PL240304B1

PL240304B1 - Sposób wytwarzania samoprzylepnej taśmy konstrukcyjnej i samoprzylepna taśma konstrukcyjna

Info

Publication number: PL240304B1
Application number: PL414944A
Authority: PL
Inventors: Agnieszka Kowalczyk; Krzysztof Karol Kowalczyk; Zbigniew Czech
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2022-03-14
Also published as: PL414944A1

Abstract

Sposób wytwarzania samoprzylepnych taśm konstrukcyjnych, charakteryzuje się tym, że wytwarza się prekursor samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego z następujących komponentów 50 - 90% wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego o długości łańcucha węglowego od 4 do 12 atomów, 2 ÷ 20% wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego, zawierających w łańcuchu bocznym grupę hydroksylową i do 4 atomów węgla, 5 ÷ 15% wagowych akrylanu glicydylu lub metakrylanu glicydylu, przy czym udział wagowy wszystkich komponentów samoprzylepnego prekursora kleju konstrukcyjnego wynosi 100%, następnie tak otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju, jako 50% wagowy roztwór kopolimeru akrylanowego w rozpuszczalniku modyfikuje się, dodając żywicę epoksydową (epoksynowolakową) na bazie bisfenolu A lub bisfenolu F w ilości 50 ÷ 200% wagowych w stosunku do masy prekursora oraz 0,5 ÷ 5,0% wagowych fotoinicjatora I rodzaju, 1 ÷ 10% wagowych fotoreaktywnych monomerów lub oligomerów w postaci dwufunkcyjnych lub wielofunkcyjnych monomerów akrylanowych, cykloalifatycznych lub aromatycznych uretanoakrylanów lub epoksyakrylanów, 0,1 ÷ 5% wagowych promotorów adhezji lub związków obniżających napięcie powierzchniowe w postaci związków na bazie polimetylosiloksanów, poliakrylanów lub poliestrów, 0,25 ÷ 5% wagowych fotoinicatorów kationowych, przy czym % wagowe komponentów odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej, dodaje się również izopropanol w ilości 10 - 40% wagowych w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej, następnie tak uzyskaną kompozycję klejową powleka się, suszy się w temperaturze nie większej niż 105°C, sieciuje się naświetlając lampą UV - LED promieniami o długości fali 365 nm. Połączenie materiałów zawierające samoprzylepną taśmę konstrukcyjną charakteryzuje się tym, że pomiędzy szkłem a szkłem lub metalem lub tworzywem sztucznym ma transparentną samoprzylepną taśmę konstrukcyjną, stanowiącą produkt utwardzania promieniowaniem UV z zakresu UV - A i wytworzoną zgodnie z powyższym opisem.

Description

PL 240 304 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania samoprzylepnych taśm konstrukcyjnych przeznaczonych do trwałego łączenia elementów szklanych ze sobą lub innymi materiałami poprzez utwardzanie promieniowaniem ultrafioletowym lub hybrydowo poprzez utwardzanie promieniowaniem ultrafioletowym i dotwardzanie termiczne. Tego typu taśmy konstrukcyjne mogą być zastosowane do łączenia elementów szklanych dając po utwardzeniu transparentne połączenia klejowe o wysokiej wytrzymałości na ścinanie.

Z opisu patentowego EP0889106 znane są termoutwardzalne kleje samoprzylepne do łączenia różnych elementów (metalowych i z tworzyw sztucznych) do szkła. Zastosowane w wynalazku kleje samoprzylepne zawierają mieszaninę częściowo prepolimeryzowanych monomerów akrylanowych (tzw. syrop), żywicę epoksydową (lub mieszaniny żywic epoksydowych), utwardzacz termiczny do żywic epoksydowych, fotoinicjator oraz pigment a także organiczne związki krzemu. Klej samoprzylepny wytwarza się z mieszaniny wyżej wspomnianych składników poprzez naniesienie na nośnik i poddanie tak wytworzonego filmu klejowego działaniu promieniowania ultrafioletowego (z zakresu 300 do 400 nm, maksimum piku 351 nm). Po złączeniu dwóch elementów (przy czym jednym jest szkło) następuje termiczne utwardzenie złącza klejowego w temperaturze 100°C ^ 200°C w czasie od 5 do 60 min. Jako monomery akrylowe stosowano estry (met)akrylowe nie-czwartorzędowych alkoholi alkilowych zawierających w łańcuchu głównym od 2 do 20 atomów węgla (preferowane od 4 do 12 atomów), tj. akrylan n-butylu, akrylan heksylu, akrylan 2-etyloheksylu, akrylan oktylu, akrylan dodecylu, akrylan laurylu, akrylan oktadecylu lub ich mieszaniny. Dodatkowo stosowano monomery wzmacniające tj.: akrylan izobornylu, N-winylopirolidon, N-winylokaprolaktam, N-winylopiperydynę, N,N-dimetyloakryloamid lub akrylonitryl. Mieszanina monomerów zawierała także niewielka ilość kwasu akrylowego (do 2%). Kompozycja klejowa zawierała także fotoinicjator rodnikowy z grupy benzyloketali (Irgacure 651) i wielofunkcyjne akrylany jako związki sieciujące, mianowicie: diakrylan 1,6-heksanodiolu, triakrylan trimetylolopropanu, tetraakrylan pentaerytrytu oraz diakrylan glikolu 1,2-etylenowego (w ilości do 0,2 części wagowych). Jako żywice epoksydowe stosowano fenolowe i bisfenolowe żywice epoksydowe oraz żywice nowolakowe. Jako utwardzacze żywic epoksydowych stosowano dicyjanodiamid lub sole poliamin. Jako pigment stosowano sadzę lub grafit.

