DE4122849A1 - Kleb/dichtstoff auf kautschukbasis - Google Patents
Kleb/dichtstoff auf kautschukbasisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen heißvulkanisierbaren, pumpfähigen Kleb/Dichtstoff auf
Kautschukbasis zum Verkleben von Blechen im Automobilrohbau.
Die Verklebung von Blechen im Automobilrohbau hat zum Ziel, Hohlräume
abzudichten und auftretende Schwingungen zu dämpfen. Die verwendeten Bleche
sind dabei mit Korrosionsschutzölen und Ziehölen von mehreren Gramm pro
Quadratmeter bedeckt, so daß der verwendete Kleb/Dichtstoff die Fähigkeit besitzen
muß, diese Öle aufzunehmen. Um die Verarbeitung zu erleichtern und die
Ölaufnahme zu verbessern, wird hierbei der Kleb/Dichtstoff bei Temperaturen von
50 bis 80°C gepumpt und auf eine Seite der zu verbindenden Bleche aufgetragen.
Das zweite Blech wird dann dagegengedrückt. Hierbei sollte auch gewährleistet sein,
das zweite Bauteil erst nach Erkalten des aufgetragenen Kleb/Dichtstoffs
aufzubringen und trotzdem noch eine gute Ölaufnahme und Haftung zu erzielen.
Der Kleb/Dichtstoff muß bei den Verarbeitungstemperaturen über längere Zeit
stabil sein. Seine Aushärtung darf erst bei höheren Temperaturen von 150 bis
200°C wie sie bei den im Automobilbau verwendeten Einbrennöfen üblich sind,
erfolgen.
Für den vorgenannten Zweck ist die Verwendung von lösungsmittelfreien,
pumpbaren Kleb/Dichtstoffen auf Kautschukbasis bekannt. Ein derartiger
Kleb/Dichtstoff ist z. B. in der EP-PS 00 97 394 beschrieben, wobei die Kautschuk
komponente aus einem flüssigen Polybutadien besteht, dem geringe Mengen festes
Polybutadien zugemischt werden können. Die genannten Kleb/Dichtstoffe erzielen
jedoch nicht die im Automobilbau erforderliche gute Haftung.
Die DE-OS 36 25 030 (= EP-OS 02 56 316) beschreibt Kleb/Dichtstoffe mit einer
Kautschukkomponente aus Polybutadien-Flüssigkautschuk und chemisch depolymeri
siertem Festkautschuk. Durch die Depolymerisation des Festkautschuks sollen
bessere rheologische Eigenschaften erhalten werden. Andererseits bedingt die
Depolymerisation des Festkautschuks den Nachteil eines zusätzlichen Verfahrens
schrittes.
In der DE-PS 38 34 818 ist ein Kleb/Dichtstoff beschrieben, dessen Kautschukkom
ponente aus Polybutadien-Flüssigkautschuk mit endständigen Hydroxylgruppen und
cis-1,4-Polybutadien-Festkautschuk besteht.
Aus der DE-OS 27 58 222 sind druckreaktive Klebstoffe für Selbstklebebänder und
-schilder bekannt, die als Bindemittel klebrig machende Harze, z. B. Polyterpene
oder Polybuten, sowie ein Maleinsäureanhydrid-modifiziertes flüssiges Polybutadien
enthalten. Die Aushärtung erfolgt bei Raumtemperatur mittels Polyaminen oder
Polyepoxiden.
Schließlich sind in der EP-PS 01 81 441 kalthärtende Dicht/Klebstoffe bekannt, die
als Bindemittel hydroxylgruppenhaltige Homopolymere oder Copolymere von 1,3-
Butadien und seitenständig Bernsteinsäureanhydridgruppen tragende Homopolymere
oder Copolymere von 1,3-Butadien enthalten, wobei die Aushärtung mit organischen
Stickstoffbasen ausgewählt aus Aminen und N-Alkylimidazolen erfolgt.
