines Lösungsgemisches, bestehend aus 40 Gew.-Teilen Nitromethan und 55 Gew.-Tcilcn Dichlormclhan, dem 5 Gew.-Tcile Phenoxyäthanol zugesetzt wurden, hingewiesen. Eine solche Dreierkombination, die hinsichtlich ihrer mengenmäßigen Zusammensetzung variieren kann, verdient hervorgehoben zu werden, da bei ihrer Anwendung auch beim Arbeiten in einer Atmosphäre mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit klare Klcbnähtc erhallen werden. Phcnoxyäthiinol kann unter Erzielung des gleichen Effekts durch andere Cilykolälher, wie Methylglykol oder Alkykliglykoläihcr. ersetzt werden. Zur Erhaltung einer hohen Klcbfcstigkeit sollen diese /iisäl/e in Mengen bis 10 Gcw.-%, bezogen auf dns gesamte Lösungsmillelgemisch. zur Anwendung kommen.

Beispiele
Beispiel 1

Die Längsseiten zweier Probekörper

(10 mm χ 270 mm χ 60 mm) aus Polymethylmethacry- ■-, iat werden ca. 60 see. in Nitromethan getaucht und zusammengefügt. Der Verbund ist innerhalb von 120 see. standfest, d. h. er verrutscht nicht mehr. Durch Belastung eines Fügeteils mit einem Gewicht von 150 g/cm² werden die Klebflächen in innigen Kontakt κι gebracht. Die Belastung wurde 24 Std. aufrechterhalten. Nach 13 Tagen Lagerung ohne Belastung bei Raumtemperatur werden 10 Probekörper (8 mm χ 20 mm χ 120 mm) aus der Verklebung herausgearbeitet und die Zugfestigkeit in Anlehnung an π DIN 53 455 ermittelt. Ergebnis 36,6 N/mm².

Beispiel 2

Durchführung der Verklebung wie in Beispiel 1. Als Lösungsmittelkleber wird eine Mischung aus Methy- jo lenchlorid und Nitromethan (60/40) angewendet. Die Probe ist in 20 see. standfest. Die Zugfestigkeit nach 14 Tagen Lagerung beträgt 43,7 N/mm².

Beispiel 3

Durchführung wie in Beispiel 1 beschrieben. Zur Verklebung wird das Lösungsmittelgemisch Me'.hylenchlorid/Nitromethan/Phenoxyäthanol (55/40/5) verwendet. Die Klebnaht ist völlig klar und blasenfrei. Nach 14 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur wird eine Festigkeit von 43 N/mm² erreicht.

Beispiel 4

Durchführung wie in Beispiel 1 beschrieben. Zur Anwendung kommt eine Lösung von 30 Teilen Polymethylmethacrylat in 70 Teile eines Lösungsmittelgemisches, bestehend aus Methylenchlorid/Nitromethan/Phenoxyäthanol (57/40/3).

Die Verklebung ist nach 3 Minuten standfest. Nach 14 Tagen Lagerung wird eine Festigkeit von 37 N/mm² erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Nitromethan als Klebmittel für Methacryiesterkunststoffe. ~.

2. Verwendung eines Gemisches aus wenigstens 30 Gew.-°/o Nitromethan und bis zu 70 Gew.-% anderen flüchtigen, organischen Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt nicht über 200°C als Klebmittel gemäß Anspruch 1. in

3. Verwendung von Nitromethan oder dessen Gemischen gemäß Anspruch 2 mit einem Gehalt an gelösten Polymerisaten und einer Lösungsviskosität von höchstens 10 000 mPa-s bei 20⁰C, als Klebmittel gemäß Anspruch I. r.

4. Verwendung eines Gemisches aus Nitromethan und Dichlormethan in einem Gewichtsverhältnis zwischen 30 :70 bis 80:20 als Klebmiltel gemäß Anspruch 1.

5. Verwendung von Nitromethan oder dessen Gemischen gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 zum Verkleben von Acrylglas.

6. Verwendung von Nitromethan gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 unter Zusatz eines Glykoläthers in Mengen bis zu 10%, bezogen auf das gesamte Lösungsmittelgemisch, zum Verkleben von Acrylglas.