Natomiast z opisu wynalazku WO 02/079337 znany jest sposób wytwarzania konstrukcyjnych taśm łączących o poprawionym płynięciu na zimno i wyjątkowej adhezji. Proces utwardzania tych produktów jest inicjowany promieniowaniem aktynicznym. Tego typu taśmy składają się z włókien wzmacniających oraz kompozycji klejowej, w której skład wchodzą termoplastyczne poliestry z końcowymi grupami hydroksylowymi lub karboksylowymi, żywice epoksydowe, kopolimery etylen-octan winylu, termoplastyczne żywice (met)akrylanowe, poliole polioksyalkilenowe oraz sole oniowe (jodoniowe lub sulfoniowe) lub organometaliczne jako fotoinicjatory. Tego typy produkty służą do łączenia tworzyw sztucznych, metali, ceramiki oraz szkła. Po aplikacji taśmy na podłoże, inicjuje się proces utwardzania promieniowaniem o długości fali od 310 ^ 380 nm (najkorzystniej) w czasie od 1 sekundy do 10 min, po czym następuje przyłożenie drugiego z klejonych elementów. Źródłem promieniowania mogą być lampy rtęciowe, lampy ksenonowe, lampy łukowe i lampy wolframowe. Całkowite utwardzenie złącza klejowego następuje nawet po 7 dniach. Proces dotwardzania prowadzi się w temperaturze od 55°C do 177°C.

Z opisu wynalazku WO 2011/112643 znany jest sieciowany kationowo poliakrylan do wytarzania klejów samoprzylepnych. Przy czym jako fotoinicjatory kationowe stosowano sole jodoniowe lub sulfoniowe. Kompozycje klejowe mogą zawierać także di- lub trójfunkcyjne akrylany, di- lub polifukcyjne uretanoakrylany. Sieciowanie filmu klejowego odbywa się w zakresie długości fal promieniowania ultrafioletowego od 280 do 400 nm. Wynalazek ma zastosowanie do wytwarzania taśm przemysłowych lub filmów transferowych.

Z opisu wynalazku US8765833 znana jest utwardzalna promieniowaniem ultrafioletowym kompozycja klejowa o wysokiej transparentności stosowana głównie do wypełniania luk lub jako spoiwo do naprawiania. Kompozycja klejowa składa się z polimeru uretano-akrylanowego oraz fotoinicjatora rodnikowego (z grupy benzyloketali lub tlenków fosfiny).

Z opisu patentowego PL 220529 znany jest sposób wytwarzania samoprzylepnych taśm strukturalnych polegający na tym, że wytwarza się prekursor samoprzylepnego kleju strukturalnego z n astępujących komponentów 70,5-84,5% wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego o długości łańcu

PL 240 304 B1 cha węglowego od 4 do 12 atomów, 5-20% wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego zawierających w łańcuchu bocznym prostym do 4 atomów węgla i grupę hydroksylową i do 4 atomów węgla, 9-15% wagowych akrylanu glicydylu lub metakrylanu glicydylu i 0,01-5% wagowych nienasyconego fotoinicjatora w postaci związków na bazie benzofenonu, antrachinonu lub benzoiny. Udział wagowy wszystkich komponentów samoprzylepnego prekursora kleju strukturalnego wynosi 100%. Następnie tak otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju, jako 50% wagowy roztwór kopolimeru akrylanowego w octanie etylu modyfikuje się dodając żywicę epoksydową na bazie bisfenolu A lub bisfenolu F w ilości 100-200% wagowych w stosunku do masy prekursora oraz 0,5-3,0% wagowych fotoinicjatora I rodzaju, 1-5% wagowych fotoreaktywnych monomerów lub oligomerów w postaci dwufunkcyjnych lub wielofunkcyjnych monomerów akrylanowych, cykloalifatycznych uretanoakrylanów lub epoksyakrylanów, 0,1-2% wagowych promotorów adhezji lub związków obniżających napięcie powierzchniowe w postaci związków na bazie polimetylosiloksanów, poliakrylanów lub poliestrów, 0,1-2% wagowych lub w ilości stechiometrycznej utwardzaczy utajonych w postaci adduktów kwasów Lewisa, pochodnych imidazolu, bezwodników kwasów karboksylowych lub związków fenolowych. % wagowe komponentów odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. Dodaje się również izopropanol w ilości 10% wagowych w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Następnie tak uzyskaną kompozycję klejową powleka się, suszy się w temperaturze nie większej niż 105°C, sieciuje się naświetlając promieniami UV w zakresie 200-400 nm.

