EP0931128B1 - Verwendung von schmiermittel auf basis von polyolen beim schneiden von elastomeren - Google Patents

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EP0931128B1
EP0931128B1 EP97943878A EP97943878A EP0931128B1 EP 0931128 B1 EP0931128 B1 EP 0931128B1 EP 97943878 A EP97943878 A EP 97943878A EP 97943878 A EP97943878 A EP 97943878A EP 0931128 B1 EP0931128 B1 EP 0931128B1
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EP
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cutting
lubricant
cut
adhesive
polyol
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Original Assignee
Henkel Teroson GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to the use of a lubricant based on water Solutions and / or emulsions of polyether polyols when cutting of cured elastomers.
  • US-A-5,476,411 discloses a composition containing glycerin, Polyethylene glycols and alkyl polyglycoside and their use as a liquid auxiliary for wet grinding processes. According to the teaching of this document, those disclosed there are suitable Compositions for wet grinding of plastics and / or dried or cross-linked coatings of varnishes to achieve a smooth surface. additionally these compositions still contain finely divided abrasive particles, which in the Liquid are suspended. It is also proposed that this Compositions in water can be rinsed off the treated surface or should before further finish treatments can be carried out.
  • US-A-4128452 describes a knife for separating adhesively bonded Materials, especially self-adhesive labels.
  • This knife has the Blade in a scabbard that has an inner lining made of absorbent material contains.
  • a lubricant such as Silicone oil is even on the absorbent material of the vagina distributed.
  • a thin layer of lubricant will be on all Spread surfaces of the blade. This enables an almost smooth contact between the blade and the material to be separated. Thereby the Lubricant prevent the stickiness of the cut adhesive.
  • the object was therefore to provide a lubricant and coolant which makes it possible to cut elastomers without developing a lot of frictional heat, the cut surfaces produced in this way being intended to remain suitable for a renewed bonding process of the elastomer parts.
  • This is of particular importance in the case of repair of directly bonded car windows, since a so-called "residual bead", ie an adhesive layer of different thickness, remains on the car body when replacing car windows that have become defective.
  • the adhesive for a pane to be newly glued is then applied directly to this cut surface, or the cut surface serves as a contact surface for the adhesive applied to the newly inserted pane.
  • a bonded car window in particular the windshield and rear window, is an integral part of the strength and rigidity of a car body
  • Polyether polyols based on linear or branched are particularly preferred Polyethylene glycols, polypropylene glycols or their copolymers.
  • the molecular weight or the OH number and the viscosity of the polyetherols can vary widely Limits vary. Preferred ranges for the OH number are 500 to 15 mg KOH / g, whole OH numbers of 50 to 20 mg KOH / g are particularly preferred.
  • the viscosity of such Polyether polyols at 25 ° C are between 500 mPa.s and 3000 mPa.s.
  • the determination the OH number is according to DIN 53240, the viscosity according to DIN 51550.
  • a lubricant concentrate was produced from the following constituents: 29% by weight polyether polyol (Lupranol 2040 from BASF, hydroxyl number approx. 28 mg KOH / g), 0.8% by weight alkyl polyglycoside from Henkel, 0.2% by weight % Acticid SPX, from Thorchemie, 70% by weight demineralized water.
  • the polyol and the surfactant were introduced and water was slowly added with a dissolver while stirring vigorously. It is particularly important to achieve particularly intensive mixing in the highly viscous phase so that a stable emulsion with finely dispersed polyol droplets is created.
  • the lubricant was used according to Example 1 for the actual Application 1:15 diluted with water and this liquid on the adhesive bead one glazed car windscreen sprayed.
  • the cured bead of adhesive was able to can be cut using a commercially available vibration knife without generating heat.
  • the accessible, perpendicular to the cut surface were Surfaces of the cured adhesive bead on the one hand with the lubricant / coolant according to the invention sprayed and for comparison a according to the Tool manufacturer made solution of a baby shampoo with water on the Glue bead sprayed and the test specimens cut accordingly.
  • a according to the Tool manufacturer made solution of a baby shampoo with water on the Glue bead sprayed and the test specimens cut accordingly.
  • new glass strips were taken, which were pre-cleaned with the primer Terostat 8510 from Teroson were pretreated.
  • An appropriate amount of Terostat 8597 was applied to the primer surface.
  • the sheet metal strips from the cutting tests on which the no further pretreated residual bead was used to simulate re-bonding, see above that again an adhesive joint with 5mm layer thickness was created.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Schmiermittels auf der Basis von wässrigen Lösungen und/oder Emulsionen von Polyetherpolyolen beim Schneiden von ausgehärteten Elastomeren.
