DE3486385T2

DE3486385T2 - Reparatursystem.

Info

Publication number: DE3486385T2
Application number: DE3486385T
Authority: DE
Inventors: Paul Clayton Briggs
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2004-10-06
Also published as: NZ209801A; MX162520A; AU3390084A; EP0140603B1; CA1258987A; JPS60105542A; DK475884A; JPH058103B2; HK173895A; ES8702473A1; EP0140603A3; US4568589A; DK475884D0; AU573627B2; EP0140603A2; DE3486385D1; ES536581A0

Description

Diese Erfindung zielt auf die Reparatur der Unversehrtheit und/oder von Nängeln der Flächen von Fiberglas, Blechtafeln oder Plastikgebilden, die aufgrund von unbeabsichtigter Beschädigung oder Fehlern während des Herstellungsvorgangß oder nachfolgender Benutzung und Handhabung schadhaft sind.
Es ist auf diesem Fachgebiet bekannt, beschädigte Metallund/oder fiberglasverstärkte Polyesterobjekte mit Fiberglasstoff auszubessern, der entweder mit Epoxy- oder Polyester-/Styrolharzverbindungen gesättigt worden ist. Die resultierenden Zusammensetzungen haben viele Nachteile, wie zum Beispiel, daß sie im allgemeinen erfordern, daß die Harze als zwei getrennte Komponenten zur Verfügung gestellt werden, die kurz vor dem Gebrauch vorgemischt werden müssen. Nach Beendigung des Mischens muß das Fiberglastuch mit dem vorgemischten Harz gesättigt werden und schnell angewendet werden, um vorzeitiges Festwerden zu verhindern.
Der zum Aushärten solcher Epoxyharze nötige Zeitrahmen wird im allgemeinen in Stunden und/oder über Nacht gemessen. Wenn sie endgültig ausgehärtet sind, besitzen die ausgehärteten Zusammensetzungen eine relativ geringe Festigkeit gegenüber Stoßkräften, da die ausgehärteten Epoxy- und Polyester-/Styrolharze brüchige Materialien sind, die, wenn sie zusammengepreßt werden, starke Sprungbildung oder totales Versagen hervorrufen können.
Außerdem benötigen Epoxide ein genaues Mischungsverhältnis von Harz und Härtern und ein gründliches Mischen beider für ein gleichmäßiges Aushärten. Polyester/Styrolverbindungen erfordern, daß eine kleine Menge des Härters gründlich mit dem Harz gemischt wird, typische Verhältnisse sind ungefähr 5:100. Dies sorgt für mögliche Fehler des Anwenders, die zu schlechter Funktion der reparierten Gebilde führen.
Laminatausbesserungsstücke sind gut bekannt. Zum Beispiel offenbart die US-A-3 189 509 eine nicht-perforierte Aluminiumwulsttafel, wobei ein Epoxyharz verwendet wird, das anfangs dünnflüssig ist, um die Zwischenräume in einer Unstetigkeit einer beschädigten Metalltafel sowie den Raum zwischen den Wülsten auf der Aluminiumtafel auszufüllen. Ein Verfahren zum Reparieren von Unstetigkeiten in Fiberglasgebilden und zum Verwenden von entweder einem Polyesterharz oder von einer von dem Erfinder bevorzugten Vielzahl von selbstaushärtenden Epoxyharzen ist deutlich in der US-A-3 814 645 gezeigt. Ein Laminatausbesserungsstück für Inneres, das von Aluminiumfolien, Papierschichten und einer oberen Verputzschicht Gebrauch macht, ist in der US-A-4 135 017 gezeigt. Ein Verfahren zum Reparieren von Kunststoffmaterialien, in dem ein Unterlagenmaterial verwendet wird, um einen spezifischen Hohlraum hinter der Beschädigung zu bilden und dann die Unstetigkeit zu füllen, wird in der US-A-3 920 497 behandelt. Der Gebrauch von Reparaturflicken in Automobilreifen, die eine erste und eine zweite Serie von unter rechten Winkeln zueinander verflochtenen Streifen nutzen und wobei die Streifen Verstärkungsschnüre und nicht-ausgehärtete aushärtbare Elastomere einschließen, ist in der US-A-3 730 247 gezeigt.
Die vorliegende Erfindung überwindet viele der vorangehenden Probleme beim Reparieren von Schäden der Unversehrtheit von hohlen Gebilden. Die vorliegende Erfindung liefert auch ein relativ einfaches Mittel zum Reparieren der Gebilde, während das Gebilde im wesentlichen seine Originalgeometrie behält sowie im wesentlichen alle der gewünschten physischen Eigenschaften des beschädigten Bereiches wieder hergestellt, wenn nicht verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Reparieren eines Werkstücks gekennzeichnet durch ein Anbringen eines porösen, flexiblen, faserigen Substrats am Werkstück, wobei das Substrat mit einem Klebstoff zum Verbinden des Substrats mit dem Werkstück durchtränkt wird, der Klebstoff auf Acrylatbasis ist und eine Schwefel enthaltende Verbindung enthält, die aus chlorsulfoniertem Polyethylen und einer Mischung von Sulfonylchlorid mit chloriertem Polyethylen ausgewählt ist, und durch ein Aushärten des Klebstoffs durch Auftragen eines Aktivators, durch Überstreichen oder Sprühen, auf die Oberfläche des getränkten Substrats nach Anbringen des Substrats, wobei der ausgehärtete Klebstoff in dem resultierenden Ausbesserungsstück eine Schlaghärte von 0,32 bis 1,6 J/mm (6 bis 30 ft.lb/in) hat.
