DE3924484A1 - Klebefilm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Klebefilm zum Verkleben von Formteilen aus einem thermoplastischen Polymeren.

Das Verbinden von Formteilen aus thermoplastischen, insbesondere amorphen, hochtemperaturbeständigen Polymeren ist nicht einfach. Die üblichen Methoden, wie Ultraschall-, Heizelement- oder Vibrationsschweißen, die auf einem Anschmelzen der Fügeflächen beruhen, können nur bei verhältnismäßig kleinen Formteilen, bei großen Flächen aber nur unter hohem Aufwand angewandt werden.

Verwendet man zum Verkleben Lösungen des Thermoplasten in geeigneten Lösungsmitteln, wie es z.B. für Polysulfone in DE-A-23 64 070 angedeutet ist, dann müssen nach dem Klebevorgang große Mengen Lösungsmittel entfernt werden.

Die Verwendung von üblichen Zweikomponenten-Klebstoffen, z.B. auf Basis von Epoxidharzen erfordert lange Härtezeiten bei hohen Temperaturen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Mittel zum Verkleben von Formteilen aus thermoplastischen Polymeren bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Klebefilm auf Basis eines thermoplastischen Polymeren, enthaltend 1 bis 50 Gew.-% einer Flüssigkeit, welche das Polymere nicht löst, sondern nur anquillt, und welche seine Glastemperatur um mehr als 20°C, vorzugsweise um mehr als 50°C erniedrigt.

Bevorzugte Polymere und jeweils geeignete Flüssigkeiten bzw. Flüssigkeits­ gemische sind:

• 1. Polyethersulfone, z.B. solche der Struktur Geeignete Flüssigkeiten: Ketone, vorzugsweise Methylethylketon, Aceton, ferner Halogenkohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan.
• 2. Polyamide, z.B. Polyamid-6, Polyamid-6,6 oder Copolyamide 6/6,6. Geeignete Flüssigkeiten: Wasser/Ethanol-Gemisch im Verhältnis 9 : 1 bis 1 : 1 oder ein Gemisch Wasser/Ethanol/Keton im Verhältnis 5 : 4 : 1.
• 3. Thermoplastisches Polyurethan. Geeignete Flüssigkeiten: Dimethyl­ formamid, Ketone, sowie deren Mischungen im Verhältnis 2 : 1 bis 1 : 2.
• 4. Polycarbonat. Geeignete Flüssigkeiten: Ketone, Dichlormethan, sowie deren Mischungen.
• 5. Polyetherimid. Geeignete Flüssigkeiten: Tetrahydrofuran, Dichlormethan sowie deren Mischungen im Verhältnis 4 : 1 bis 2 : 1.

Die Flüssigkeiten sollen die Polymeren nicht lösen, sondern nur anquellen; sie wirken ähnlich wie Weichmacher. Der Gehalt der Flüssigkeit im ange­ quollenen Polymeren beträgt 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%. Durch die Flüssigkeit wird die Glastemperatur des Polymeren um mehr als 20°C erniedrigt. Diese Erniedrigung der Glastemperatur ist insbesondere bei Polyamid ausreichend, bei den anderen bevorzugten Thermoplasten sollte sie vorzugsweise mehr als 50°C betragen.

Die Dicke des erfindungsgemäßen Klebefilms kann in weiten Grenzen zwischen 50 und 2000 µm schwanken, bevorzugt ist der Klebefilm 80 bis 200 µm dick. Dünne Filme sollten vor der Verwendung von Polyethylenfolien eingehüllt sein, um ein vorzeitiges Verdunsten der Flüssigkeit zu verhindern.

Die Klebefilme können Fasern, Matten oder Gewebe aus Glas oder Metallen als Verstärkungsmaterialien enthalten, ferner Metalleinlagen, wie Draht­ gitter, Eisenpulver oder Aluminiumfolien, wodurch es möglich wird, die beim Verkleben notwendige Wärme induktiv, bzw. durch Widerstandsbeheizung zu erzeugen.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Klebefilms kann z.B. durch Extrusion einer Folie und anschließendem Lagern in der anquellenden Flüssigkeit oder Durchziehen der Folie durch ein Flüssigkeitsbad erfolgen. Wenn eine niedrig siedende Flüssigkeit mit hoher Affinität zum Thermoplasten verwen­ det wird, kann die Aufnahme der Flüssigkeit auch über die Gasphase erfol­ gen. Die Folie sollte nur so viel Flüssigkeit aufnehmen wie für den Klebe­ vorgang erforderlich ist. Der Flüssigkeitsgehalt kann in der Randzone der Folie deutlich höher sein als im Kern.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man Pulver oder Granulat in der Flüssigkeit bei erhöhter Temperatur quellen läßt, bis eine Gelpaste ent­ steht, die auf eine Trägerfolie z.B. aus Polyethylen aufgestrichen werden kann. Sie wird anschließend soweit angetrocknet bis die Oberfläche klebe­ frei ist. Durch Anquellen des Thermoplasten entstandenes Gel kann auch zwischen Trägerfolien zu einer dünnen Platte verpreßt werden.

Bei der Herstellung des Klebefilms können teilchenförmige oder flächige Verstärkungsmaterialien bzw. Füllstoffe eingearbeitet werden. Erstere werden bereits in die Thermoplastmasse eingemischt, letztere nach dem Extrudieren der Folie z.B. mit einem Kalander eingepreßt oder zwischen zwei Streichvorgängen in die Paste eingebettet.