Das Schneiden von Elastomeren mit den verschiedensten Werkzeugen stößt wegen des gummielastischen Verhaltens dieser polymeren Zusammensetzungen immer wieder auf technische Schwierigkeiten. Im modernen Automobilbau sind die feststehenden Scheiben heute direkt mit der Karosserie verklebt. Hierzu wird in aller Regel ein elastomerer Kleb/Dichtstoff verwendet, in den meisten Fällen auf Basis von Polyurethan-Elastomeren. Im Reparaturfall müssen diese direkt verklebten Autoscheiben mit Hilfe von diversen Werkzeugen aus dem Rahmen herausgeschnitten werden. Hierzu existieren verschiedene Methoden, z.B. Schneidedraht, Messer aber auch elektrische bzw. pneumatisch betriebene Schwing- oder Vibrationsmesser. Derartige Messer sind beispielsweise in der DE-A-3838044 beschrieben.
Beim Einsatz solcher Schwingmesser wird sehr viel Reibungswärme erzeugt, so dass es bereits nach sehr kurzer Schneidezeit zu Zersetzungsreaktionen kommt, was sofort an einer Rauchentwicklung zu beobachten ist. Diese Wärmeentwicklung ist sowohl aus arbeitshygienischen Gründen als auch aus technischen Gründen bedenklich. Die arbeitshygienischen bzw. gesundheitlichen Bedenken begründen sich auf der Entwicklung von Rauchgasen, deren chemische Zusammensetzung selten genau bekannt ist, da sie sowohl von der Zusammensetzung des Elastomeren als auch von der akut herrschenden Zersetzungstemperatur abhängig ist. Der Verarbeiter hat in der Regel seinen Kopf relativ nahe am Ort der Rauch- bzw. Gasentwicklung, daher kommt es fast zwangsläufig zum Einatmen der Dämpfe. Arbeitsschutzmaßnahmen hierfür existieren in der Regel nicht und sind auch schwierig in die Praxis umzusetzen.
Die technischen Bedenken begründen sich in der schlechten Kontrollierbarkeit bei der Führung des Messers unter diesen Bedingungen, aber auch darin, dass die Messer leicht bis zum "Ausglühen" ausgeheizt werden. Diese starke thermische Beanspruchung der Messer führt zu sehr kurzen Standzeiten dieser Messer. Zusätzlich kann die starke thermische Belastung des Elastomeren im Schnittbereich zu starken chemischen Abbaureaktionen des Polymeren führen, dies hat zur Folge, dass die chemische und physikalisch-mechanische Beschaffenheit des Elastomeren stark verändert wird. Diese Veränderung führt zu erheblichen Problemen bei der Wiederverklebbarkeit.
Um die oben angegebenen Probleme zu umgehen, hat man in der Praxis bisher mehrere, bis heute unbefriedigende Wege beschritten:
  • Kühlen des Schnittbereiches mit Lösungsmitteln, speziell mit Benzinen. Diese Methode verbietet sich bereits aus arbeitshygienischen Erwägungen. Neben der gesundheitlichen Problematik der Exposition der Verarbeiter mit Lösungsmitteldämpfen besteht hier auch ein andauerndes Verpuffungsrisiko wegen der entstehenden Lösungsmitteldampf-/Luftgemische. Letztere können sich sowohl an heiß gewordenen Schneidwerkzeugteilen als auch an den elektrischen Funken bei elektrisch betriebenen Schneidwerkzeugen entzünden.
  • Die Kühlung/Schmierung des Schneidebereiches lässt sich mit Wasser nicht durchführen.
  • Abkühlung des Schneidebereiches über Wartepausen. Hierbei wird ein kurzer Bereich geschnitten, bis es zur Rauchentwicklung kommt, dann wird die Klinge gekühlt. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und wird alleine aus diesem Grunde kaum angewendet.
  • Ein Anbieter von Schneidwerkzeugen empfiehlt nicht nur, sondern schreibt sogar die Verwendung eines Babyshampoos vor, um die Reibung im Schnittbereich herabzusetzen. Dazu wird eine Lösung dieses Shampoos in Wasser auf die Kleberaupe gesprüht und dann geschnitten. Zum Einsprühen der Kleberaupe einer Automobilfrontscheibe werden etwa 150 bis 200 ml dieser Detergenzlösung benötigt. Dieses Verfahren verhindert zwar die Wärmeentwicklung im Schneidebereich der Klebstoffraupe, da jedoch unweigerlich Detergentienreste auf der Schnittfläche verbleiben, wird durch dieses Verfahren ein sehr negativer Einfluss auf die Wiederverkiebbarkeit der Restraupe ausgeübt.