Es wird vorgezogen, daß die Formulierung des Klebstoffs derart ist, daß er bei Lagerung relativ stabil ist, aber bei Kontakt mit dem Aktivator schnell reagiert, um die gewünschte endgültige Aushärtung zu bilden. Es können in dem Klebstoff einige beschleunigende und/oder aktivierende Komponenten vorhanden sein, vorausgesetzt, daß andere Komponenten, die zur Aktivierung nötig sind, in dem separaten Aktivator vorhanden sind, so daß Aushärten des Klebstoffs nur bei Kontakt des separaten Aktivators mit dem Klebstoff initiiert wird. Es wird insbesondere vorgezogen, daß der separate Aktivator als einen Beschleuniger oder Aushärten aktivierendes Bestandteil ein Kondensationsprodukt eines aliphatischen Aldehyds mit ein aliphatischen oder aromatischen Amin und/oder einem Material, wie zum Beispiel Kupfernaphthenat, aufweist.
Das Substrat ist vorzugsweise porös und die Klebstoffverbindung kann in es hineinkalandriert werden. Die Klebstoffverbindung besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einer Lösung, die eine Brookfield-Viskosität von bis zu ungefähr 1 Million hat, und die Schwefel enthaltende Verbindung enthält ungefähr 25 bis 70 Gew.-% Chlor und ungefähr 3 bis 150 mMol Sulfonylchloridanteil pro 100 g Polymer und hat, hergestellt aus Polyethylen, einen Schmelzindex von ungefähr 4 bis 500.
Besonders bevorzugte Klebstoffverbindungen sind Verbindungen wie in der EP-A-0 142 923 (Anmelde-Nr. 84306485.8) und enthalten ein Estermonomer auf Acrylat (einschließlich Methacrylat)-basis, einen Katalysator, ein chloriertes oder chlorsulfoniertes Polyethylenpolymer und ein Graftcopolymerharz. Weitere modifizierte Methacrylatverbindungen sind in der US-A-3 890 407 und US-A-4 182 644 beschrieben.
Der Klebstoff kann ein Säuremonomer auf Acrylatbasis oder Methacrylatbasis, ein Estermonomer auf Acrylatbasis oder Methacrylatbasis und chloriertes oder chlorsulfoniertes Polyethylenpolymerharz und das Graftcopolymerharz enthalten, um die Verbindung mit im wesentlichen verbesserten physikalischen Gesamtklebeeigenschaften zu versehen. Der Katalysator wird entweder in dem Klebstoff oder getrennt zur Verfügung gestellt, wie oben diskutiert ist.
Die vorliegende Erfindung verwendet ein flexibles Substrat, wie zum Beispiel Fiberglas, künstliche organische Fasermaterialien, die mit Acrylklebstoffen (zum Beispiel Aramidfaserstoff, usw.), Graphitfaserstoff oder Metallfaserstrukturen kompatibel sind.
Auf Substrate wie diese können modifizierte Harzverbindungen auf Methacrylatbasis angewendet werden, die die folgenden Vorteile verleihen:
1. Das Harz und der Aktivator müssen nicht gemischt werden, um eine Aushärtung zu bewirken. Der Fiberglasstoff kann mit dem Harz vorgetränkt werden und der Aktivator auf den getränkten Stoff gesprüht werden, wenn Aushärtung gewünscht ist.
2. Die ausgehärteten Reparaturzusammensetzungen sind viel "härter" oder widerstandsfähiger gegenüber Stößen als die auf Epoxy oder Polyester/Styrol basierenden Materialien, weil die Verbindungen auf Methacrylatbasis, auf denen sie basieren, bessere Stoßeigenschaften besitzen.
3. Die modifizierten Methacrylatverbindungen kleben an einer größeren Vielzahl von Materialien einschließlich der meisten thermoplastischen und warmhärtenden technischen Kunststoffe, unbehandelter Metalle, angestrichener Metalle und mit Öl oder Wasser verunreinigter Flächen. Zum Beispiel befestigen sie im allgemeinen alles, was geklebt werden kann, wie zum Beispiel Stahl, Aluminium, PVC, ABS, Acryl, Gemische davon, Polycarbonate, weitere unbehandelte Metalle sowie die mit Öl oder Wasser verunreinigten Flächen. Leider verarbeiten sie nicht jene anderen gut bekannten, schwer zu klebenden Substrate, wie zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen, Fluorcarbonkunststoffe oder vulkanisierten Gummi.
Während viele modifizierte Methacrylatklebstoffverbindungen als sättigendeHarze für die Zusammensetzungen dieser Erfindung verwendet werden können, sind die zweckdienlichsten jene, welche folgende Vorteile vereinigen:
1. schnelles Aushärten;