Sposób wytwarzania samoprzylepnych taśm konstrukcyjnych, według wynalazku, polegający na mieszaniu składników prekursora samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego na bazie poliakrylanów, przy czym jako składniki prekursora stosuje się estry alkilowe kwasu akrylowego o długości łańcucha węglowego od 4 do 12 atomów, estry alkilowe kwasu akrylowego zawierające w łańcuchu bocznym grupę hydroksylową, akrylanu glicydylu lub metakrylanu glicydylu, ich polimeryzacji wolnorodnikowej w rozpuszczalniku i w obecności inicjatora. Następnie wytworzony prekursor poddaje się modyfikacji polegającej na dodaniu żywicy epoksydowej (epoksynowolakową) na bazie bisfenolu A lub bisfenolu F, fotoinicjatora I rodzaju, fotoreaktywnych monomerów lub oligomerów w postaci dwufunkcyjnych lub wielofunkcyjnych monomerów akrylanowych, cykloalifatycznych lub aromatycznych uretanoakrylanów lub epoksyakrylanów, promotorów adhezji lub związków obniżających napięcie powierzchniowe w postaci związków na bazie polimetylosiloksanów, poliakrylanów lub poliestrów oraz izopropanolu. Następnie wytworzony klej nanosi się na nośnik, suszy w temperaturze nie większej niż 105°C i sieciuje promieniami UV. Istota wynalazku polega na tym, że wytwarza się prekursor samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego z następujących komponentów 50-90% wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego o długości łańcucha węglowego od 4 do 12 atomów, 2 ^ 20% wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego zawierających w łańcuchu bocznym grupę hydroksylową i do 4 atomów węgla, 5 ^ 15% wagowych akrylanu glicydylu lub metakrylanu glicydylu. Prekursor samoprzylepnego kleju strukturalnego, którym jest kopolimer epoksyakrylanowy zawierający grupy funkcyjne w łańcuchu bocznym, takie jak: hydroksylowa oraz epoksydowa. Udział wagowy wszystkich komponentów samoprzylepnego prekursora k leju konstrukcyjnego wynosi 100%. Polimeryzację prowadzi się w obecności inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej (2,2’-azobisizobutyronitrylu) i octanu etylu, metyloetyloketonu lub acetonu jako rozpuszczalników. Następnie tak otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju, jako 50% wagowy roztwór kopolimeru akrylanowego w rozpuszczalniku modyfikuje się dodając żywicę epoksydową (epoksynowolakową) na bazie bisfenolu A lub bisfenolu F w ilości 50 ^ 200% wagowych w stosunku do masy prekursora, czyli w stosunku wagowym suchych mas pomiędzy 2 : 1 a 1 : 2. Dodaje się 0,5 + 5,0% wagowych fotoinicjatora I rodzaju, 1 ^ 10% wagowych fotoreaktywnych monomerów lub oligomerów w postaci dwufunkcyjnych lub wielofunkcyjnych monomerów akrylanowych, cykloalifatycznych lub aromatycznych uretanoakrylanów lub epoksyakrylanów, 0,1 + 5% wagowych promotorów adhezji lub związków obniżających napięcie powierzchniowe w postaci związków na bazie polimetylosiloksanów, poliakrylanów lub poliestrów, 0,25 + 5% wagowych fotoinicjatorów kationowych. Wagowe % fotoinicjatorów, fotoreaktywnych monomerów lub oligomerów, promotorów adhezji lub związków obniżających napięcie powierzchniowe odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. W celu stabilizacji uzyskanej kompozycji klejowej dodaje się również izopropanol w ilości 10-40% wagowych w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Następnie tak uzyskaną kompozycję klejową powleka się, suszy się w temperaturze nie większej niż 105°C, sieciuje się naświetlając lampą UV-LED promieniami o długości fali 365 nm.

Korzystnie jako estry alkilowe kwasu akrylowego o długości łańcucha węglowego od 4 do 12 atomów stosuje się akrylan butylu, akrylan pentylu, akrylan heksylu, akrylan heptylu, akrylan 2-etylo

PL 240 304 B1 heksylu akrylan oktylu, akrylan izooktylu lub akrylan dodecylu. W celu zapewnienia prekursorom samoprzylepnych klejów strukturalnych mieszalności z żywicą epoksydową, w łańcuch kopolimeru akrylanowego wbudowuje się podczas syntezy estry alkilowe kwasu akrylowego zawierające grupy wodorotlenowe oraz estry alkilowe kwasu akrylowego zawierające grupy epoksydowe. Korzystnie jako estry alkilowe kwasu akrylowego zawierające w łańcuchu bocznym grupę hydroksylową i do 4 atomów węgla stosuje się akrylan 2-hydroksyetylu, akrylan 2-hydroksypropylu, akrylan 3-hydroksypropylu lub akrylan 4-hydroksybutylu.