In allen Fällen, in denen die Schnittfläche des Elastomeren in einen erneuten Verklebungsprozess einbezogen wird, kann das letztgenannte Verfahren nicht angewendet werden, da wegen der auf der Schnittfläche verbleibenden Rückstände die Haltekraft des Klebers nach einer erneuten Verklebung auf sehr niedrige Festigkeitswerte sinkt.
Die US-A-5,476,411 offenbart eine Zusammensetzung enthaltend Glyzerin, Polyethylenglycole und Alkylpolyglykosid sowie deren Verwendung als flüssiges Hilfsmittel für Naßschleifverfahren. Gemäß der Lehre dieser Schrift eignen sich die dort offenbarten Zusammensetzungen zum Naßschleifen von Kunststoffen und /oder getrockneten oder vernetzten Beschichtungen von Lacken, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Zusätzlich enthalten diese Zusammensetzungen noch feinteilige abrasive Teilchen, die in der Flüssigkeit suspendiert sind. Fernerhin wird vorgeschlagen, daß diese Zusammensetzungen im Wasser von der behandelten Oberfläche gespült werden können bzw. sollen, bevor weitere Finish-Behandlungen erfolgen können.
Die US-A-4128452 beschreibt ein Messer zum Separieren klebend verbundener Materialien, insbesondere selbstklebende Etiketten. Bei diesem Messer befindet sich die Klinge in einer Scheide, die eine innere Auskleidung aus absorbierendem Material enthält. Eine Schmierflüssigkeit wie z.B. Silikonöl ist gleichmäßig auf dem absorbierenden Material der Scheide verteilt. Wenn die Klinge in die Scheide gesteckt wird oder aus ihr herausgezogen wird, wird eine dünne Schicht Schmiermittel auf alle Oberflächen der Klinge verteilt. Dies ermöglicht einen nahezu reibungslosen Kontakt zwischen der Klinge und dem zu separierenden Material. Dabei soll die Schmierflüssigkeit die Klebrigkeit des durchschnittenen Klebstoffes unterbinden.
Es bestand also die Aufgabe, ein Schmier- und Kühlmittel bereitzustellen, das es ermöglicht, Elastomere ohne Entwicklung von viel Reibungswärme zu schneiden, wobei die derart erzeugten Schnittflächen für einen erneuten Verklebungsprozess der Elastomerteile geeignet bleiben sollen. Für den Reparaturfall von direktverklebten Autoscheiben ist dies von besonderer Wichtigkeit, da bei einem Austausch defekt gewordener Autoscheiben eine sog. "Restraupe", d.h., eine Klebstoffschicht unterschiedlicher Stärke auf der Autokarosserie verbleibt. Auf diese Schnittfläche wird dann entweder direkt der Klebstoff für eine neu einzuklebende Scheibe aufgebracht, oder die Schnittfläche dient als Kontaktfläche für den auf die neu eingesetzte Scheibe aufgetragenen Klebstoff. Da eine verklebte Autoscheibe, insbesondere Windschutzscheibe und Heckscheibe ein integraler Bestandteil der Festigkeit und Steifigkeit einer Autokarosserie ist, schreiben die Autohersteller in ihren Spezifikationen Mindestzugscherfestigkeiten für derartige Verklebungen vor, sie betragen in der Regel mindestens 3 N/mm2. In aller Regel werden mit Stan-dard-Klebern mehr als 5 N/mm2 erreicht. Diese Werte müssen also auch bei einer Wiederverklebung erreicht werden.
