Verfahren zur Behandlung von Substraten vor dem Verkleben
Beschreibung Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Substraten, umfassend das Reinigen der Substratoberfläche mit einem Melaminschaum und das Aktivieren der gereinigten Substratoberfläche. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Melamin- schaums zum Entfernen von Verschmutzungen, insbesondere Silikonverschmutzungen, von Substraten, wie beispielsweise von Glas oder Glaskeramiken. Mit Hilfe des Melaminschaums lassen sich Verunreinigungen besonders leicht von entsprechenden Oberflächen entfernen, ohne dass hierzu der Einsatz von abrasiven Zusatzstoffen, die in gewöhnlichen Reinigungsmitteln enthalten sind und vor einer späteren Verklebung entfernt werden müssen, notwen- dig ist.
Stand der Technik
Bei der Herstellung von Verbundgläsern werden zwei oder mehrere Glasscheiben mit dazwi- sehen angeordneten Kunststofffolien, wie z.B. aus Polyvinylbutyral, verbunden. Dabei ist es notwendig die beiden Glasscheiben mit der Folie unter Vakuum auf Temperaturen von etwa 120 °C und mehr zu erhitzen. Durch das Vakuum wird gewährleistet, dass sich in dem Kom- posit keine Luftblasen bilden. Für die Erzeugung des Vakuums zwischen den beiden Glasscheiben wird um die Kanten der Gläser eine Silikondichtung oder -lippe angebracht, die nach der Herstellung des Verbundglases wieder entfernt werden muss. Da das Verbinden der Folie mit den beiden Glasschichten bei erhöhter Temperatur erfolgt, kann sich die Silikondichtung teilweise mit der Glasscheibe verbinden. Nach dem Entfernen der Silikondichtung bleiben daher häufig Verunreinigungen auf der Glasplatte zurück. Diese Verunreinigungen führen dazu, dass die Haftung von Klebstoffen auf dem Substart vermindert wird und müs- sen daher mit Hilfe von Reinigungsmitteln entfernt werden, bevor das Verbundmaterial mit Klebstoffen beispielsweise an Gummidichtungen verklebt werden kann.
Solche Verunreinigungen werden in der industriellen Anwendung derzeit mit abrasiven Reinigungsmitteln bzw. Scheuermitteln entfernt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die in solchen
Reinigungsmittel enthaltenen Partikel (beispielsweise aus Korund oder Aerosil) teilweise nach der Reinigung auf dem Substrat verbleiben. Damit eine spätere Verklebung nicht beeinträchtigt wird, ist es daher notwendig, verbliebene Festpartikel nach der Entfernung von Silikonverunreinigungen von der Oberfläche des Substrats zu entfernen. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Scheuermitteln besteht darin, dass die Substratoberfläche durch ungeeignete Reinigungsmittel verkratzt werden kann.
Häufig wird vor der Verbindung von mehreren Glasplatten über Kunststofffolien auf die Glasplatten zunächst eine Glaskeramikschicht, beispielsweise mit Siebdruck, aufgebracht. Diese wird in einem weiteren Schritt in die Glasscheibe eingebrannt. Da die Glaskeramikschicht in der Regel am Rand der Glasplatte aufgebracht wird, finden sich nach der Verbindung mehrerer Glasplatten über Kunststofffolien Silikonverunreinigung häufig auch auf der Oberfläche der Glaskeramik. Bei den derzeit verwendeten Reinigungsverfahren ist es zudem notwendig, mit Hilfe eines zusätzlichen Schritts festzustellen, ob Silikon- oder andere Verunreinigungen im Wesentlichen vollständig von der Oberfläche eines weiterzubehandelnden Substrats entfernt wurden. Dies wird auch als "Detektieren" oder "Detektion" bezeichnet. Dies wird mit Hilfe der Oberflächenspannung des Substrats bestimmt. Silikonöl oder Silikonharz-verunreinigte Oberflä- chen weisen in der Regel Oberflächenspannungen im Bereich von 20 bis 30 mN/m auf, während saubere Glasoberflächen Oberflächenspannungen im Bereich von 40 mN/m oder mehr aufweisen. Eine derartige Oberflächenspannung ist nötig um eine hinreichende Benetzung der Oberfläche mit einem aufzutragenden Klebstoff zu gewährleisten. Bei dem derzeit für die Reinigung verwendete Verfahren muss die Verschmutzung daher zunächst mit Hilfe der be- schriebenen Reinigungsmittel von der Oberfläche entfernt werden, anschließend muss die Oberfläche gereinigt werden, um verbleibende Partikel zu entfernen, und schließlich muss mit Hilfe beispielsweise von Testtinten die Oberflächenspannung des Substrats bestimmt werden. Dies ist ersichtlich ein relativ fehleranfälliger und aufwendiger Prozess mit vielen verschiedenen Schritten, zumal alle drei Schritte wiederholt werden müssen, wenn die Reini- gung nicht ausreichend war.
Für die Reinigung insbesondere von mit Silikonverbindungen verunreinigten Glasoberflächen schlägt die US 2009/025851 AI ein Verfahren vor, bei dem mit Kieselsäure oder Silikaten versetztes Wasser als Reinigungsmittel verwendet wird. Diese Erfindung schlägt als Sili-
katadditive insbesondere Aerosile vor, die als wässrige Suspension mit Hilfe eines Cellulose- tuchs auf die Glasoberfläche aufgebracht werden. Die Reinigung erfolgt dann durch Reiben des mit Flüssigkeit getränkten Tuchs auf der Oberfläche. Melamin-Formaldehyd-Schäume oder Schwämme sind im Stand der Technik bereits zum Gebrauch in industriellen Anwendungen, wie der Wärme- oder Schallisolierung sowie zu Brandschutzzwecken beschrieben worden. Darüber hinaus finden Melaminschäume Anwendung in der Automobilindustrie, beispielsweise um Motorkammern und Fahrerhäuser von Autos oder Lkws zu isolieren.
Eine verhältnismäßig neue Entwicklung ist es, dass derartige Melaminschäume auch auf dem Gebiet der Hartoberflächenreinigung verwendet werden. Beispielsweise wurden Reinigungs- schwämme aus geschnittenen oder gegossenen Stücken von Melaminschaum beschrieben, um Verschmutzungen und/oder Flecken von harten Oberflächen, beispielsweise Fliesen, Wänden oder Fußböden, zu entfernen. In der WO 2008/090498 ist beispielsweise die Reinigung von Teppichen mit solchen Materialien beschrieben. Derartige Melaminschaum- Schwämme werden derzeit beispielsweise unter dem Handelsnamen "Mister Clean Magic Eraser®", "Meister Propper Express Schmutzradierer®" oder "Scotch-Brite Fleckenradierer" vermarktet. In der US 2007/161533 AI werden mit Tensiden, Bleichmitteln, Mitteln zur Ver- minderung von Kalkablagerungen, Bioziden, Lösungsmittel und Mischungen davon getränkte Melaminschäume zur Reinigung von harten Oberflächen vorgeschlagen. Als Oberflächen werden Keramik wie in Kacheln, Fußböden, aber auch sanitäre Einrichtungen wie Waschbecken, und lackierte Oberflächen wie bei Haushaltsgeräten erwähnt. In der DE 10 2005 003 314 AI werden Melaminschwämme zur Reinigung u.s. von Zement verschmierten Glasober- flächen vorgeschlagen. Für die Reinigung wurden hier hoch konzentrierte Säuren, beispielsweise 96 %ige Schwefelsäure, verwendet. Der Vorteil der Verwendung von Melaminschäu- men besteht nach den Angaben in der DE 10 2005 003 314 AI vor allem darin, dass sich Melaminschäume bei Kontakt mit derart hochkonzentrierten Säuren, im Gegensatz beispielsweise zu Viskose, nicht zersetzen und damit eine Reinigung mit solchen Säuren überhaupt erst möglich machen.