Jako półstałe żywice epoksydowe na bazie bisfenolu A korzystnie stosuje się Epidian 4 lub Araldite GZ 601 x 75, Araldite GY 240, Araldite GY 250, Araldite GY 260, Araldite GY 266, Araldite GY 280, Araldite GY 2600, DER 332 oraz DER 337. Jako ciekłe żywice epoksydowe stosuje się korzystnie Epidian 6, Araldite GY 260, Polypox E 260 lub Epon 862. Jako żywice na bazie bisfenolu F stosuje się Epoxy Hard Fill. Jako żywice epoksynowolakowe stosuje się DEN 431, DEN 425 lub DEN 438.

Jako fotoinicjatory I rodzaju stosuje się związki typu tlenków fosfiny lub estrów kwasu fenylofosfinowego. Związki te pod wpływem promieniowania UV ulegają najpierw fotolizie, a następnie reagują z obecnymi w układzie związkami nienasyconymi (monomerami i/lub oligomerami procesu sieciowania UV). Korzystnie jako fotoinicjatory I rodzaju typu tlenku acylofosfiny stosuje się tlenek bis(2,4,6-trimetylobenzoilo)fenylofosfiny (Irgacure 819, BASF, Niemcy), natomiast jako ester kwasu fenylofosfinowego stosuje się ester etylowy kwasu 2,4,6-trimetylobenzoilofenylofosfinowego (Irgacure 2100, BASF, Niemcy). Te fotoinicjatory ulegają fotolizie pod wpływem promieniowania ultrafioletowego o długości fali 365 nm z wytworzeniem reaktywnych rodników, które powoduję polimeryzację monomerów/oligomerów akrylanowych.

Dodatek monomerów i/lub oligomerów procesu sieciowania UV wpływa korzystnie na kohezję uzyskiwanych filmów klejowych. Dodatkowo epoksyakrylany wpływają korzystnie na adhezję uzyskiwanej w końcowym etapie samoprzylepnej taśmy konstrukcyjnej. Podobnie wpływa dodatek dwufunkcyjnych czy wielofunkcyjnych monomerów akrylanowych oraz cykloalifatycznych i aromatycznych uretanoakrylanów, z tym, że cykloalifatyczne uretanoakrylany zwiększają elastyczność finalnego wyrobu, co jest bardzo korzystne.

Korzystnie jako fotoinicjatory kationowe stosuje się heksafluoroantymonian bis(dodecylofenylo) jodoniowy (Deuteron 1240), heksafluorofosforan bis(4-metylofenylo) jodoniowy (Deuteron 2257) lub tetrakis (pentafluorofenylo)boran [4(1-melyloetylo)fenylo][4-metylofenylo] jodoniowy (Rhodorsil 2074). Fotoinicjatory kationowe pod wpływem promieniowania UV-A ulegają fotolizie z wytworzeniem kwasów Brenstedta i Lewisa, które powodują polimeryzację kationową grup epoksydowych zawartych zarówno w żywicy epoksydowej jak i kopolimerze epoksyakrylanowym.

Po suszeniu otrzymuje się produkt o gramaturze od 30 do 120 g/m² co daje grubość od 0,02 - 0,1 mm.

Do naświetlania wykorzystuje się promieniowanie UV-LED. Jako źródło promieniowania UV-LED stosuje się semi-monochromatyczną lampę UV-LED emitującą promieniowanie ultrafioletowe o długości fali 365 nm. Naświetlanie promieniowaniem UV-LED prowadzi się w celu nadania filmom klejowym odpowiedniej kohezji (wytrzymałości wewnętrznej).

W ten sposób uzyskane samoprzylepne taśmy konstrukcyjne utwardza się na gotowych do połączenia elementach szklanych lub szklano-metalowych za pomocą ręcznej lampy UV-A (320-480 nm) lub hybrydowo za pomocą wymienionej lampy a następnie w temperaturze od 130°C do 170°C przez 10 do 30 minut uzyskując trwałe połączenie elementów szklanych lub szklano-metalowych. Jako źródło promieniowania UV-A stosuje się ręczną średniociśnieniową lampę rtęciową emitująca promieniowanie ultrafioletowe o długości fali od 320-400 nm.

Samoprzylepna taśma konstrukcyjna, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że jest wytworzona zgodnie z powyższym opisem.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że powstają trwałe i transparentne połączenia elementów szklanych lub szklanych z metalowymi. Samoprzylepne taśmy konstrukcyjne wg wynalazku mogą być stosowane w miejsce tradycyjnych metod spajania elementów szklanych.

Wynalazek ilustrują bliżej poniższe przykłady wykonania.