2. kein Gemisch oder ein einfaches 1:1-Gemisch gleicher Volumina;
3. hohe Schlaghärte; und
4. gutes Haften an einer großen Vielzahl von Materialien einschließlich unbehandelter Metalle, angestrichener Metalle, Kunststoffen und mit Feuchtigkeit oder Öl verunreinigter Flächen.
Diese Anforderungen werden im allgemeinen durch die bevorzugten und am meisten bevorzugten Verbindungen, auf die oben Bezug genommen ist, erfüllt. Die Schlaghärte der ausgehärteten Klebstoffverbindungen, die zum Sättigen des Fiberglassubstrats verwendet werden, trägt direkt zu der Schlaghärte der Reparaturzusammensetzung bei. Die Schlaghärte der geklebten Zusammensetzung kann wie in der EP-A- 0 142 923 beschrieben gemessen werden.
Es sollte erwähnt werden, daß bestimmte weitere modifizierte Acrylverbindungen, die sich als in dieser Erfindung nützlich erweisen können, in der US-A-3 333 025, US-A-3 725 504, US-A-3 970 709 und US-A-4 293 665 beschrieben sind. Diese haben jedoch insofern einen Mangel, als daß sie im allgemeinen am besten wirken, wenn sie in Härter- zu-Harz-Verhältnissen von ungefähr 2 bis 6:100 vorgemischt werden. Eine weitere Klasse von modifizierten Methacrylatklebstoffen, die als sättigende Harze für diese Erfindung verwendet werden können, ist in der US-A-4 308 503 offenbart.
Im allgemeinen beträgt die Schlaghärte von Verbindungen auf Epoxybasis mit relativ kurzer Aushärtungszeit bei Raumtemperatur weniger als 0,27 J/mm (5ft.lbs. pro sq. inch). Die Schlaghärte von den Polyester/Styrolverbindungen ist im allgemeinen geringer als die der Epoxide, wie zum Beispiel weniger als 0,16 J/mm (3 ft.lbs. pro sq. inch). Andererseits fallen die Schlaghärten der bevorzugten Verbindungen auf Methacrylatbasis, wie in der US-A- 3 890 407 und US-A-4 182 644, in den Bereich von 0,43 bis 0,8 J/mm (8 bis 15 ft.lbs. pro sq. inch).
Es ist im allgemeinen wichtig, daß diese Zusammensetzungen in dem Temperaturbereich der normalerweise erwarteten Verwendung schlagfest sind, d.h. von -31ºC bis +65ºC (-20ºF bis +150ºF). Jedoch kann, wenn besondere Leistungsbedingungen erwartet werden, die Verstärkung einer gegebenen Eigenschaft erfordern, wie zum Beispiel Hitzebeständigkeit, chemische Widerstandsfähigkeit oder Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit, die Schlaghärte unter normalen Bedingungen eingeschränkt sein. Speziell ist es möglich, wenn eine hohe Schlaghärte bei einer Arbeitstemperatur von +71ºC (+200ºF) erfordert ist, daß das sättigende Harz, das in diesem Temperaturbereich wirksam sein kann, eine reduzierte Schlaghärte in der Größenordnung von 0,27 J/mm (5 ft.lbs. pro sq. inch) bei Raumtemperatur hat.
Wenn nicht anders in den folgenden Beispielen angegeben ist, wurden zwei Typen von Fiberglas-Unterstützungsstoff verwendet. Ihre physikalischen Beschreibungen sind wie folgt: Fiberglasband Fiberglastuch Typ Breite Dicke Gewebe Gewicht Feinheit Lieferant #2964 gewebter Rand flach Mutual Industries Red Hill, PA. variabel dreiaxial nicht spezifiziert Nytex Corp. Tabelle I Klebstoff Aktivator Bestandteile Hypalon 488 CSPE¹ Methylmethacrylat Methacrylsäure Ethylenglycoldimethacrylat Cumolhydroperoxid Ionol ² Gemahlene Glasfasern³ Kieselerde (fumed silica&sup4;) VYNS&sup5;-Harz Methylethylketon Vanax 808&sup6; Kupfernapthenatlösung&sup7;Fußnoten: 1. CSPE = Chlorsulfoniertes Polyethylen 2. Shell Chemical Comany-Warenzeichen für 2,6 di-t-Butyl-4- Methylphenol 3. Gütegrad 731 B/A, 0,8 mm (1/32 inch) Länge, Owens-Corning Fiberglas 4. Cab-O-Sil-Marke, Gütegrad M-5 Cabot Corp. 5. Vinylchlorid/Vinylacetat Copolymer, Union Carbide Corp. 6. Butyraldehyd-Anilin Kondensationsprodukt, R.T. Vanderbilt Company 7. 8% Kupfer, Tenneco Chemicals, Inc.
Der Klebstoffharz von Tabelle I wurde in einer 208 l (55 Gallonen) Stahltrommel mit einem 10 Pferdestärken "Hockmeyer" Hochgeschwindigkeitsdispergierapparat prepariert. Das gesamte Füllungsgewicht betrug 154 kg (340 lb.), wobei der Anteil jedes Bestandteils in der in Tabelle I angegebenen Höhe vorlag.
Das Hypalon 48S chlorsulfonierte Polyethylen und das Methylmethacrylatmonomer wurden gemischt, bis das gesamte "Hypalon " gelöst oder verteilt war (ungefähr 3 Stunden). The restlichen Bestandteile wurden hin zugegeben und die Mischung wurde weitere 45 Minuten lang gerührt.
Der Klebstoffaktivator in Tabelle I wurde durch Rollen der Bestandteile in einem gläsernen Gefäß auf einer Kugelmühle zubereitet, bis alle Komponenten gelöst waren.