Formteile aus thermoplastischen Polymeren werden miteinander verklebt, indem man zwischen sie einen Klebefilm auf Basis des gleichen Polymeren einlegt und die Anordnung bei einer Temperatur verpreßt, die unterhalb der Glastemperatur des reinen Polymeren oberhalb des angequollenen Polymeren liegt. Die Temperatur kann z.B. durch direktes Beheizen, z.B. mit Heiß­ luft, Wärmekontakt, Wärmestrahlung oder Hochfrequenz, der Fügeflächen des zu verklebenden Formteils erfolgen oder durch Widerstandsheizung bei Ver­ wendung von Metalleinlagen.

Der Druck beim Verpressen sollte höher sein als der Dampfdruck der Flüssigkeit bei der Preßtemperatur, er liegt bevorzugt zwischen 20 und 100 bar. Die Preßdauer sollte zwischen 0,5 und 10 min liegen. Anschließend wird die Flüssigkeit aus den verbundenen Formteilen entfernt, indem man die Teile tempert. Dabei ist die Temperatur so einzustellen bzw. zu steigern, daß keine Blasen in der Klebnaht entstehen. Durch Vakuum kann dieser Vorgang beschleunigt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Klebeverfahren erhält man hohe Verklebe-Güte­ faktoren, man kann auch große Fügeflächen miteinander verbinden und mehrere Lagen gleichzeitig verkleben.

Beispiel 1

Eine extrudierte Folie aus Copolyamid 6/66 (15 : 85) der Dicke 80 µm wird 60 min bei Raumtemperatur in einem Gemisch von Wasser : Ethanol : Aceton im Volumenverhältnis 5 : 4 : 1 gelagert. Dabei nimmt sie etwa 18 Gew.-% Flüssig­ keit auf.

Zum Verkleben werden 1,5 mm dicke, 150 mm breite Platten aus Copoly­ amid 6/66 15 min überlappt. Zwischen dieser Überlappung liegt ein 15 mm breiter Streifen des obigen, angequollenen Klebefilms. Der in eine Plattenpresse eingelegte Verbund wird bei 170°C 2 min mit 30 bar verpreßt und zur Entfernung der Lösungsmittelreste bei 100°C 3 Stunden getrocknet.

Prüfergebnisse:

Die Platten wurden in 15 mm breite Streifen geschnitten und einer Zug- Scherprüfung unterworfen. Dabei konnte eine mittlere Prüfkraft von 375 N erreicht werden. Das entspricht 40% der Reißfestigkeit des Platten­ materials.

Beispiel 2

Polyethersulfon-Granulat (Viskositätszahl 55, gemessen bei 25°C in N-Methylpyrrolidon, 1 g/100 m³) wird mit überschüssigem Methylethylketon im Kneter zu einem Gel mit 70% Feststoffgehalt verarbeitet. Das Gel wird in einem Kalander zwischen Polyethylenfolien zu einem 100 µm dicken Klebe­ film ausgewalzt.

Zum Verkleben werden wie in Beispiel 1 beschrieben 1,5 mm dicke, 150 mm breite Platten aus Polyethersulfon 15 mm überlappt. Zwischen der Über­ lappung liegt der oben beschriebene Klebefilm. Der Verbund wird bei 120°C 8 min bei 100 bar verpreßt und während 2 Stunden bei 150°C getempert.

Prüfergebnisse:

An 15 mm breiten Streifen aus diesen Platten wurden Zugscherversuche durchgeführt. Die dabei erreichte mittlere Reißkraft betrug 580 N. Damit konnte ca. 30% der vom Grundmaterial übertragbaren Last mit dieser Klebeverbindung erreicht werden.

Beispiel 3

Der Klebefilm nach Beispiel 2 wurde auch wie folgt hergestellt: Eine 90 µm dicke, durch Extrusion über eine Breitschlitzdüse erhaltene Poly­ ethersulfon-Folie (Viskositätszahl 55, gemessen bei 25°C in N-Methyl­ pyrrolidon) wird bei 30°C durch einen Bedampfungstunnel geführt. Dessen Gasphase ist mit Dichlormethan-Dampf gesättigt. Der Feststoffgehalt des entstandenen Klebefilms liegt bei 92°C.

Die Verklebungsbedingungen und die Eigenschaften entsprechen denen des Beispiels 2.

Claims (6)

1. Klebefilm auf Basis eines thermoplastischen Polymeren, enthaltend 1 bis 50 Gew.-% einer Flüssigkeit, welche das Polymere nicht löst, son­ dern nur anquillt und welche seine Glastemperatur um mehr als 20°C erniedrigt.

2. Klebefilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere ein Polyethersulfon, ein Polyamid, ein Polycarbonat, ein Polyetherimid oder ein thermoplastisches Polyurethan ist.

3. Klebefilm nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dicke von 20 bis 2000 µm.

4. Klebefilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Verstär­ kungsfasern und/oder Metalleinlagen enthält.

5. Verfahren zum Verkleben von Formteilen aus thermoplastischen Poly­ meren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Formteile ein Klebe­ film nach Anspruch 1 auf Basis des gleichen Polymeren eingebracht wird, und die Anordnung bei einer Temperatur verpreßt wird, die unterhalb der Glastemperatur des reinen Polymeren und oberhalb der Glastemperatur des angequollenen Polymeren liegt.

6. Verfahren zum Verkleben von Formteilen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter einem Druck verpreßt wird, der höher ist als der Dampfdruck der Flüssigkeit bei der Prüftemperatur.