P r z y k ł a d 1

W znajdującym się w łaźni olejowej reaktorze szklanym o pojemności 250 ml zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, chłodnicę zwrotną, termometr oraz układ dozujący umieszcza się 100 g rozpuszczalnika - octanu etylu. Rozpuszczalnik ogrzewa się do temperatury wrzenia, po czym w ciągu

PL 240 304 B1 h wkrapla się do niego 100 g mieszaniny monomerów wraz z inicjatorami, tj. 50 g akrylanu butylu (50% wag.), 22 g akrylanu 2-etyloheksylu (22% wag.) 13 g akrylanu 2-hydroksyetylu (13% wag.), 15 g metakrylanu glicydylu (15% wag.), 0,1 g inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej 2,2’-azobisizobutyronitrylu (0,1% wag.). Procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy otrzymywanego prekursora samoprzylepnego kleju strukturalnego, jako 50-cio % roztworu kopolimeru akrylanowego w octanie etylu. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, do uzyskania roztworu kopolimeru o lepkości (w 23°C) około 10 Pa-s. Otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego miesza się następnie z żywicą epoksydową Epidian 4 w stosunku wagowym suchych mas 1 : 1. W celu uzyskania pełnej kompozycji klejowej dodaje się jeszcze 0,5% wag. fotoinicjatora 1 rodzaju tj. Irgacure 819,2% wag. cykloalifatycznego uretanoakrylanu Laromer UA 19 T, 1% wag. fotoinicjatora kationowego Deuteron 1240, 0,25% wag. promotora adhezji - modyfikowany poliakrylan - BYK 4510. Procenty wagowe w/w dodatków do kompozycji prekursora z żywicą epoksydową odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. Natomiast w celu stabilizacji uzyskanej kompozycji klejowej stosuje dodatek izopropanolu w ilości 10% wag. w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Tak otrzymaną kompozycję klejową powleka się na folii poliestrowej (w celu uzyskania próbek do badań właściwości samoprzylepnych) i na papierze silikonizowanym (w celu uzyskania beznośnikowej dwustronnie klejącej samoprzylepnej taśmy konstrukcyjnej), tak aby po odparowaniu rozpuszczalnika uzyskać produkt o gramaturze 30 g/m², a następnie suszy w suszarce w temperaturze 105°C przez 10 min. Otrzymany film klejowy naświetla się 60 s lampą UV-LED o gęstości dawki 6000 mJ/cm². Wytworzoną w ten sposób warstwę samoprzylepną zabezpiecza się papierem silikonizowanym. Właściwości samoprzylepne uzyskanej samoprzylepnej taśmy konstrukcyjnej mierzono wg normy AFERA, stosowanej przez Europejskie Stowarzyszenie Producentów Produktów Samoprzylepnych. Adhezję do stali mierzono wg normy AFERA 4001, kleistość - AFERA 4105 oraz kohezja w 20°C - AFERA 4012. Połączenia klejowe elementów szklanych z udziałem otrzymanej taśmy utwardzano promieniowaniem ultrafioletowym z zakresu UV-A za pomocą ręcznej lampy UV-A przez 5 min. Wytrzymałość na ścinanie tak utworzonych połączeń klejowych mierzono na maszynie wytrzymałościowej Zwick/Roell Z010. Uzyskane wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 2

W znajdującym się w łaźni olejowej reaktorze szklanym o pojemności 250 ml zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, chłodnicę zwrotną, termometr oraz układ dozujący umieszcza się 70 g metyloetyloketonu oraz 30 g acetonu. Rozpuszczalniki ogrzewa się do temperatury wrzenia, po czym w ciągu 1,5 h wkrapla się do niego 100 g mieszaniny monomerów wraz z inicjatorami, tj. 70 g akrylanu 2-etyloheksylu (70% wag.), 5 g akrylanu dodecylu (5% wag.), 20 g akrylanu 2-hydroksypropylu (20% wag.), 5 g akrylanu glicydylu (5% wag.), 0,1 g inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej 2,2’-azobisizobutyronitrylu (0,1% wag.). Procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy otrzymywanego prekursora samoprzylepnego kleju strukturalnego, jako 50-cio % roztworu kopolimeru akrylanowego w mieszaninie rozpuszczalników. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, do uzyskania roztworu kopolimeru o lepkości (w 23°C) około 15 Pa-s. Otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego miesza się następnie z żywicą epoksynowolakową DEN 431 w stosunku wagowym suchych mas 1 : 1. W celu uzyskania pełnej kompozycji klejowej dodaje się jeszcze 5% wag. fotoinicjatora I rodzaju tj. Irgacure 2100, 10% wag. aromatycznego uretanoakrylanu Laromer 9073, 2% wag. fotoinicjatora kationowego Deuteron 2257, 0,1% wag. związku obniżającego napięcie powierzchniowe-polimetylosiloksan - BYK 325. Procenty wagowe dodatków do kompozycji prekursora z żywicą epoksynowolakową odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. W celu stabilizacji uzyskanej kompozycji klejowej stosuje dodatek izopropanolu w ilości 15% wag. w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Tak otrzymaną kompozycję klejową powleka się na folii poliestrowej (w celu uzyskania próbek do badań właściwości samoprzylepnych) i na papierze silikonizowanym (w celu uzyskania beznośnikowej dwustronnie klejącej samoprzylepnej taśmy konstrukcyjnej), tak aby po odparowaniu rozpuszczalnika uzyskać produkt o gramaturze 60 g/m², a następnie suszy w suszarce w temperaturze 105°C przez 10 min. Otrzymany film klejowy naświetla się 120 s lampą UV-LED o gęstości dawki 6000 mJ/cm². Wytworzoną w ten sposób warstwę samoprzylepną zabezpiecza się papierem silikonizowanym. Połączenia klejowe elementów szklanych z udziałem otrzymanej taśmy utwardzano promieniowaniem ultrafioletowym z zakresu UV-A za pomocą ręcznej lampy UV-A przez 7 min. Uzyskane wyniki badań przedstawiono w tabeli.