Beispiel I

Der Klebstoffharz in Tabelle I wurde auf Längen des oben beschriebenen Fiberglasbandes von 7,5 cm (3 inch) mit einem Bedeckungsgrad von ungefähr 0,8 g/cm (0,07 oz. pro inch) aufgetr&gen.
Die beschädigte Ecke eines fiberglasverstärkten Polyestertabletts mit den Abmessungen von 48,25 cm Länge x 31,75 cm Breite x 15,25 cm Tiefe (19 inch x 12,5 inch x 6 inch) wurde mit einem freien Überzug der Aktivatorlösung der Tabelle I bestrichen. Drei Längen des mit Harz getränkten Stoffes wurden in überlappender Weise aufgelegt und anschließend mit Aktivatorlösung bestrichen, so daß der beschädigte Bereich vollständig bedeckt war.
Der geflickte Bereich war innerhalb von 10 Minuten nicht mehr klebrig und härtete dann schnell unter Wärmeentwicklung während der nächsten 5 Minuten aus. Nach 30 Minuten wurde der reparierte Bereich wiederholt mit einem 340 g (12 oz.)-Hammer geschlagen. Der gehärtete Flicken war im wesentlichen unbeschädigt, während das Fiberglastablett in dem den Flicken umgebenden Bereich brach.