Vor dem Hintergrund des vorgenannten Standes der Technik besteht nun die
Aufgabe der Erfindung darin, einen heißvulkanisierbaren, pumpfähigen Kleb/Dicht
stoff zum Verkleben von Blechen in Automobilrohbau mit insgesamt verbesserten
Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Kleb/Dichtstoff gemäß Patentanspruch 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der in dem erfindungsgemäßen Kleb/Dichtstoff enthaltene Butadien- oder Isopren
Flüssigkautschuk, nachfolgend auch als Polybutadienöl oder Polyisoprenöl bezeichnet,
enthält Carbonsäuregruppen, die vorzugsweise als Carbonsäureanhydrid vorliegen.
Die Verwendung eines derartig modifizierten Polybutadien-Flüssigkautschuks ist zwar
bereits aus den Dicht/Klebstoffen der vorgenannten DE-OS 27 58 222 und EPOS
01 81 441 bekannt. Es handelt sich jedoch dort um kalthärtende Systeme, wobei
die Aushärtung durch Reaktion der Carbonsäuregruppen mit Polyaminen erfolgt.
Demgegenüber handelt es sich bei dem Kleb/Dichtstoff der Erfindung um ein
heißvulkanisierbares System, wobei die Vulkanisation bzw. Vernetzung vorzugsweise
mit einem Schwefel/Beschleunigersystem erfolgt, es können jedoch auch Radikalbild
ner, vorzugsweise Peroxide verwendet werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten carbonsäuremodifizierten Butadien- bzw. Isopren-
Flüssigkautschuke haben ein Molekulargewicht von 500 bis 20 000, vorzugsweise
1000 bis 10 000 und insbesondere 1500 bis 5000 sowie eine Viskosität bei 20°C von
vorzugsweise 1 bis 250 Pa s.
Dabei ist es zur Erzielung einer niedrigen Viskosität und einer guten Haftung
vorteilhaft, Flüssigkautschuke mit einem hohen Anteil an cis-1,4-Doppelbindungen,
vorzugsweise mehr als 70% cis-1,4-Doppelbindungen einzusetzen. Besonders
bevorzugt ist die Verwendung von Polybutadienölen mit einem Anteil von über 70%
cis-1,4-Doppelbindungen und weniger als 2% Vinyl-Doppelbindungen.
Die Carbonsäuregruppen des Butadien- oder Isopren-Flüssigkautschuks liegen
vorzugsweise in der Anhydridform vor. Diese Carbonsäuregruppen enthalten 3 bis
10, vorzugsweise 4 bis 6 C-Atome und stammen z. B. von Acrylsäure, Methacrylsäu
re, Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure bzw. den Anhydriden
hiervon, sofern die Säuren einer Anhydridbildung zugänglich sind. Bevorzugte
Beispiele für Carbonsäureanhydride sind Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid
und Itaconsäureanhydrid. Dabei sind die Carbonsäuregruppen statistisch über das
Polymermolekül verteilt, wobei pro Polymermolekül 1 bis 10, bevorzugt 2 bis 6
Carbonsäuregruppen, oder 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 3 Carbonsäureanhydridgruppen
vorhanden sind. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Maleinsäureanhydrid-
modifiziertem Butadien-Flüssigkautschuk, der durch thermische Reaktion (En-
Reaktion) von Polybutadien mit Maleinsäureanhydrid erhalten worden ist. Derartige
Produkte sind kommerziell erhältlich.
In einer besonderen Ausführungsform ist in den Kleb/Dichtstoffen der Erfindung
neben dem carbonsäuremodifizierten Flüssigkautschuk auch nicht-modifizierter
Flüssigkautschuk enthalten. Hierbei wird mit zunehmender Menge des letzteren die
Menge des ersteren verringert, wobei ein 50/50 Verhältnis nicht überschritten
werden sollte. Da mit abnehmender Menge an carbonsäuremodifiziertem Flüssigkau
tschuk die erwünschten guten Haftungseigenschaften jedoch nachlassen, ist diese
Ausführungsform weniger bevorzugt.
Bei dem Butadien-Festkautschuk handelt es sich entweder um Polybutadien oder
um Butadien-Styrol-Kautschuk (SBR) mit einem Molekulargewicht Mn von 50 000
bis 500 000, bevorzugt 80 000 bis 200 000. Im Falle des Polybutadiens wird ein
solches mit überwiegend cis-1,4-Doppelbindungen, bevorzugt mindestens 95% cis-1,4-
Doppelbindungen, eingesetzt. Bei dem Styrol-Butadien-Festkautschuk handelt es sich
um statistische Copolymerisate mit 15 bis 25% Styrolanteil.