Es wurde jetzt gefunden, dass bei der Verwendung von Schmiermitteln auf der Basis von wässrigen Lösungen und/oder Emulsionen von Polyetherpolyolen alle Nachteile der bisher angewandten Methoden vermieden werden. Diese Methode erlaubt eine schnelle und sichere Wiederverklebung von Autoscheiben und ist toxisch und arbeitshygienisch unbedenklich. Die Schmierung durch das Polyetherpolyol sowie die Kühlung der Klinge durch den Wasseranteil ist sehr gut und durch zahlreiche interne Praxisverversuche belegt. Die Wiederverklebbarkeit der Restraupe ist gegeben, wobei stets mindestens 85% der durch den Kleber vorgegebenen Zugscherfestigkeit erreicht werden. Mit diesen Werten werden die von allen Autoherstellern spezifizierten Werte für die Erstverklebung erreicht. Prinzipiell sind für die erfindungsgemäßen Schmiermittel zahllose Polyetherpolyole einsetzbar. Besonders bevorzugt sind Polyetherpolyole auf der Basis von linearen oder verzweigten Polyethylenglycolen, Polypropylenglycolen oder deren Copolymeren. Das Molekulargewicht bzw. die OH-Zahl und die Viskosität der Polyetherole kann dabei in weiten Grenzen variieren. Vorzugsbereiche sind für die OH-Zahl 500 bis 15mg KOH/g, ganz besonders bevorzugt sind OH-Zahlen von 50 bis 20 mg KOH/g. Die Viskosität derartiger Polyetherpolyole bei 25°C liegt zwischen 500 mPa.s und 3000 mPa.s. Die Bestimmung der OH-Zahl erfolgt dabei nach der DIN 53240, die Viskosität nach der DIN 51550. Zur Unterstützung der Mischbarkeit mit Wasser bzw. zur Gewährleistung einer stabilen Emulsion können Mischungen aus hoch- und niedermolekularen Polyetherpolyolen sowie kleinere Zusätze von Tensiden bzw. Emulgatoren mitverwendet werden. Hierbei werden in der Regel nichtionische Tenside einzeln oder in Mischungen eingesetzt, die vorzugsweise mindestens 2 OH-Gruppen pro Molekül enthalten. Ganz besonders bevorzugt sind die Alkylpolyglycoside, wie sie z.B. von der Fa. Henkel hergestellt und vertrieben werden. Zur Erhöhung der Lagerstabilität können dem erfindungsgemäßen Schmiermittel an sich bekannte und gängige Konservierungsmittel zugesetzt werden.
Für die eigentliche Anwendung als Schmier-/Kühlmittel genügt es, wenn in der auf die zu schneidende Klebstoffraupe bzw. Elastomerraupe aufgesprühten Lösung etwa 2 Gew.% Polyetherpolyol vorhanden sind. Zum effektiveren Transport vom Herstellort an den Einsatzort und zur besseren Lagerhaltung ist es jedoch zweckmäßig, zunächst ein Konzentrat herzustellen, das der Endanwender leicht mit Wasser verdünnen kann.
Eine typische erfindungsgemäße Zusammensetzung des Konzentrats für das Schmier/Kühlmittel enthält also:
  • 15 bis 40 Gew.% Polyetherpolyol, ggf. bestehend aus einer Mischung mehrerer Polyetherpolyole
  • 0,1 bis 3 Gew.% nichtionische Tenside, vorzugsweise Alkylpolyglycoside
  • 0,05 bis 0,5 Gew.% Konservierungsmittel
  • 56,5 bis 84,85 Gew.% demineralisiertes Wasser.
Die Verdünnungsmöglichkeit eines derartigen Konzentrates für die eigentliche Anwendung richtet sich nach dem Gehalt des Konzentrates an Polyetherpolyol, sie liegt zwischen etwa 1:8 bis 1:20.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Beispiel 1
Ein Schmiermittel-Konzentrat wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt: 29 Gew.% Polyetherpolyol (Lupranol 2040 der Fa. BASF, Hydroxylzahl ca. 28 mg KOH/g), 0,8 Gew.% Alkylpolyglycosid der Fa. Henkel, 0,2 Gew.% Acticid SPX, Fa. Thorchemie, 70 Gew.% demineralisiertes Wasser.
Es wurden das Polyol und das Tensid vorgelegt und mit einem Dissolver unter starkem Rühren langsam mit Wasser versetzt. Hierbei ist es besonders wichtig, eine besonders intensive Vermischung in der hochviskosen Phase zu erreichen, damit eine stabile Emulsion mit fein dispergierten Polyoltröpfchen entsteht.
Beispiel 2
In einem Praxistest wurde das Schmiermittel gemäß Beispiel 1 für die eigentliche Anwendung 1:15 mit Wasser verdünnt und diese Flüssigkeit auf die Kleberraupe einer eingeglasten PKW-Frontscheibe gesprüht. Die ausgehärtete Kleberraupe konnte mit einem handelsüblichen Schwingmesser ohne Wärmeentwicklung geschnitten werden.