Um den Melaminschaum zu stabilisieren und dessen frühzeitiges Zerbrechen zu verhindern, werden Schwämme, die Melaminschaum und ein stabilisierendes Material, wie ein steifes
Polyurethan, kombinieren, vorgeschlagen und vermarktet (z.B. vertrieben unter dem Handelsnamen Scotch Brite Easy Erasing Päd® von 3M Corp.).
Obwohl Melaminschäume erfolgreich zum Reinigen harter Oberflächen verwendet wurden, sind bestimmte Oberflächen, insbesondere Glas, mit besonderen Herausforderungen bei der Reinigung verbunden. Speziell muss bei der Entfernung von Verunreinigungen von diesen Substraten sichergestellt werden, dass die Oberfläche nicht verkratzt wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung bestand vor diesem Hintergrund darin, ein vereinfachtes Verfahren zur Reinigung von Substraten, insbesondere von Glas oder Glaskeramiken, bereitzustellen, bei dem keine Verschmutzungen nach der Entfernung von Verunreinigungen auf der Oberfläche verbleiben und ein Reinigen dieser Verschmutzungen entfallen kann. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren bereitzustellen, im Rahmen dessen es innerhalb einer möglichst geringen Anzahl von Schritten möglich ist, ein Sub- strat zu reinigen und festzustellen, ob dieses Substrat nach der Reinigung eine für die Weiterverarbeitung geeignete Oberflächenspannung aufweist.
Beschreibung der Erfindung Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft demzufolge ein Verfahren zur Behandlung von Substraten, umfassend i) das Reinigen der Substratoberfläche mit einem Melaminschaum und
ii) das Aktivieren der gereinigten Substratoberfläche.
Das "Reinigen" im vorstehend beschriebenen Verfahren beinhaltet vorzugsweise das Entfernen von auf der Oberfläche des Substrats befindlichen Verunreinigungen, d.h. Materialien, die nicht Bestandteil des eigentlichen Substrats sind. Unter "Aktivieren" ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass die Oberflächenspannung des Substrats auf einen Wert von > 35 mN/m eingestellt wird. Die Begriffe Aktivieren und Grundieren werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung synonym verwendet. Durch eine Oberflächenspannung in diesem Bereich lässt sich in späteren Verarbeitungsschritten eine ausreichende Benetzung der Substratoberfläche mit
einer aufzubringenden Beschichtung wie einem Grundierungsmittel und/oder Klebstoff gewährleisten.
Das Aktivieren umfasst vorzugsweise eine chemische Modifikation der Oberfläche, die über das Reinigen hinausgeht. Eine solche Modifikation kann beispielsweise im Entfernen einer passiven Schicht (z.B. einer Oxidschicht) bestehen, was im Fall eines Glassubstrats durch Anätzen der Oberfläche mit konzentrierter Säure möglich ist. Die chemische Modifikation kann aber auch durch Aufbringen einer Substanz wie z.B. einem Haftvermittler erfolgen, die in der Folge Wechselwirkungen mit der Substratoberfläche eingeht und dann nicht mehr oh- ne weiteres von der Oberfläche entfernt werden kann. Ein Beispiel für eine solche chemische Modifikation einer Glasoberfläche ist die Behandlung mit Silanen, bei der sich die Silane durch Bildung von Si-0 Bindungen mit der Glasoberfläche verbinden. Ein anderes Beispiel ist die Behandlung mit Titanalkoholaten, bei der sich das Titan unter Freisetzung von Alkoholen an die Glasoberfläche bindet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Aktivieren, bei dem eine Substanz, insbesondere ein Haftvermittler, auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, die/der sich an die Substratoberfläche bindet, bevorzugt. Ebenso ist es bevorzugt, wenn das Aktivierungsmittel frei von Protonen-Säuren ist.
Im diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass ein Aktivieren der Oberfläche erst möglich ist, wenn eine darauf befindliche Verunreinigung entfernt wurde, da insbesondere eine chemische Modifikation der Oberfläche des Substrats ein vorheriges Entfernen der Verunreinigung erfordert.
Das Reinigen erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise durch Reiben des Melaminschaums auf der Substratoberfläche.
Mit "Melamin" oder "Melaminschaum" ist in der vorliegenden Erfindung ein Melamin- Formaldehydschaum gemeint. Mit "Dicke" wird die Länge in mm der Seite mit der kleinsten Ausdehnung im Vergleich zu den anderen Seiten der Melaminschaumschicht bezeichnet (die Höhe der Melaminschaum- schicht). Wenn der Melaminschaum auf einer rechteckigen Form beruht, und die Melaminschaumschicht parallel zu den Seiten der Form mit dem größten Oberflächenbereich (Ausdehnungen der x- und y-Achse) verläuft, kann die Dicke als die Ausdehnung in Richtung der
y-Achse bezeichnet werden. Im Fall, dass der Melaminschaum auf einer unregelmäßigen Form beruht und/oder die Ausdehnung der Dicke der Melaminschaumschicht variiert (d.h., dass die Schicht in einigen Teilen der Vorrichtung dicker ist als in anderen), ist es ausreichend, dass sich die Dicke der Melaminschaumschicht mindestens einmal über die hierin erforderliche Dicke erstreckt.
Der vorstehend beschriebene Melaminschaum kann durch Mischen der hauptsächlichen Ausgangsmaterialien Melamin und Formaldehyd, oder eines Vorläufers davon, mit einem Blähmittel, einem Katalysator und einem Emulgator, Einspritzen der resultierenden Mischung in eine Gießform und Wärmeerzeugung in dem Reaktionsgemisch durch ein geeignetes Mittel, wie Erwärmung oder Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen, um Schäumung und Härtung hervorzurufen, hergestellt werden. Das Molverhältnis von Melamin zu Formaldehyd (d.h. Melamin: Formaldehyd) zum Herstellen eines Vorläufers beträgt vorzugsweise 1 : 1,5 bis 1:4, besonders bevorzugt 1 :2 bis 1 :3,5 hinsichtlich Melamin: Formaldehyd. Außerdem beträgt das Molekulargewicht-Zahlenmittel des Vorläufers vorzugsweise 200 bis 1.000, bestimmt mit Hilfe von GPC, besonders bevorzugt 200 bis 400. Formalin, das eine wässrige Formaldehydlösung ist, wird gewöhnlich als Formaldehyd-Komponente verwendet.