Beispiel II

Einundneunzig cm (36 inch) Fiberglasband wurden längsweise ausgerichtet und auf einem Polyethylenfilm mit einer Länge von 102 cm (40 inch) und einer Dicke von 0,1 mm (0,004 inch) zentriert. Die Klebstofflösung der Tabelle I wurde entlang der Mitte der gesamten Länge des Fiberglasbandes gegossen und gleichmäßig verteilt, so daß das Band vollständig bedeckt war. Das Band wurde auf dem Polyethylenfilm umgedreht und der Überstreichungsprozeß wiederholt. Das durchschnittliche Gewicht des Harzes pro Längeneinheit des Bandes betrug 0,75 g/cm (0,67 oz./in).
Die Enden des Polyethylenfilms wurden über die Enden des bestrichenen Fiberglasbandes gefaltet. Ähnlich wurden die überstehenden Ränder des Polyethylenfilms zur Mitte des Fiberglasbandes hin entlang seiner gesamten Länge gefaltet, um es vollständig einzuschließen. Das geschützte Band wurde dann mit der gefalteten Naht nach innen aufgerollt und in ein Gefäß mit breiter Öffnung von 11,3 g (4 oz) zur Lagerung und späterem Gebrauch gelegt.
Das oben beschriebene Band und der Klebstoffaktivator der Tabelle I wurden benutzt, um eine simulierte Reparatur an einem 1,90 cm (0,75 in) Form 80 Polyvinylchlorid (PVC)- Rohr einer Länge von 10,2 cm (4 in) vorzunehmen. Der Rohrabschnitt wurde an jedem Ende mit einem Gewinde versehen, so daß Fittings angebracht werden konnten, um ein Prüfen des reparierten Rohrabschnitts durch hydrostatisches Bersten zu ermöglichen.
Zwei Löcher mit einem Durchmesser von 3,18 mm (0,125 in) wurden nahe dem Zentrum eines Rohrabschnittes um 180º auf dem Umfang des Rohres voneinander getrennt gebohrt. Das Rohr wurde dann leicht mit Sand bestreut und mit Methylethylketon in dem Bereich der Reparatur saubergewischt. Das Rohr wurde dann mit der Aktivatorlösung der Tabelle I über einen ausreichenden Bereich bestrichen, um vollkommen Kontakt mit dem Klebstoffharz auf dem Band herzustellen und ihn zu aktivieren. Der Aktivator wurde mit einer 2,8 (1 oz) Laborflasche mit schmaler Öffnung, ausgestattet mit einer kleinen pneumatischen Pumpsprühvorrichtung, aufgetragen.
Ein Stück von einer Länge von 7,6 cm (3 in) des bestrichenen oben beschriebenen Fiberglasbandes wurde auf dem Umfang um das Rohr gewickelt, zentriert über den beiden Löchern. Vor Überlappung der ersten Schicht des Bandes wurde die Außenseite des angelegten Bandes mit der Aktivatorlösung besprüht. Das verbleibende Band wurde um das Rohr gewickelt und die gesamte Reparaturstelle wurde wieder mit Aktivatorlösung besprüht. Die vollständige Reparatur war derart, daß ein Loch mit einer Schicht des Bandes, das zweite mit zweien bedeckt war.
Die Reparatur war nach 10 Minuten nicht mehr klebrig und hart genug zum Anfassen nach 15 Minuten. Das reparierte Rohr wurde 24 Stunden bei 22ºC (70ºF) vor dem Prüfen stehen gelassen. Die Bersttests wurden durchgeführt, indem ein Ende des reparierten Rohrabschnitts mit einer mit einem Gewinde versehenen Kappe von entsprechender Größe und Form versehen wurde. Das andere Ende wurde mit einer Metallverbindung an einer hydraulischen Kolbenpumpe befestigt, die mit einer Druck anzeigenden Meßuhr ausgestattet war. Der Rohrabschnitt und das hydraulische System der Pumpe wurden mit Hydrauliköl gefüllt und die gesamte Luft wurde vor dem Bersttest aus dem System ausgetrieben. Alle Fittings wurden danach gesichert, und die Pumpe wurde in Gang gesetzt, um den Kolbendruck zu erhöhen, bis ein Versagen durch Ölaustritt und einen Abfall in dem angezeigten Kolbendruck angezeigt wurde. Dieser Test ist eine Anpassung der ASTM-Methode 1599-69.
Bei Druckprüfung gemäß der oben beschriebenen Methode begann der reparierte Bereich in dem Bereich des Loches mit einer Überlappung des Bandes bei einem angezeigten Meßdruck von 176 kg/cm² (2500 lb/sq in) zu lecken. Ein nicht mit Löchern versehenes Kontrollprüfrohr versagte durch Bruch bei einem angezeigten Meßdruck von 18,3 kg/cm² (2600 lb/sq in).

Beispiel III

Beispiel II wurde wiederholt, außer daß 1,9 cm (0,75 in) schwarzen Eisenrohres anstelle von PVC-Rohr verwendet wurden.
Das Rohr wurde vorbereitet, indem es mit Methylethylketon abgewischt wurde, mit Sandpapier der Körnung 60 geschliffen und erneut mit Methylethylketon abgewischt wurde. Die Reparatur wurde wie in Beispiel II vorgenommen.
Als Druck angewendet wurde, begann der reparierte Bereich bei einem angezeigten Meßdruck von 6,3 kg/cm (900 lb/in) zu lecken.