PL 240 304 B1

P r z y k ł a d 3

W znajdującym się w łaźni olejowej reaktorze szklanym o pojemności 250 ml zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, chłodnicę zwrotną, termometr oraz układ dozujący umieszcza się 100 g rozpuszczalnika - octanu etylu. Rozpuszczalnik ogrzewa się do temperatury wrzenia, po czym w ciągu 2 h wkrapla się do niego 100 g mieszaniny monomerów wraz z inicjatorami, tj. 60 g akrylanu pentylu (60% wag.), 30 g akrylanu butylu (30% wag.), 2 g akrylanu hydroksypropylu (2% wag.), 8 g metakrylanu glicydylu (8% wag.), 0,2 g inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej 2,2’-azobisizobutyronitrylu (0,2% wag.). Procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy otrzymywanego prekursora samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego, jako 50-cio % roztworu kopolimeru akrylanowego w octanie etylu. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, do uzyskania roztworu kopolimeru o lepkości (w 23°C) około 18 Pa-s. Otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego miesza się następnie z żywicą epoksydową DER 337 w stosunku wagowym suchych mas 1 : 2. W celu uzyskania pełnej kompozycji klejowej dodaje się jeszcze 2,5% wag. fotoinicjatora I rodzaju tj. Irgacure 819,8% wag. monomeru dwufunkcyjnego Laromer HDDA, 5% wag. fotoinicjatora kationowego Rhodorsil 2074, 0,5% wag. związku obniżającego napięcie powierzchniowe - polidimetylosiloksan - BYK 341. Procenty wagowe dodatków do kompozycji prekursora z żywicą epoksydową odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. W celu stabilizacji uzyskanej kompozycji klejowej stosuje dodatek izopropanolu w ilości 30% wag. w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Tak otrzymaną kompozycję klejową powleka się na folii poliestrowej (w celu uzyskania próbek do badań właściwości samoprzylepnych) i na papierze silikonizowanym (w celu uzyskania beznośnikowej dwustronnie klejącej samoprzylepnej taśmy konstrukcyjnej), tak aby po odparowaniu rozpuszczalnika uzyskać produkt o gramaturze 90 g/m², a następnie suszy w suszarce w temperaturze 105°C przez 10 min. Otrzymany film klejowy naświetla się 180 s lampą UV-LED o gęstości dawki 7500 mJ/cm². Wytworzoną w ten sposób warstwę samoprzylepną zabezpiecza się papierem silikonizowanym. Połączenia klejowe elementów szklanych ze stalowymi z udziałem otrzymanej taśmy utwardzano promieniowaniem ultrafioletowym z zakresu UV-A za pomocą ręcznej lampy UVA przez 7 min. Uzyskane wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 4