Als Monomere zum Herstellen des Vorläufers könnend die folgenden verschiedenen Mono- mere in einer Menge von 50 Gewichtsteilen (nachstehend als "Teile" abgekürzt) oder weniger, besonders 20 Gewichtsteilen oder weniger, pro 100 Gewichtsteilen der Summe von Melamin und Formaldehyd zusätzlich zu Melamin und Formaldehyd verwendet werden. Als andere Monomere, die Melamin entsprechen, können Cl-5-alkylsubstituierte Melamine, wie Methylolmelamin, Methylmethylolmelamin und Methylbutylolmelamin, Harnstoff, Urethan, Kohlensäureamide, Dicyandiamid, Guanidin, Sulfurylamide, Sulfonsäureamide, aliphatische Amine, Phenole und die Derivate davon verwendet werden. Als Aldehyde können Acetalde- hyd, Trimethylolacetaldehyd, Acrolein, Benzaldehyd, Furfurol, Glyoxal, Phthalaldehyd, Terephthalaldehyd usw. verwendet werden. Als Blähmittel können Pentan, Trichlorfluormethan, Trichlortrifluorethan usw. verwendet werden. Jedoch ist die Verwendung sogenannter Fleone®, wie Trichlorfluormethan, vom Standpunkt von Umweltproblemen her eingeschränkt und daher nicht bevorzugt. Andererseits ist Pentan insofern bevorzugt, als es leicht einen Schaum bereitstellt, sogar wenn es in einer kleinen Menge verwendet wird. Aufgrund seiner hohen Brennbarkeit ist beim Umgang
mit Pentan jedoch Vorsicht geboten. Ferner ist als Katalysator Methansäure gebräuchlich, und als Emulgator können anionische Tenside, wie Natriumsulfonat, verwendet werden.
Die Menge an elektromagnetischen Wellen für die Bestrahlung zum Beschleunigen der Här- tungsreaktion des Reaktionsgemisches wird vorzugsweise auf 500 bis 1.000 kW, besonders 600 bis 800 kW im Leistungsverbrauch auf der Basis von 1 kg einer wässrigen Formaldehydlösung, die in die Gießform gegeben wird, eingestellt. Falls dieser Leistungsverbrauch nicht reicht, führt dies zu ungenügendem Aufschäumen, was die Herstellung eines gehärteten Produkts mit einer hohen Dichte ergibt. Andererseits wird, wenn der Leistungsverbrauch überhöht ist, der Druck beim Aufschäumen sehr hoch, was zu einer Entleerung der Gießform und sogar zur Explosion führen kann. Somit ist ein Leistungsverbrauch außerhalb des Bereichs nicht bevorzugt.
Das Melamin der vorliegenden Erfindung liegt als Schaum vor. Die Oberfläche des Schaums umfasst Zellen, die vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von etwa 1 μιτι bis etwa 20 μιτι, insbesondere im Bereich von etwa 5 μιτι bis etwa 10 μιτι, aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbare Melaminschäume weisen typischerweise eine Dichte von < 15 g/l auf.
Geeignete Melamin-Formaldehydharz-Schaum-Rohmaterialen sind unter den Handelsnamen Basotect® V3012, Basotect® (MF), Basotect® UF, Basotect® G+, Basotect® G, Basotect® TG, Basotect® UL oder Basotect® W von BASF im Handel erhältlich. Weitere geeignete Melamin- Formaldehydharz-Schäume sind kommerziell als "Mister Clean Magic Eraser®", "Meister Propper Express Schmutzradierer®" oder "Scotch-Brite Fleckenradierer" erhältlich.
Das Aktivieren der gereinigten Substratoberfläche erfolgt mit einem für eine Einstellung einer Oberflächenspannung von > 35 mN/m geeigneten Aktivierungsmittel. Vorzugsweise erfolgt das Aktivieren für einen Zeitraum bis die Substratoberfläche eine Oberflächenspannung von > 35 mN/m, insbesondere > 37 mN/m, noch mehr bevorzugt > 39 mN/m und am meisten bevorzugt > 40 mN/m aufweist. Das Aktivierungsmittel ist und enthält vorzugsweise keine Protonen-Säure.
Als besonders zweckmäßig haben sich in diesem Zusammenhang Aktivierungsmittel herausgestellt, die mindestens einen Haftvermittler enthalten, der vorzugsweise aus der Gruppe umfassend Organotitanate, Aminosilane, Mercaptosilane, Hydroxysilane und Gemischen davon ausgewählt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbare Organotitanate sind insbesondere Alkoxytitanate, wie z.B. Titantetrabutanolat, oder Sulfoxytitanate, wie das Tris(dodecylbenzolsulfonato-0)(propan-2-olato)titan.
Mit dem Begriff "Silan" werden im vorliegenden Dokument Organoalkoxysilane bezeichnet, in denen zum einen zwei oder drei Alkoxygruppen direkt, über eine Si-O-Bindung, an das Silici- um-Atom gebunden sind, und die zum anderen einen oder zwei direkt, über eine Si-C- Bindung, an das Silicium-Atom gebundenen organischen Rest aufweisen, welcher eine funktionelle Gruppe darstellt oder eine solche trägt. Die Silane haben die Eigenschaft, bei Kontakt mit Feuchtigkeit zu hydrolysieren. Dabei bilden sich Organosilanole und, durch nachfolgende Kondensationsreaktionen, Organosiloxane.
Das Aktivierungsmittel ist zweckmäßig frei von Polyisocyanaten. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Aktivierungsmittel zu 90 bis 99 Gew.-% aus chemisch inerten Lösungsmitteln besteht. Solche Lösungsmittel umfassen bevorzugt Kohlenwasserstoffe oder Wasser. Der Rest des Aktivierungsmittels wird bevorzugt durch einen oder mehrere Haftvermittler gebildet, die zu 1 bis 10 Gew.-%, vorzugweise zu 3 bis 8 Gew.-% in dem Aktivierungsmittel enthalten sind.