Beispiel IIIA

Beispiel III wurde wiederholt, außer daß ein längeres Stück Fiberglas benutzt wurde, um 2,5 mal um das Rohr herumzureichen und jedes Loch mit zwei Schichten zu bedecken.
Bei Anwendung von Druck begann der reparierte Bereich erst bei einem angezeigten Meßdruck von 18 kg/cm (2600 lb/in) zu lecken. Tabelle II Klebstoff Aktivator Bestandteile 40% Hypalon 30 in MM¹-Monomer 25% Acryloid KM-452 in MMA¹-Monomer VYNS³-Harz Methylethylketon Vanax 808&sup4; Methacrylsäure Ethylenglycoldimethacrylat Cumolhydroperoxid Ionol ² Kupfernapthenatlösung&sup5; Fußnoten: 1. MMA = Methylmethacrylat 2. Shell Chemical Comany-Warenzeichen für 2,6 di-t-Butyl-4- Methylphenol 3. Vinylchlorid/Vinylacetat Copolymer, Union Carbide 4. Butyraldehyd-Anilin Kondensationsprodukt, R.T. Vanderbilt Company 5. 8% Kupfer, Tenneco Chemicals, Inc.
Die Klebstofflösung der Tabelle II wurde aus einer separaten Muttermischung von Hypalon 30 chlorsulfoniertem Polyethylen und Acryloid KM-452 Methacrylat-acrylnitrilbutadien-styrol (MABS)-Harz in Methylmethacrylatmonomer hergestellt. Die Muttermischung von Hypalon wurde durch Rollen des Polymers und des Monomers in einem gläsernen Gefäß auf einer Kugelmühle hergestellt, bis das Polymer vollständig verteilt oder in dem Monomer gelöst war. Die KM-452-Lösungs-Muttermischung wurde durch Mischen des Polymers und des Monomers in einem 3,8 l (4 quart) Labor "Hobart"-Mixer über 90 Minuten hergestellt.
Die Muttermischungen wurden in den beschriebenen Proportionen mit den verbleibenden Bestandteilen vereinigt und gründlich mit der Hand bis zur Gleichverteilung gemischt.
Der Klebstoffaktivator der Tabelle II wurde gemäß der Methode der Tabelle I hergestellt.

Beispiel IV

Ein Quadrat von 25,4 x 25,4 cm (10 in x 10 in) des dreiaxialen oben beschriebenen Stoffes wurde auf ein oder mehrere Bögen Aluminiumfolie von ausreichender Fläche gelegt, um den Stoff vollständig einzuwickeln oder abzudichten, um Verdunsten der Monomere des Klebstoffharzes zu verhindern und seine Verwendung zu einem späteren Zeitpunkt zu erlauben. Der Klebstoffharz der Tabelle II wurde gleichmäßig über beide Seiten des Fiberglasstoffes wie in Beispiel II beschrieben verteilt, außer daß der Bedeckungsgrad auf 0,3 g/cm² (0,63 oz/sq in) erhöht wurde, um den dickeren Stoff zu sättigen. Die Aluminiumfolie wurde über den bestrichenen Stoff gefaltet, und die Packung wurde über Nacht bei 70ºC stehen gelassen, um zu ermöglichen, daß der Klebstoffharz die Zwischenräume des Stoffes vollständig durchtränkt.
Ein Aluminiumbogen von 381 mm x 381 mm x 1,57 (16 in x 16 in x 0,062 in) mit einem 7,62 cm (3 in) Loch in der Mitte wurde benutzt, um die Reparatur von beschädigten Blechstrukturen zu demonstrieren. Die Reparatur wurde wie unten beschrieben ohne Säubern oder Abschleifen der Oberfläche des Aluminiums vorgenommen.
Die Aluminiumfolienpackung wurde auf einen Tisch gelegt, wobei die gefalteten Nähte nach oben zeigten, und dann geöffnet, um die harzdurchtränkten Flicken freizulegen. Die gesamte Oberfläche des Flickens wurde durch Sprühen mit einem freien Überzug der Aktivatorlösung der Tabelle II versehen, wobei die in Beispiel II beschriebene Vorrichtung benutzt wurde. Während die Aluminiumfolie noch nicht bewegt wurde, wurde die aktivierte Seite des Flickens darübergelegt und um das Loch in dem Aluminiumblech zentriert und über dem umgebenden Metall glattgestrichen. Danach wurde die Aluminiumfolie von dem Flicken abgezogen, und Klebstoff auf dem Flicken wurde mit einem hölzernen Stab geglättet, wobei besonders auf die Ränder achtgegeben wurde. Der gesamte Flicken wurde dann mit Aktivatorlösung besprüht. Der Flicken war nach 5 Minuten nicht mehr klebrig. Der Bereich des Flickens über dem Loch (mit keiner Metallberührung, um die Wärme der chemischen Reaktion abzuführen) härtete unter Entwicklung von beträchtlicher Wärme innerhalb von 5 bis 8 Minuten. Der Bereich des Flickens, der mit dem Metall Kontakt hatte, härtete in 9 bis 12 Minuten mit weniger Evidenz von Wärme der chemischen Reaktion aufgrund der Dissipationswirkung des Metalls.
Fünfzehn Minuten nachdem die Anbringung beendet war, wurde die Mitte des Flickens wiederholt mit einem 340 g (12 oz)- Kugelhammer geschlagen, ohne den Flicken zu zerbrechen oder anders zu beschädigen. Ähnliches Schlagen des umgebenden Aluminiums verursachte deutliche Vertiefungen und Verformung der Platte, was zeigte, daß der Reparaturflicken eine wesentlich größere Widerstandsfähigkeit besaß gegenüber struktureller Beschädigung durch Schlag als die Platte selbst.