Die Kleb/Dichtstoffe der Erfindung enthalten übliche Füllstoffe, sonstige Zuschlag
stoffe und Verarbeitungshilfsmittel in üblichen Mengen.
Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise gecoatetes Calciumcarbonat, Calciumoxid und
Ruß. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Gemisches dieser drei
Füllstoffe, welches 23 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 60 Gew.-% und
insbesondere 50 bis 60 Gew.-% gecoatetes Calciumcarbonat, 1 bis 5 Gew.-%,
vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-% und insbesondere 3 bis 5 Gew.-% Calciumoxid und
1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% und insbesondere 3 bis 5 Gew.%
Ruß enthält.
Übliche Weichmacher können eingesetzt werden, bevorzugt ist dabei der Einsatz
von parafinischen, aromatischen oder insbesondere naphthenischen Ölen.
Weiterhin kann der Kleb/Dichtstoff der Erfindung Haftvermittler enthalten, soweit
diese nicht mit anderen Komponenten der Zusammensetzung chemische Reaktionen
eingehen. Geeignete Haftvermittler sind beispielsweise Phenolharze oder Silane.
Die Aushärtung der erfindungsgemäßen Kleb/Dichtstoffe erfolgt durch Heißvulkani
sation bei den im Automobilrohbau üblichen Einbrenntemperaturen von z. B. 150
bis 200°C, wobei vorzugsweise mit einem Schwefel/Beschleunigersystem gearbeitet
wird, es können jedoch auch Radikalbildner verwendet werden.
Geeignete Beschleuniger sind z. B. Benzothiazole, Thiurame, Dithiocarbamate,
Thioharnstoffe oder Gemische hiervon. Benzothiazole, z. B. Dibenzothiazoldisulfid,
sind bevorzugt.
Beispiele für geeignete thermische Radikalbildner sind organische Peroxide,
insbesondere solche mit hohen Zersetzungspunkten. Bevorzugte Beispiele sind
Dicumylperoxid oder 2,5-Dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy)-hexan.
In der nachfolgenden Tabelle I ist die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen
Kleb/Dichtstoffe angegeben.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Die Herstellung der Massen erfolgt in einem Pfleiderer-Kneter. Hierbei werden
zunächst der Butadien-Festkautschuk mit den Füllstoffen, dem Oxydationsstabilisator
und dem Weichmacher homogen verknetet, dann wird der carbonsäuremodifizierte
Flüssigkautschuk zugegeben, und zuletzt werden die Vulkanisationschemikalien
(Zinkoxid, Schwefel, Beschleuniger und aliphatische Carbonsäure) unter Kühlung in
die Masse eingearbeitet. Sofern ein Haftvermittler verwendet wird (in Tabelle II
nicht verwendet) erfolgt die Zugabe bei hochviskosen oder festen Substanzen, wie
Phenolharze, vorzugsweise am Anfang des Prozesses, sonst am Ende.
Für die Prüfung der Kleb/Dichtstoffe wird beölter Stahl verwendet.