Für die vorliegende Erfindung geeignete Aktivierungsmittel enthalten vorzugsweise ein oder mehrere Aminosilane ohne zusätzliches Mercaptosilan und sind beispielsweise in der EP 1 760 128 AI beschrieben. Deren Offenbarung ist hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Weitere bevorzugte Aktivierungsmittel enthalten eine Mischung aus mindestens einem Ami- nosilan, insbesondere einem Aminosilan, das eine tertiäre Aminogruppe enthält, und mindestens ein Mercaptosilan. Solche Aktivierungsmittel sind beispielsweise in der EP 1 923 361 AI beschrieben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform basiert das vorstehend geschilderte Aktivierungsmittel im Wesentlichen auf Wasser als Lösungsmittel. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Mittel zum Aktivieren der gereinigten Substratoberfläche Bis(trimethoxysilylpropyl)-
amin sowie Mercaptopropyltrimethoxysilan als Bestandteile enthält. Solche Mittel werden beispielsweise in der EP 1 894 966 AI beschreiben, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die vorstehenden Aminosilane und gegebenenfalls Mercaptosilane in einem organischen Lösungsmittel, insbesondere in einem Kohlenwasserstoff oder Gemischen von Kohlenwasserstoffen, gelöst. Geeignete Aktivierungsmittel sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Sika® Aktivator oder Sika® Aktivator PRO von der Sika Deutschland GmbH erhältlich. Unpolare organische Lösungsmittel, ins- besondere Kohlenwasserstoffe, weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Prüfung der Oberflächenspannung in der Regel mit einem polaren Lösungsmittel wie Wasser durchgeführt wird. Deshalb muss das unpolare organische Lösungsmittel vor der Prüfung der Oberflächenspannung von der Substratoberfläche entfernt werden, da es andernfalls die Messung der Oberflächenspannung verfälschen kann. Deshalb sind Aktivierungsmittel auf Basis von unpo- laren Lösungsmitteln im Rahmen der vorliegenden Erfindung weniger bevorzugt.
Geeignete Organotitanat-enthaltende Aktivierungsmittel sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Sika® Aktivator-205 von der Sika Deutschland GmbH erhältlich. Weitere geeignete Aktivierungsmittel enthalten Hydroxysilane. Bevorzugte Hydroxysilane sind beispielsweise in der EP 1 502 927 AI als Verbindungen AI beschrieben.
In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, zusätzlich zu dem Aktivierungsmittel ein Reinigungsmittel zu verwenden, das bevorzugt auf Wasser als Lösungsmittel beruht. Solche Reinigungsmittel enthalten vorzugsweise als aktive Komponente zusätzlich ein organisches Lösungsmittel, wie insbesondere Isopropanol, sowie eine Mischung von mehreren Tensiden. Ein geeignetes Reinigungsmittel ist beispielsweise unter der Bezeichnung Sika® CleanGlass von der Sika Deutschland GmbH erhältlich. Hinsichtlich der zu behandelnden Substrate unterliegt die vorliegende Erfindung keinen wesentlichen Beschränkungen. Erforderlich ist es jedoch, dass das Substrat eine Härte aufweist, die ausreichend ist, damit das Material während des Reinigens mit dem Melaminschaum nicht in größeren Mengen von der Substratoberfläche abgetragen wird. Damit sind weiche Materialien, wie thermoplastische Kunststoffe, als Substrate in der vorliegenden Erfindung
weniger geeignet. Geeignete Materialien sind jedoch beispielsweise anorganische Substrate, wie Metallsubstrate, Glas- oder Glaskeramiksubstrate. Eine weitere Gruppe von im Rahmen der Erfindung behandelbaren Substraten sind lackierte Substrate, die auf den oben bezeichneten Materialien beruhen können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn es sich bei dem Substrat um Glas oder eine Glaskeramik handelt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass sich die Schritte des Reinigens sowie des Aktivierens der Substratoberfläche mit Hilfe des beschriebenen Melaminschaums kombinieren lassen, wobei beide Schritte zeitgleich durchgeführt werden können. Dazu wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Melaminschaum vorzugsweise mit dem einem vorstehend beschriebenen Aktivierungsmittel getränkt oder benetzt und die Substratoberfläche mit dem getränkten oder benetzten Melaminschaum gereinigt. In der vorliegenden Erfindung ist es daher bevorzugt, wenn die Schritte des Reinigens mit dem Melaminschaum und des Aktivierens im Wesentlichen zeitgleich d.h. in einem Ar- beitsschritt erfolgen. Es ist aber auch möglich das Aktivierungsmittel direkt auf die Substratoberfläche aufzutragen und dann die Reinigung mit dem unbehandelten Melaminschaum durchzuführen. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser Reinigungsmaßnahmen möglich. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich weiterhin überraschenderweise gezeigt, dass mit Hilfe eines geeigneten Aktivierungsmittels direkt festgestellt werden kann, ob die gewünschte Oberflächenspannung erreicht wurde. Dabei übernimmt das Aktivierungsmittel die zusätzliche Funktion einer Testtinte, mit der die Oberflächenspannung des Substrats über dessen Benetzung sverhalten mit dem Aktivierungsmittel bestimmt wird. Damit kann bereits während der Reinigung festgestellt werden, ob die behandelte Oberfläche eine für eine Weiterbehandlung, insbesondere eine spätere Verklebung, geeignete Oberflächenspannung aufweist. Es ist daher bevorzugt, wenn das Aktivierungsmittel eine Oberflächenspannung von > 35 mN/m, insbesondere > 37 mN/m, noch mehr bevorzugt > 39 mN/m und am meisten bevorzugt > 40 mN/m aufweist. Da Testtinten in der Regel auf Wasser als Lösungsmittel basie- ren ist die Verwendung wässriger Aktivierunsgmittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren lässt sich zweckmäßig weiterbilden, indem das gereinigte und aktivierte Substrat, das im Folgenden als Sl bezeichnet werden soll, mit einem
geeigneten weiteren Substrat S2 verklebt wird. Dafür umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen zusätzlichen Schritt des Verklebens der aktivierten gereinigten Substratoberfläche. Für die Verklebung kann grundsätzlich jeder geeignete Klebstoff herangezogen werden, im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch bevorzugt, wenn für die Verklebung ein Polyurethanklebstoff, insbesondere ein einkomponentiger Polyurethanklebstoff herangezogen wird. Geeignete Klebstoffe sind demzufolge in der Regel Zusammensetzungen, die Polyurethan- prepolymere enthalten. Dabei bezeichnen mit "Poly" beginnende Substanznamen wie beispielsweise Polyisocyanat, Polyurethan, Polyester, Polyharnstoff, Polyol oder Polycarbonat, im vorliegenden Dokument Substanzen, die formal zwei oder mehr der in ihrem Namen vorkommenden funktionellen Gruppen pro Molekül enthalten.
Der Begriff "Polymer" umfasst im vorliegenden Dokument einerseits ein Kollektiv von chemisch einheitlichen, sich aber in Bezug auf Polymerisationsgrad, Molmasse und Kettenlänge unterscheidenden Makromolekülen, das durch eine Polyreaktion (Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation) hergestellt wurde. Der Begriff umfasst andererseits auch Derivate eines solchen Kollektivs von Makromolekülen aus Polyreaktionen, Verbindungen also, die durch Umsetzungen, wie beispielsweise Additionen oder Substitutionen, von funktionellen Gruppen an vorgegebenen Makromolekülen erhalten wurden und die chemisch einheitlich oder chemisch uneinheitlich sein können. Der Begriff umfasst im Weiteren auch sogenannte Prepoly- mere, das heisst reaktive oligomere Voraddukte, deren funktionelle Gruppen am Aufbau von Makromolekülen beteiligt sind.