Beispiel V

Ein Stück Kevlar , Aramidfaserstoff (17 x 17 Feinheit) von 88,5 mm x 101,6 mm x 025 mm (3,5 in x 4 in x 0,010 in) wurde mit 10 g der Klebstofflösung der Tabelle II in der in den obigen Beispielen benutzten Weise bestrichen. Der bestrichene Flicken wurde mit der Aktivatorlösung der Tabelle II besprüht und auf ein intaktes Aluminiumblech, ähnlich dem des Beispiels IV, gelegt. Der Flicken wurde dann mit Aktivator besprüht. Der Flicken war nach 5 Minuten nicht mehr klebrig und nach 10 Minuten hart genug zum Anfassen.
1. Eingetragenes Warenzeichen von E.I. du Pont.

Beispiel VI

Beispiel VI wurde wiederholt, wobei ein Stück Graphitfaserstoff ähnlicher Größe (13 x 13 Feinheit) benutzt wurde. Der Flicken war nach 6 Minuten nicht mehr klebrig und nach 15 Minuten hart genug zum Anfassen.

Beispiele VII bis IX

In den folgenden Beispielen wurden kommerziell erhältliche Klebstoffe auf Methacrylatbasis verwendet, um Fiberglasbandabschnitte mit einer Länge von 7,62 cm (3 in) zu durchtränken. Die bestrichenen Flicken des Bandes wurden aktiviert und auf Aluminiumblechen in der Weise der Beispiele V und VI angebracht, mit den unten angegebenen Resultaten: Beispiel Klebstoff Aktivator Zeit nach der nicht mehr klebrig (min.) Härtungszeit "Dymax" 828 "Versilok" 201 "Dymax" 530 Tabelle II "Versilok" Nr. 4Fußnoten: 1. "Dymax" ist ein Warenzeichen der American Chemical and Engineering Company. 2. Enthält Aldehydamin-Reaktionsprodukt 3. Verdünnt mit zwei Volumina Methylethylketon, um die Anwendung zu erleichtern. 4. Versilok ist ein Warenzeichen der Chemical Products Division der Lord Corporation.

Beispiel X

Ein Quadrat von dreiaxialem Fiberglasstoff von entweder einem 25,4 mm (12 in) Quadrat oder einem 19 mm (9 in) Quadrat, das eine Reemay -Schicht oder eine Schleierfläche besitzt, wird mit der Oberfläche nach unten in eine viereckige Packung aus Folie gelegt. Das Harz aus Tabelle II wird in einer gleichförmigen Filmdicke auf die gesamte obere Fläche aufgetragen. Der Acrylklebstoff wurde auf die Fläche mit einem geeigneten Abstreichlineal oder einer Klinge kalandriert. Nachdem das Harz aufgetragen worden war, wurde die Packung zu dem Stück wärmeabdichtenden Aluminiumfolienverpackungsmaterial transferiert, wobei die trockene Reemay -Seite unten blieb. Die Packung wurde dann mit einem zweiten Stück Folienbogen geschlossen, wobei ein leichter Druck über dem oberen Stück der Folie angewendet wurde, um Lufttaschen zu beseitigen. Wärmeabdichtung der Folie wurde mit gut bekannter wärmeabdichtender Ausrüstung ausgeführt.
Dieser versiegelte Flicken wurde zum Ort eines beschädigten Verschiffungscontainers aus Aluminium gebracht. Fett, zäher Schmutz und loser Dreck in dem Flickenbereich wurden kurz weggewischt. Die abgedichtete Folienpackung wurde geöffnet, und eine Seite des Flickenbereiches wurde mit dem Aktivator aus Tabelle II besprüht. Der getränkte Flicken wurde mit der Rückseite der Folienpackung auf die richtige Stelle gepreßt. Gemäßigter Druck wurde auf den Flicken mit einer hölzernen Rolle gebracht. Die Oberseite des Flickens wurde mit dem Aktivator aus Tabelle II besprüht. Der Flicken war nach 5 Minuten nicht mehr klebrig und nach 15 Minuten vollkommen hart.
1. Reemay ist ein Warenzeichen von du Pont für ihren spunbonded Polyesterstoff.