Die Verarbeitung erfolgt so, daß zunächst der Kleb/Dichtstoff auf eine Temperatur
von 60°C erwärmt und dann in einer Raupendicke von 4 mm auf das beölte
Stahlblech aufgebracht wird. Nach Andrücken des zweiten Bleches und Zusammen
pressen der Kleb/Dichtstoff-Raupe auf eine Schichtdicke von 2 mm erfolgt die
Aushärtung bei Temperaturen von 180°C für eine Dauer von 30 min. Nach dem
Abkühlen erfolgt die Messung der Zugscherfestigkeit in Anlehnung an DIN 53 281
an einer Verklebungsfläche von 2,5×2,0×0,2 cm und des T-Peels in Anlehnung
an DIN 53 283 an einer Verklebungsfläche von 2,5×7,5×0,2 cm. Die Beurteilung
des Bruchbildes erfolgt visuell wie folgt:
K | |
= kohäsiv | |
K/A | = Überwiegend kohäsiv, teilweise adhäsiv |
A/K | = Überwiegend adhäsiv, teilweise kohäsiv |
Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt, wobei folgende Ausgangsstoffe
Verwendung finden:
Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polybutadienöl 1 | |
Molekulargewicht Mn | |
1700 | |
Viskosität | 6 Pa·s (bei 20°C) |
1,1 Anhydridgruppen pro Molekül
über 70% cis-1,4 Doppelbindungen, weniger als 2% Vinyl-Doppelbindungen
über 70% cis-1,4 Doppelbindungen, weniger als 2% Vinyl-Doppelbindungen
Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polybutadienöl 2 | |
Molekulargewicht Mn | |
1700 | |
Viskosität | 220 Pa·s (bei 20°C) |
2,3 Anhydridgruppen pro Molekül
über 70% cis-1,4 Doppelbindungen, weniger als 2% Vinyl-Doppelbindungen
über 70% cis-1,4 Doppelbindungen, weniger als 2% Vinyl-Doppelbindungen
Polybutadienöl | |
Molekulargewicht Mn | |
3000 | |
Viskosität | 3 Pa·s (bei 20°C) |
75% cis-1,4 Doppelbindungen, 1% Vinyl-Doppelbindungen
24% trans-1,4-Doppelbindungen
24% trans-1,4-Doppelbindungen
Hydroxylgruppen-modifiziertes Polybutadienöl | |
Molekulargewicht Mn | |
2800 | |
Viskosität | 4 Pa·s (bei 20°C) |
2,4 OH-Gruppen pro Molekül
Doppelbindungen 60% trans-1,4, 20% cis-1,4
20% Vinyl
Doppelbindungen 60% trans-1,4, 20% cis-1,4
20% Vinyl
Butadien Festkautschuk | |||
Molekulargewicht Mn | |||
95 000 | |||
Mooney Viskosität | ML (1+4) bei 100°C 46 | ||
Doppelbindungen über @ | 95% cis-1,4 @ | 3% trans-1,4 @ | 2% vinyl |
Butadien-Styrol-Festkautschuk | |
Molekulargewicht Mn | |
100 000 | |
Mooney Viskosität | ML (1+4) bei 100°C 50 |
23,5% Styrolgehalt |
Dibenzothiazoldisulfit
Stearinsäure
Octadecyl-3-(3,5-di-tert.butyl-1,4-hydroxyphenyl)-propionat
Claims (11)
1. Heißvulkanisierbare, pumpfähige Kleb/Dichtstoffe auf Kautschukbasis zur
Verklebung von Blechen im Automobilrohbau, wobei als Kautschukkomponente
Butadien-Festkautschuk und Butadien- oder Isopren-Flüssigkautschuk enthalten
sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkautschuk
Carbonsäuregruppen aufweist.
2. Kleb/Dichtstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Flüssigkautschuk die Carbonsäuregruppen in der Anhydridform vorliegen.
3. Kleb/Dichtstoffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Flüssigkautschuk ein Molekulargewicht, Mn, von 1000 bis 10 000 besitzt.
4. Kleb/Dichtstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flüssigkautschuk zu mindestens 70% in der cis-1,4-Form vorliegt.
5. Kleb/Dichtstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Flüssigkautschuk um einen Butadien-Flüssigkautschuk
handelt.
6. Kleb/Dichtstoffe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Butadien-
Flüssigkautschuk Maleinsäureanhydridgruppen aufweist.
7. Kleb/Dichtstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß 1 bis 3 Carbonsäureanhydridgruppen pro Kautschukmolekül enthalten sind.
8. Kleb/Dichtstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flüssigkautschuk in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-% anwesend ist.
9. Kleb/Dichtstoffe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkau
tschuk in einer Menge von 12 bis 18 Gew.-% anwesend ist.
10. Kleb/Dichtstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß als Vulkanisiermittel ein Schwefel/Beschleunigersystem enthalten ist.
11. Verwendung der Kleb/Dichtstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur
Verklebung von Blechen im Automobilrohbau.
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