Der Begriff "Polyurethanpolymer" umfasst sämtliche Polymere, welche nach dem Diisocya- nat-Polyadditions-Verfahren hergestellt werden. Dies schliesst auch solche Polymere ein, die nahezu oder gänzlich frei sind von Urethangruppen. Beispiele für Polyurethanpolymere sind Polyester-Polyurethane, Polyether-Polyurethane, Polyurethan-Polyharnstoffe, Polyharnstoffe, Polyester-Polyharnstoffe, Polyisocyanurate oder Polycarbodiimide.
Die Zusammensetzung des Polyurethanklebstoffs enthält mindestens ein Isocyanatgruppen aufweisendes Polyurethanpolymer, welches typischerweise aus mindestens einem Polyiso-
cyanat und mindestens einem Polyol hergestellt wird. Diese Umsetzung kann dadurch erfolgen, dass das Polyol und das Polyisocyanat mit üblichen Verfahren, beispielsweise bei Temperaturen von 50 °C bis 100 °C, gegebenenfalls unter Mitverwendung geeigneter Katalysatoren, zur Reaktion gebracht werden, wobei das Polyisocyanat so dosiert ist, dass dessen Iso- cyanatgruppen im Verhältnis zu den Hydroxylgruppen des Polyols im stöchiometrischen Überschuss vorhanden sind. Vorteilhaft ist das Polyisocyanat so dosiert, dass ein NCO/OH- Verhältnis von 1.5 bis 5, insbesondere eines von 1.8 bis 3, eingehalten wird. Unter dem NCO/OH-Verhältnis wird hierbei das Verhältnis der Anzahl der eingesetzten Isocyanatgruppen zu der Anzahl der eingesetzten Hydroxylgruppen verstanden. Bevorzugt verbleibt im Polyurethanpolymer nach der Umsetzung aller Hydroxylgruppen des Polyols ein Gehalt an freien Isocyanatgruppen von 0.5 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1.0 bis 10 Gew.- %.
Als Polyisocyanate für die Herstellung eines Polyurethanpolymers können handelsübliche aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Polyisocyanate, insbesondere Diisocyanate, verwendet werden. Beispielsweise sind das Diisocyanate, deren Isocyanatgruppen an jeweils ein aliphatisches, cycloaliphatisches oder arylaliphatisches C-Atom gebunden sind, auch "aliphatische Diisocyanate" genannt, wie 1,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), 2-Methyl- pentamethylen-l,5-diisocyanat, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethyl-l,6-hexamethylendiisocyanat (TMDI), 1,12-Dodecamethylendiisocyanat, Lysin- und Lysinesterdiisocyanat, Cyclohexan-1,3- diisocyanat, Cyclohexan-l,4-diisocyanat, l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl- cyclohexan (=Isophorondiisocyanat oder IPDI), Perhydro-2,4'-diphenylmethandiisocyanat und Perhydro-4,4'-diphenylmethandiisocyanat, l,4-Diisocyanato-2,2,6-trimethylcyclohexan (TMCDI), 1,3- und l,4-Bis-(isocyanatomethyl)-cyclohexan, m- und p-Xylylendiisocyanat (m- und p-XDI), m- und p-Tetramethyl-l,3-xylylendiisocyanat, m- und p-Tetramethyl-1,4- xylylendiisocyanat, Bis-(l-Isocyanato-l-methylethyl)-naphthalin; sowie Diisocyanate mit an jeweils ein aromatisches C-Atom gebundenen Isocyanatgruppen, auch "aromatische Diisocyanate" genannt, wie 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 4,4'-, 2,4'-und 2,2'- Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,3,5,6-Tetramethyl- 1,4-diisocyanatobenzol, Naphthalin-l,5-diisocyanat (NDI), 3,3'-Dimethyl-4,4'-diisocyanato- diphenyl (TODI); Oligomere und Polymere der vorgenannten Isocyanate, sowie beliebige Mischungen der vorgenannten Isocyanate. Für die Formulierung von lichtstabilen Zusammensetzungen sind aliphatische Diisocyanate bevorzugt, insbesondere HDI und IPDI. Von den aromatischen Diisocyanaten bevorzugt sind MDI und TDI.
Als Polyole für die Herstellung eines Polyurethanpolymers können beispielsweise die folgenden handelsüblichen Polyole oder Mischungen davon eingesetzt werden: - Polyoxyalkylenpolyole, auch Polyetherpolyole oder Oligoetherole genannt, welche Polymerisationsprodukte von Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid, 1,2-oder 2,3-Butylenoxid, Tetra hydrofu ran oder Mischungen davon sind, eventuell polymerisiert mit Hilfe eines Startermoleküls mit zwei oder mehreren aktiven Wasserstoffatomen wie beispielsweise Wasser, Ammoniak oder Verbindungen mit mehreren OH- oder NH-Gruppen wie bei- spielsweise 1,2-Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, Neopentylglykol, Diethylenglykol,
Triethylenglykol, die isomeren Dipropylenglykole und Tripropylenglykole, die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole, Octandiole, Nonandiole, Decandiole, Undecandiole, 1,3- und 1,4-Cyclohexandimethanol, Bisphenol A, hydriertes Bisphenol A, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,1,1-Trimethylolpropan, Glycerin, Anilin, kürzerkettigen Po- lyetherpolyolen sowie Mischungen der vorgenannten Verbindungen. Eingesetzt werden können sowohl Polyoxyalkylenpolyole, die einen niedrigen Ungesättigtheitsgrad aufweisen (gemessen nach ASTM D-2849-69 und angegeben in Milliequivalent Ungesättigtheit pro Gramm Polyol (mEq/g)), hergestellt beispielsweise mit Hilfe von sogenannten Double Metal Cyanide Komplex-Katalysatoren (DMC-Katalysatoren), als auch Polyoxyalkylen- polyole mit einem höheren Ungesättigtheitsgrad, hergestellt beispielsweise mit Hilfe von anionischen Katalysatoren wie NaOH, KOH, CsOH oder Alkalialkoholaten;
- Styrol-Acrylnitril- oder Acrylnitril-Methylmethacrylat-gepfropfte Polyetherpolyole; Polyesterpolyole, auch Oligoesterole genannt, hergestellt beispielsweise aus zwei- bis dreiwertigen Alkoholen wie beispielsweise 1,2-Ethandiol, Diethylenglykol, 1,2-Propandiol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Glycerin,
1,1,1-Trimethylolpropan oder Mischungen der vorgenannten Alkohole mit organischen Dicarbonsäuren oder deren Anhydride oder Ester wie beispielsweise Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Dodecandicarbonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthal säure und Hexahydrophthalsäure oder Mischungen der vorgenannten Säuren, sowie Polyesterpolyole aus Lactonen wie beispielsweise -Caprolacton;
- Polycarbonatpolyole, wie sie durch Umsetzung beispielsweise der oben genannten - zum Aufbau der Polyesterpolyole eingesetzten - Alkohole mit Dialkylcarbonaten, Diarylcarbo- naten oder Phosgen zugänglich sind;
- Polyacrylat- und Polymethacrylatpolyole;
- Polykohlenwasserstoffpolyole, auch Oligohydrocarbonole genannt, wie beispielsweise po- lyhydroxyfunktionelle Ethylen-Propylen-, Ethylen-Butylen-oder Ethylen-Propylen-Dien- Copolymere, wie sie beispielsweise von der Firma Kraton Polymers hergestellt werden, oder polyhydroxyfunktionelle Copolymere aus Dienen wie 1,3-Butandien oder Diengemischen und Vinylmonomeren wie Styrol, Acrylnitril oder Isobutylen, oder polyhydroxyfunktionelle Polybutadienpolyole, wie beispielsweise solche, die durch Copolymerisati- on von 1,3-Butadien und Allylalkohol hergestellt werden und auch hydriert sein können;
- Polyhydroxyfunktionelle Acrylonitril/Polybutadien-Copolymere, wie sie beispielsweise aus Epoxiden oder Aminoalkoholen und carboxylterminierten Acrylonitril/Polybutadien-
Copolymeren (kommerziell erhältlich unter dem Namen Hycar® CTBN von Emerald Performance Materials, LLC, USA) hergestellt werden können.