Beispiel XI

Die in Beispiel X dargelegte Methode wurde mit denselben Materialien durchgeführt, jedoch wurde innerhalb von 30 Sekunden nach der letzten Sprühauftragung des Aktivatorkatalysators auf die äußere Fläche ein dünnes Blech verformbaren Aluminiums angebracht, um zusätzliche kosmetische Wirkung auf das Äußere des Aluminiumcontainers, auf dem der Flicken angebracht wurde, zu liefern. Die Dicke der Aluminiumfolie lag in der Größenordnung von 62 bis 125 um (0,0025 bis 0,0050 in).
Der bevorzugte Flicken für die Verwendung bei großen Verschiffungscontainern, seien sie aus Fiberglas oder Metallhüllenkonstruktion, ist aus dreiaxialem Fiberglasgewebe, das mit dem Harz durchtränkt ist. Dieses dreiaxiale Gewebe verstärkt die Einstich- und Schlagwiderstandsfähigkeit.
Die dargelegten Verbindungen bieten die Vorteile, daß sie bei Raumtemperatur verwendbar sind, Wärme weder zur Anwendung auf die Substrate noch zum Aushärten nötig ist. Sie können auf porösen Flächen verwendet werden, und die, die elastomere Polymere enthaltende Bindungen haben, wie zum Beispiel chlorsulfoniertes Polyethylen, sind flexibel. Die vorliegenden Verbindungen benötigen keine sorgfältige Flächenbehandlung, sondern können zum Beispiel auf phosphatiertem oder öligem Stahl, Aluminium, anderen Metallen, polaren polymeren Materialien (wie zum Beispiel jenen, die verschiedene funktionelle Gruppen haben, wie zum Beispiel Polyester, Polyamide, Polyurethane, Polyvinylchlorid usw.), Holz, vorgestrichene Flächen, Glas und Papier angewendet werden.
Während die Erfindung durch bestimmte Beispiele ihrer bevorzugten und äußerst bevorzugten Ausführungsformen erläutert worden ist, bezogen sich alle Teile, Mengenverhältnisse und Prozentanteile auf das Gewicht, wenn es nicht anders angegeben wurde.

Claims

1. Verfahren zum Reparieren eines Werkstücks, gekennzeichnet durch ein Anbringen eines porösen, flexiblen, faserigen Substrats am Werkstück, wobei das Substrat mit einem Klebstoff zum Verbinden des Substrats mit dem Werkstück durchtränkt wird, der Klebstoff auf Acrylatbasis ist und und eine Schwefel enthaltende Verbindung einschließt, die aus chlorsulfoniertem Polyethylen und einer Mischung von Sulfonylchlorid mit chloriertem Polyethylen ausgewählt ist, und durch ein Aushärten des Klebstoffs durch Auftragen eines Aktivators, durch Streichen oder Sprühen, auf die Oberfläche des getränkten Substrats nach Anbringen des Substrats, wobei der ausgehärtete Klebstoff in dem resultierenden Ausbesserungsstück eine Schlaghärte von 0,32 bis 1,6 J/mm (6 bis 30 ft.lb/in) hat.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Substrat aus metallischen Faserstrukturen, Fiberglas, Graphitfaserstoff und künstlichen organischen Fasermaterialien, die mit Acrylsäure kompatibel sind, ausgewählt ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das künstliche organische Fasermaterial ein Aramidfaserstoff ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Substrat ein Fiberglasstoff ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Substrat mindestens drei Schichten FiberglasFasern enthält und die Fasern in jeder Schicht parallel angeordnet sind.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat zusätzlich eine dünne Metallplatte enthält, die das zu reparierende Werkstück festigt.

7. Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, das zusätzlich ein Auftragen der Klebstoffverbindung auf das Substrat als eine Lösung, die eine Brookfield-Viskosität von bis zu ungefähr 1 Mio hat, aufweist und bei der die Schwefel enthaltende Verbindung ungefähr 25 bis 70 Gew.-% Chlor und ungefähr 3 bis 150 mmol Sulfonylchloridanteil pro 100 g Polymer enthält und aus Polyethylen besteht, das einen Schmelzindex von ungefähr 4 bis 500 hat.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die Schwefel enthaltende Verbindung chlorsulfoniertes Polyethylen ist, die relativen Gewichtsverhältnisse des chlorsulfonierten Polyethylens und des Monomers 100:25 bis 1000 sind und der Beschleuniger ein primäres Aminaldehydkondensationsprodukt ist.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Klebstoff einen Ester auf Acrylatbasis oder Methacrylatbasis enthält.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Klebstoffverbindung ein Säuremonomer auf Acrylatbasis oder Methacrylatbasis enthält.

11. Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Klebstoff auf das Substrat aufgetragen wird, das danach in einer Folienverpackung abgedichtet wird bis kurz vor seiner Verwendung auf dem Werkstück, wodurch der Klebstoff in einem flüssigen Zustand bis zur Verwendung gehalten wird.

12. Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Aktivator durch Besprühen aufgetragen wird.