W znajdującym się w łaźni olejowej reaktorze szklanym o pojemności 250 ml zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, chłodnicę zwrotną, termometr oraz układ dozujący umieszcza się 50 g metyloetyloketonu i 50 g octanu etylu. Rozpuszczalniki ogrzewa się do temperatury wrzenia, po czym w ciągu 1,5 h wkrapla się do niego 100 g mieszaniny monomerów wraz z inicjatorami, tj. 60 g akrylanu heksylu (60% wag.), 10 g akrylan dodecylu (10% wag.), 15 g akrylanu 2-hydroksybutylu (15% wag.), 15 g akrylanu glicydylu (15% wag.), 0,1 g inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej 2,2’-azobisizobutyronitrylu (0,1% wag.). Procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy otrzymywanego prekursora samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego, jako 50-cio % roztworu kopolimeru akrylanowego w mieszaninie rozpuszczalników. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, do uzyskania roztworu kopolimeru o lepkości (w 23°C) około 16 Pa-s. Otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju strukturalnego miesza się następnie z żywicą epoksydową DER 332 w stosunku wagowym suchych mas 1 : 2. W celu uzyskania pełnej kompozycji klejowej dodaje się jeszcze 2% wag. fotoinicjatora I rodzaju tj. Irgacure 819, 5% wag. epoksyakrylanu Laromer 9023, 0,5% wag. fotoinicjatora kationowego Deuteron 1240, 2% wag. związku obniżającego napięcie powierzchniowe - poliester (BYK 333). Procenty wagowe dodatków do kompozycji prekursora z żywicą epoksydową odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. W celu stabilizacji uzyskanej kompozycji klejowej stosuje dodatek izopropanolu w ilości 20% wag. w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Tak otrzymaną kompozycję klejową powleka się na folii poliestrowej (w celu uzyskania próbek do badań właściwości samoprzylepnych) i na papierze silikonizowanym (w celu uzyskania beznośnikowej dwustronnie klejącej samoprzylepnej taśmy konstrukcyjnej), tak aby po odparowaniu rozpuszczalnika uzyskać produkt o gramaturze 120 g/m², a następnie suszy w suszarce w temperaturze 105°C przez 10 min. Otrzymany film klejowy naświetla się 180 s lampą UV-LED o gęstości dawki 7500 mJ/cm². Wytworzoną w ten sposób warstwę samoprzylepną zabezpiecza się papierem silikonizowanym. Połączenia klejowe płytek szklanych z aluminiowymi z udziałem otrzymanej taśmy utwardzano promieniowaniem ultrafioletowym z zakresu UV-A za pomocą ręcznej lampy UV-A przez 3 min a następnie utwardza się termicznie w temperaturze 130°C przez 30 min. Uzyskane wyniki badań przedstawiono w tabeli.

PL 240 304 B1

P r z y k ł a d 5

W znajdującym się w łaźni olejowej reaktorze szklanym o pojemności 250 ml zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, chłodnicę zwrotną, termometr oraz układ dozujący umieszcza się 100 g rozpuszczalnika - octanu etylu. Rozpuszczalnik ogrzewa się do temperatury wrzenia, po czym w ciągu 1 h wkrapla się do niego 100 g mieszaniny monomerów wraz z inicjatorami, tj. 40 g akrylanu heptylu (40% wag.), 40 g akrylanu butylu (40% wag.), 5 g akrylanu 2-hydroksyetylu (5% wag.), 15 g akrylanu glicydylu (15% wag.), 0,1 g inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej 2,2’-azobisizobutyronitrylu (0,1% wag.). Procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy otrzymywanego prekursora samoprzylepnego kleju strukturalnego, jako 50-cio % roztworu kopolimeru akrylanowego w octanie etylu. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, do uzyskania roztworu kopolimeru o lepkości (w 23°C) około 14 Pa-s. Otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju strukturalnego miesza się następnie z żywicą epoksydową Araldite GY 260 w stosunku wagowym suchych mas 1 : 1. W celu uzyskania pełnej kompozycji klejowej dodaje się jeszcze 2,5% wag. fotoinicjatora I rodzaju tj. Irgacure 2100, 10% wag. cykloalifatycznego uretanoakrylanu Laromer 8987, 2,5% wag. fotoinicjatora kationowego Deuteron 2257, 5% wag. związku obniżającego napięcie powierzchniowe - polimetylosiloksan (BYK 325). Procenty wagowe dodatków do kompozycji prekursora z żywicą epoksydową odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. W celu stabilizacji uzyskanej kompozycji klejowej stosuje dodatek izopropanolu w ilości 10% wag. w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Tak otrzymaną kompozycję klejową powleka się na folii poliestrowej (w celu uzyskania próbek do badań właściwości samoprzylepnych) i na papierze silikonizowanym (w celu uzyskania beznośnikowej dwustronnie klejącej samoprzylepnej taśmy strukturalnej), tak aby po odparowaniu rozpuszczalnika uzyskać produkt o gramaturze 120 g/m², a następnie suszy w suszarce w temperaturze 105°C przez 10 min. Otrzymany film klejowy naświetla się 120 s lampą UV-LED o gęstości dawki 7500 mJ/cm². Wytworzoną w ten sposób warstwę samoprzylepną zabezpiecza się papierem silikonizowanym. Połączenia klejowe elementów szklanych ze stalowymi z udziałem otrzymanej taśmy utwardzano promieniowaniem ultrafioletowym z zakresu UV-A za pomocą ręcznej lampy UVA przez 5 min a następnie utwardza się termicznie w temperaturze 170°C przez 10 min. Uzyskane wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 6