Besonders geeignet sind Polyoxyalkylendiole oder Polyoxyalkylentriole, insbesondere Po- lyoxypropylendiole oder Polyoxypropylentriole.
Ebenfalls besonders geeignet sind sogenannte Ethylenoxid-terminierte ("EO-endcapped", ethylene oxide-endcapped) Polyoxypropylenpolyole. Letztere sind spezielle Polyoxypropylen- polyoxyethylenpolyole, die beispielsweise dadurch erhalten werden, dass reine Polyoxypropy- lenpolyole, insbesondere Polyoxypropylendiole und -triole, nach Abschluss der Polypropoxy- lierungsreaktion mit Ethylenoxid weiter alkoxyliert werden und dadurch primäre Hydroxylgruppen aufweisen.
Ebenfalls besonders geeignet sind Polytetrahydrofurandiole.
Diese genannten Polyole weisen bevorzugt ein mittleres Molekulargewicht von 250 - 30Ό00 g/mol, insbesondere von 400 - 8Ό00 g/mol, und eine mittlere OH-Funktionalität im Bereich von 1.7 bis 3 auf. Zusätzlich zu diesen genannten Polyolen können kleine Mengen von niedrigmolekularen zwei- oder mehrwertigen Alkoholen wie beispielsweise 1,2-Ethandiol, 1,3- und 1,4-Butandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, Neopentylglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, die isomeren Dipropylenglykole und Tripropylenglykole, die isomeren Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole, Octandiole, Nonandiole, Decandiole, Undecandiole, 1,3- und 1,4-Cyclohexandimethanol, hy-
driertes Bisphenol A, dimere Fettalkohole, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,1,1-Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Zuckeralkohole wie Xylit, Sorbit oder Mannit, Zucker wie Saccharose, andere höherwertige Alkohole, niedrigmolekulare Alkoxylierungsprodukte der vorgenannten zwei- und mehrwertigen Alkohole, sowie Mischungen der vorgenannten Alkohole bei der Herstellung eines Polyurethanpolymers mitverwendet werden. Ebenso können kleine Mengen an Polyolen mit einer mittleren OH-Funktionalität von mehr als 3 mitverwendet werden, beispielsweise Zuckerpolyole.
Vorzugsweise weist die Zusammensetzung des Polyurethanklebstoffs weiterhin einen Fü II- Stoff auf. Der Füllstoff beeinflusst sowohl die Theologischen Eigenschaften der nicht ausgehärteten Zusammensetzung als auch die mechanischen Eigenschaften und die Oberflächenbeschaffenheit der ausgehärteten Zusammensetzung. Geeignete Füllstoffe sind anorganische und organische Füllstoffe, zum Beispiel natürliche, gemahlene oder gefällte Calciumcarbonate, welche gegebenenfalls mit Fettsäuren, insbesondere Stearaten, beschichtet sind, Bari- umsulfat (BaS04, auch Baryt oder Schwerspat genannt), caicinierte Kaoline, Aluminiumoxide, Aluminiumhydroxide, Kieselsäuren, insbesondere hochdisperse Kieselsäuren aus Pyrolyseprozessen, Russe, insbesondere industriell hergestellter Russ (Carbon Black; im Folgenden als "Russ" bezeichnet), PVC-Pulver oder Hohlkugeln. Bevorzugte Füllstoffe sind Calciumcarbonate, caicinierte Kaoline, Russ, hochdisperse Kieselsäuren sowie flammhemmende Füllstoffe, wie Hydroxide oder Hydrate, insbesondere Hydroxide oder Hydrate von Aluminium, bevorzugt Aluminiumhydroxid.
Es ist durchaus möglich und kann sogar von Vorteil sein, eine Mischung verschiedener Füllstoffe einzusetzen.
Eine geeignete Menge Füllstoff liegt beispielsweise im Bereich von 10 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung.
Weiterhin kann die Klebstoffzusammensetzung ein Lösungsmittel enthalten, wobei darauf zu achten ist, dass dieses Lösungsmittel keine mit Isocyanatgruppen reaktive Gruppen aufweist, insbesondere keine Hydroxylgruppen und keine anderen Gruppen mit aktivem Wasserstoff.
Geeignete Lösungsmittel sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Keto- nen, Estern, Ethern, aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, halogenierte Koh-
lenwasserstoffe, sowie N-alkylierte Lactame. Beispielsweise eignen sich als Ketone Aceton, Methylethylketon, Diisobutylketon, Acetylaceton, Mesityloxid, Cyclohexanon und Methylcyc- lohexanon; als Ester Acetate, wie Ethylacetat, Propylacetat und Butylacetat, Formiate, Propionate und Malonate wie Diethylmalonat; als Ether Dialkylether, wie Diisopropylether, Diet- hylether, Dibutylether, Diethylenglykoldiethylether und Ethylenglykoldiethylether, Ketonether und Esterether; als aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe Toluol, Xylol, Heptan, Octan und Erdölfraktionen, wie Naphtha, White Spirit, Petrolether und Benzin; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid; sowie N-alkylierte Lactame, wie N-Methylpyrrolidon. Bevorzugte Lösungsmittel sind Xylol, Toluol, White Spirit und Erdölfraktionen im Siedebereich von 100 °C bis 200 °C.
Geeignete Mengen Lösungsmittel liegen typischerweise im Bereich von 0.5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung.
Vorteilhaft enthält die Zusammensetzung des Polyurethanklebstoffs mindestens einen Weichmacher. Insbesondere sind solche Weichmacher Ester organischer Carbonsäuren oder deren Anhydride, zum Beispiel Phthalate wie Dioctylphthalat, Diisononylphthalat oder Diiso- decylphthalat, Adipate wie Dioctyladipat, Azelate und Sebacate; organische Phosphor- und Sulfonsäureester, Polybutene und Polyisobutene.