Beispiel 3, Vergleichsbeispiel
Zur Ermittlung der Zugscherfestigkeit bei der Wiederverklebung wurden nach Primervorbehandlung Glasstreifen mit den Abmessungen 25x100x4mm und lackierte Stahlbleche 25x100x1mm mittels einer Kleberaupe bestehend aus dem einkomponentigen feuchtigkeitshärtenden Direkteinglasungsklebstoff Terostat 8597 der Fa. Teroson verklebt, so dass eine Schichtstärke von 5mm entstand. Die Herstellung dieser Prüfkörper und die Ermittlung der Zugscherfestigkeit erfolgte in Anlehnung an die DIN EN 1465. Eine derartige Verklebung (hier Originalverklebung genannt) erzielt nach Endaushärtung gemäß Herstellerangaben eine Zugscherfestigkeit von 5 bis 6 MPa.
Zur Simulation einer Ausglasung wurden die zugänglichen, zur Schnittfläche senkrechten Flächen der ausgehärteten Kleberaupe zum einen mit dem erfindungsgemäßen Schmier-/-Kühlmittel eingesprüht und zum Vergleich wurde eine nach Angaben des Werkzeugherstellers hergestellte Lösung eines Babyshampoos mit Wasser auf die Kleberaupe gesprüht und die Prüfkörper entsprechend geschnitten. Zur Wiederverklebung wurden neue Glasstreifen genommen, die nach Vorreinigung mit dem Primer Terostat 8510 der Fa. Teroson vorbehandelt wurden. Auf die nach Herstellerangaben abgelüftete Primeroberfläche wurde eine entsprechende Menge Terostat 8597 aufgebracht. Sodann wurden die Blechstreifen aus den Schneidversuchen, auf denen sich noch die nicht weiter vorbehandelte Restraupe befand, zur Simulation einer Wie-derverklebung verwendet, so dass wiederum eine Klebefuge mit 5mm Schichtstärke entstand.
Bei den Prüfkörpern, die Restraupen enthielten, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmier-/Kühlmittels geschnitten wurden, wurden nach Erreichung der Endfestigkeit der Klebeverbindung in jedem Fall mehr als 5 N/mm2 erreicht. Bei den Prüfkörpern, die Restraupen enthielten, die unter Verwendung des Babyshampoos geschnitten wurden, ergab der Zugscherversuch Festigkeitswerte unter 1 N/mm2.
Hieraus wird deutlich, dass bei Verwendung eines empfohlenen Schmier-/Kühlmittels gemäß Stand der Technik ein deutliches Sicherheitsrisiko in bezug auf die Zugscherfestigkeit der Wiederverklebung vorliegt, während bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmier-/Kühlmittels Wiederverklebungswerte erzielt werden, die deutlich oberhalb der von den Autoherstellern verlangten Mindestwerte von 3 N/mm2 liegen.

Claims (7)

  1. Verwendung einer Zusammensetzung auf Basis von wäßrigen Lösungen und/oder Emulsionen von Polyetherpolyolen als Schmiermittel zum Schmieren und Kühlen beim Schneiden von ausgehärteten elastomeren Kleb-/Dichtstoff-Fugen oder von ausgehärteten elastomeren Formteilen oder Profilen.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel Wasser, mindestens ein Polyetherpolyol, ein oder mehrere nichtionische(s) Tensid(e) und ggf. Konservierungsmittel enthält.
  3. Verwendung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherpolyol aus der Gruppe der linearen oder verzweigten Polyethylenglycole, Polypropylenglycole oder deren Copolymere ausgewählt wird.
  4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol eine OH-Zahl von 500 bis 15 mgKOH/g (DIN 53240), vorzugsweise von 50 bis 20 mgKOH/g und eine Viskosität bei 25°C von 500 mPa.s bis 3000 mPa.s (DIN 51550) hat.
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Tensid(e) mindestens 2 OH-Gruppen enthält/enthalten.
  6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Tensid(e) ein Alkylpolyglykosid ist/sind.
  7. Verfahren zum Schneiden von ausgehärteten elastomeren Kleb-/Dichtstoff-Fugen oder elastomeren Formteilen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte
    Einsprühen oder Bestreichen der zu schneidenden Bereiche des Elastomeren mit dem Schmiermittel gemäß Anspruch 1 bis 6,
    Schneiden des Elastomeren mit einem Vibrations- oder Schwingmesser oder einem Schneidedraht,
    ggf. kraftschlüssige Wiederverklebung auf mindestens einer der Schnittflächen.
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