In der Zusammensetzung des Polyurethanklebstoffs können weitere Bestandteile vorhanden sein. Weitere Bestandteile sind insbesondere Hilfs- und Zusatzstoffe wie: - Katalysatoren, wie sie in der Polyurethanchemie üblich sind, insbesondere Zinn- und Wismutverbindungen;
Fasern, beispielsweise aus Polyethylen;
- Pigmente, beispielsweise Titandioxid oder Eisenoxide;
- Rheologie-Modifizierer, wie beispielsweise Verdickungsmittel oder Thixotropiermittel, ins- besondere Harnstoffverbindungen, Polyamidwachse, Bentonite oder pyrogene Kieselsäuren;
- Reaktiwerdünner oder Vernetzer, beispielsweise niedrigmolekulare Oligomere und Derivate von Diisocyanaten wie MDI, PMDI, TDI, HDI, 1,12-Dodecamethylendiisocyanat, Cyc- lohexan-l,3-diisocyanat oder Cyclohexan-l,4-diisocyanat, IPDI, Perhydro-2,4'-
diphenylmethandiisocyanat und Perhydro-4,4'-diphenylmethandiisocyanat, 1,3- und 1,4- Tetramethylxylylendiisocyanat, insbesondere Isocyanurate, Carbodiimide, Uretonimine, Biurete, Allophanate und Iminooxadiazindione der genannten Diisocyanate, Addukte von Diisocyanaten mit kurzkettigen Polyolen, Adipinsäuredihydrazid und andere Dihydrazide, sowie blockierte Härter in Form von Polyaldiminen, Polyketiminen, Oxazolidinen oder Po- lyoxazolidinen;
- Trocknungsmittel, wie beispielsweise Molekularsiebe, Calciumoxid, hochreaktive Isocyana- te wie p-Tosylisocyanat, Orthoameisensäureester, Alkoxysilane wie Tetraethoxysilan, Or- ganoalkoxysilane wie Vinyltrimethoxysilan, und Organoalkoxysilane, welche in alpha- Stellung zum Siliciumatom eine funktionelle Gruppe aufweisen;
- Haftvermittler, insbesondere Silane, wie beispielsweise Vinylsilane, (Meth)acrylsilane, Iso- cyanatosilane, Carbamatosilane, S-(Alkylcarbonyl)-mercaptosilane und Aldiminosilane, oli- gomere Formen dieser Silane, sowie Addukte von Amino- und Mercaptosilanen mit Poly- isocyanaten;
- nicht-reaktive thermoplastische Polymere, wie beispielsweise Homo- oder Copolymere von ungesättigten Monomeren, insbesondere von ungesättigten Monomeren, welche ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Isopren, Vi- nylacetat oder höhere Ester davon, und (Meth)acrylat, wobei Ethylenvinylacetat- Copolymere (EVA), ataktische Poly-alpha-Olefine (APAO), Polypropylene (PP) und Po- lyethylene (PE);
- Stabilisatoren gegen Wärme, Licht- und UV-Strahlung;
- flammhemmende Substanzen;
- oberflächenaktive Substanzen wie beispielsweise Netzmittel, Verlaufsmittel, Entlüftungsmittel oder Entschäumer;
- Biozide, wie beispielsweise Algizide, Fungizide oder das Pilzwachstum hemmende Substanzen; sowie weitere, üblicherweise in Polyurethanzusammensetzungen eingesetzte Substanzen. Es ist vorteilhaft, alle der genannten, in der Zusammensetzung des Polyurethanklebstoffs gegebenenfalls vorhandenen Bestandteile so auszuwählen, dass die Lagerstabilität der Zusammensetzung durch die Anwesenheit eines solchen Bestandteils nicht beeinträchtigt wird, das heisst, dass sich die Zusammensetzung in ihren Eigenschaften, insbesondere den Applikations- und Aushärtungseigenschaften, bei der Lagerung nicht oder nur wenig verändert.
Dies bedingt, dass zur chemischen Aushärtung der beschriebenen Zusammensetzung führende Reaktionen, insbesondere der Isocyanatgruppen, während der Lagerung nicht in signifikantem Ausmaß auftreten sollen. Es ist deshalb insbesondere von Vorteil, dass die genannten Bestandteile kein, oder höchstens Spuren von, Wasser enthalten oder beim Lagern frei- setzen. Es kann deshalb sinnvoll und angebracht sein, gewisse Bestandteile vor dem Einmischen in die Zusammensetzung chemisch oder physikalisch zu trocknen.
Als funktionale Komponenten kann der Polyurethanklebstoff zudem tertiäre Amine und Anhydride enthalten, wie dies in der EP 2 011 809 AI beschrieben ist. Ebenso kann der Po- lyurethanklebstoff als funktionale Komponenten Poly- oder Dialdimine enthalten, wie dies in der EP 2 090 601 AI beschrieben ist. Auch die in der WO 2002/092714 AI beschreiben Po- lyurethanklebstoffe sind im Rahmen dieser Erfindung verwendbar.
Ein im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besonders geeigneter Klebstoff ist beispielsweise Sika Tack® MoveIT von Sika Deutschland GmbH.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegende Erfindung wird mit dem im vorstehenden beschriebenen Substrat Sl, das vor dem Aufbringen des Klebstoffs gereinigt und aktiviert und gegebenenfalls zusätzlich grundiert wurde, nach Auftrag des Klebstoffs ein Sub- strat S2 in Kontakt gebracht. Daran anschließend wird die Klebeverbindung ausgehärtet.
Das Substrat S2 kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Glas, Keramik, Glaskeramik, Beton, Mörtel, Backstein, Ziegel, Gips, Naturstein wie Granit oder Marmor, Holz, Metall oder Metalllegierung wie Aluminium, Stahl, Buntmetall oder verzinktes Metall, Kunststoff wie PVC, Polycarbonat, PMMA, Polyester oder Epoxidharz, Pulverbeschichtung, Farbe oder Lack, insbesondere Automobildecklack.
Meist bevorzugt ist als Substrat Sl eine Fensterscheibe und als
S2 ein Metall oder eine Metalllegierung, insbesondere ein lackiertes Metall oder eine lackierte Metalllegierung, wie sie in der Fertigung von Transportmitteln, insbesondere Fahrzeugen zu Wasser oder zu Lande, bevorzugt Automobilen, Bussen, Lastkraftwagen, Zügen oder Schiffen, meist bevorzugt Automobilen, eingesetzt werden.
Nach dem Aktivieren und vor einem anschließenden Verkleben kann es sinnvoll sein, die aktivierte Substratoberfläche zusätzlich zu grundieren, indem diese mit einem konventionellen Grundierungsmittel behandelt wird. Hinsichtlich dieses Grundierungsmittels unterliegt die vorliegende Erfindung keinen wesentlichen Beschränkungen, es ist jedoch bevorzugt, dass das Grundierungsmittel als aktive Komponente mindestens ein Polyisocyanat enthält.
Geeignete Grundierungsmittel basieren beispielsweise auf Mischungen eines Hexamethylen- 1,6-Diisocyanathomopolymers, Tris(p-Isocyanatophenyl)thiophosphat und Isophoron- diisocyanathomopolymer als aktiven Komponenten und sind als Sika® Primer-206 G+P von der Sika Deutschland GmbH erhältlich.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Grundierungsmittel enthalten vorzugsweise einen Füllstoff, wie Russ, und weisen einen Lösungsmittelgehalt von etwa 20 Gew.-% auf. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines Melamin- schaums zum Entfernen von Verschmutzungen von Substraten und Aktivieren der Substrate. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verschmutzungen im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung in Form von Silikonverschmutzungen, insbesondere in Form von Silikonöl- und/oder Silikonharzverschmutzungen vorliegen. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn es sich bei dem Substrat, von dem die Verschmutzung zu entfernen ist, um Glas oder eine Glaskeramik handelt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um ein Sicherheitsglas und am meisten bevorzugt um ein Verbundsicherheitsglas.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Entfernen von Silikonver- schmutzungen von Oberflächen umfassend i) das Reinigen der Substratoberfläche mit einem Melaminschaum und
ii) das Aktivieren der gereinigten Substratoberfläche. Für bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens gelten die vorstehenden Ausführungen zu Verfahren zur Behandlung von Substraten analog. Insbesondere kann das Aktivieren der Substratoberfläche durch die Behandlung mit einem Aktivierungsmittel erfolgen, es ist jedoch auch möglich die Oberfläche nur durch das Reinigen mit dem trockenen Melaminschaum zu aktivieren.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung einen Melaminschaum, der mit einem Aktivierungsmittel mit einer Oberflächenspannung von > 35 mN/m benetzt oder getränkt ist. Für das Aktivierungsmittel gelten die vorstehenden Ausführungen zu bevorzugten Ausführungs- formen von Aktivierungsmitteln analog, d.h. es ist unter anderem ebenfalls bevorzugt, wenn das Aktivierungsmittel mindestens ein Aminosilan und gegebenenfalls mindestens ein Mer- captosilan enthält. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Melaminschaum, bezogen auf sein Gewicht ohne Aktivierungsmittel, einen Gehalt an Aktivator im Bereich von 5 bis 100 Gew.-%, insbesondere von 20 bis 40 Gew.-%, aufweist. Um ein Austrocknen bzw. Verdunsten des Lösungsmittels im Aktivierungsmittel zu verhindern ist es zweckmäßig, wenn der mit dem Aktivierungsmittel benetzte oder getränkte Melaminschaum in einer lösungsmitteldichten Verpackung gelagert wird. Vorzugsweise besteht diese Verpackung aus einem Material, das von einem Benutzer aufgeschnitten oder aufgerissen werden kann, um den Melaminschaum zu entnehmen.
Im Weiteren wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen illustriert, die jedoch den Schutzumfang der Anmeldung nicht in irgendeiner Weise beeinträchtigen sollen.
Beispiel 1
Für die folgenden Untersuchungen wurde die Zinnseite von "Float Glass" als Substrat für Klebetests verwendet. Dieses Substrat wurde mit Verschmutzungen aus Silikonöl und Fingerabdrücken versehen, und anschließend für 7 Tage bei 50°C gelagert. Danach wurde das verunreinigte Substrat entweder mit Filz, mit "Fleckweg-Radiergummi" von 3M (Melamin- schäum) oder Basotect von BASF (Melaminschaum) und dem wässrigen Aktivator Sika® Hyd- roPrep® 100 oder Sika® HydroPrep® 110 behandelt. Dafür wurde der Schaum bzw. Filz mit dem Aktivator getränkt, an das Substrat gedrückt und gerieben. Dann wurde mit Hilfe eines Cellulose-Pads verbleibende Aktivatorlösung vom Substrat entfernt. Vor einer folgenden Verklebung wurden die Substrate unter verschiedenen Bedingungen gelagert. Dabei entspricht RT einer Lagerung für 7 Tage bei Raumtemperatur und 50%-iger Luftfeuchtigkeit, WL einer zusätzlichen Lagerung in Wasser für 7 Tage bei 23° und CP einer (zu RT und WL) zusätzlichen Cataplasmalagerung bei 70°C und 100° relativer Luftfeuchtigkeit für 7 Tage. Danach wurde die Haftung eines Klebstoffs auf dem Substrat mittels "Raupentest" bestimmt. Hierbei wird am Ende knapp über der Klebfläche eingeschnitten. Das eingeschnittene Ende der Rau-
pe wird mit einer Rundzange festgehalten und vom Untergrund gezogen. Dies geschieht durch vorsichtiges Aufrollen der Raupe auf die Zangenspitze, sowie Platzieren eines Schnittes senkrecht zur Raupenziehrichtung bis auf den blanken Untergrund. Die Raupenabziehge- schwindigkeit ist so zu wählen, dass ca. alle 3 Sekunden ein Schnitt gemacht werden muss. Die Teststrecke muss mindestens 8 cm entsprechen. Beurteilt wird der nach dem Abziehen der Raupe auf dem Untergrund zurückbleibende Klebstoff (Kohäsionsbruch). Die Bewertung der Hafteigenschaften erfolgt durch Bestimmung des kohäsiven Anteils der Haftfläche anhand einer visuellen Prüfung. Als Klebstoff wurde Sika Tack MoveIT verwendet. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Es zeigt sich, dass insbesondere die mit dem Filzmaterial schwer zu entfernenden Silikonöl- Verschmutzungen mit Melaminschäumen sowie den Aktivierungsreagenzien gründlich entfernt werden können. Bei entsprechenden Filzmaterialien ist dies, insbesondere bei Silikonöl- Verschmutzungen und Lagerung in Wasser für 7 Tage bzw. bei Cataplasmalagerung nicht möglich. Beispiel 2
Als Substrat wurde eine Glaskeramikoberfläche, die teilweise mit Silikon-Verunreinigungen behaftet war, verwendet. Bei dem Substrat handelt es sich um ein Verbundsicherheitsglas, wie es normalerweise für Frontscheiben von Automobilen eingesetzt wird.
Dieses Substrat wurde mit Reinigungsmitteln aus Filz, einem Fleck weg Radierer 3M (Mela- minschaum) sowie einem Basotect von BASF (Melaminschaum) behandelt. Als Aktivierungsmittel wurde Sika® HydroPrep® 100 sowie ein Gemisch aus Sika® CleanGlass und Sika® Aktivator PRO eingesetzt. Anschließend wurden die Substrate unter unterschiedlichen Bedingun- gen gelagert und einem Klebstoffraupentest wie in Beispiel 1 beschreiben unterzogen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt. Die Bedingungen RT, WL und CP entsprechen den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen.
Tabelle 2
Es zeigt sich, dass die Silikon-Anhaftungen in allen Fällen mit Hilfe des Aktivators und der Melaminschaum-Reinigungsmittel effektiv entfernt werden konnten. Im Gegensatz dazu konnten die Verunreinigungen mit Filz und dem entsprechenden Aktivierungsmittel nicht vollständig entfernt werden, so dass bei allen Reinigungsversuchen mehr als 75% Kohäsi- onsbruch beobachtet werden konnte.