W znajdującym się w łaźni olejowej reaktorze szklanym o pojemności 250 ml zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, chłodnicę zwrotną, termometr oraz układ dozujący umieszcza się 100 g rozpuszczalnika - octanu etylu. Rozpuszczalnik ogrzewa się do temperatury wrzenia, po czym w ciągu 2 h wkrapla się do niego 100 g mieszaniny monomerów wraz z inicjatorami, tj. 50 g akrylanu oktylu (50% wag.), 35 g akrylanu butylu (35% wag.), 5 g akrylanu 2-hydroksybutylu (5% wag.), 10 g akrylanu glicydylu (10% wag.), 0,1 g inicjatora polimeryzacji wolnorodnikowej 2,2’-azobisizobutyronitrylu (0,1% wag.). Procenty wagowe odnoszą się do całkowitej masy otrzymywanego prekursora samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego, jako 50-cio % roztworu kopolimeru akrylanowego w octanie etylu. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, do uzyskania roztworu kopolimeru o lepkości (w 23°C) około 17 Pa-s. Otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju strukturalnego miesza się następnie z żywicą epoksydową Epoxy Hard Fill w stosunku wagowym suchych mas 1 : 1. W celu uzyskania pełnej kompozycji klejowej dodaje się jeszcze 1% wag. fotoinicjatora I rodzaju tj. Irgacure 819, 5% wag. wielofunkcyjnego monomeru akrylanowego (POEA), 2,5% wag. fotoinicjatora kationowego Rhodorsil 2074, 0,1% wag. związku obniżającego napięcie powierzchniowe - polimetylosiloksan (BYK 322). Procenty wagowe dodatków do kompozycji prekursora z żywicą epoksydową odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej. W celu stabilizacji uzyskanej kompozycji klejowej stosuje dodatek izopropanolu w ilości 15% wag. w przeliczeniu na całą masę kompozycji klejowej. Tak otrzymaną kompozycję klejową powleka się na folii poliestrowej (w celu uzyskania próbek do badań właściwości samoprzylepnych) i na papierze silikonizowanym (w celu uzyskania beznośnikowej samoprzylepnej taśmy strukturalnej), tak aby po odparowaniu rozpuszczalnika uzyskać produkt o gramaturze 90 g/m² a następnie suszy w suszarce w temperaturze 105° C przez 10 min. Otrzymany film klejowy naświetla się 120 s lampą UV-LED o gęstości dawki 7500 mJ/cm². Wytworzoną w ten sposób warstwę samoprzylepną zabezpiecza się papierem silikonizowanym. Połączenia klejowe elementów szklanych z udziałem otrzymanej taśmy utwardzano promieniowaniem ultrafioletowym z zakresu UV-A za pomocą ręcznej lampy UV-A przez 3 min. a następnie utwardza się termicznie w temperaturze 150°C przez 15 min. Uzyskane wyniki badań przedstawiono w tabeli.

Claims

PL 240 304 Β1

Tabela

Samoprzylepna taśma konstrukcyjna wg przykładu Adhezja do stali 180° [N/25 mm] Kleistość IN] Kohezja w 20°C [h] Wytrzymałość na ścinanie [MPa] -

1 8,6 9,2 72 pęknięcie elementów szklanych, _;poza sklei ną i

2 10,8 11,0 72 pęknięcie elementów szklanych, poza skleiną

3 12.9 12.1 6,5 + 0,6

4 14.5 13,9 72 8.2 i 0,7

5 15,1 14.8 72 9.1 ± 0,7

6 13.9 13.1 72 pęknięcie elementów szklanych, poza skleiną

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania samoprzylepnych taśm konstrukcyjnych polegający na mieszaniu składników prekursora samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego na bazie poliakrylanów, przy czym jako składniki prekursora stosuje się estry alkilowe kwasu akrylowego o długości łańcucha węglowego od 4 do 12 atomów, estry alkilowe kwasu akrylowego zawierające w łańcuchu bocznym grupę hydroksylową, akrylanu glicydylu lub metakrylanu glicydylu, ich polimeryzacji wolnorodnikowej w rozpuszczalniku i w obecności inicjatora, następnie modyfikacji polegającej na dodaniu żywicy epoksydowej (epoksynowolakowa) na bazie bisfenolu A lub bisfenolu F, fotoinicjatora I rodzaju, fotoreaktywnych monomerów lub oligomerów w postaci dwufunkcyjnych lub wielofunkcyjnych monomerów akrylanowych, cykloalifatycznych lub aromatycznych uretanoakrylanów lub epoksyakrylanów, promotorów adhezji lub związków obniżających napięcie powierzchniowe w postaci związków na bazie polimetylosiloksanów, poliakrylanów lub poliestrów oraz izopropanolu, następnie naniesieniu na nośnik, suszeniu w temperaturze nie większej niż 105°C i sieciowaniu promieniami UV, znamienny tym, że wytwarza się prekursor samoprzylepnego kleju konstrukcyjnego z następujących komponentów 50-90% Wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego o długości łańcucha węglowego od 4 do 12 atomów, 2 η- 20% wagowych estrów alkilowych kwasu akrylowego zawierających w łańcuchu bocznym grupę hydroksylową i do 4 atomów węgla, 5 + 15% wagowych akrylanu glicydylu lub metakrylanu glicydylu, przy czym udział wagowy wszystkich komponentów samoprzylepnego prekursora kleju konstrukcyjnego wynosi 100%, następnie tak otrzymany prekursor samoprzylepnego kleju, jako 50% wagowy roztwór kopolimeru akrylanowego w rozpuszczalniku modyfikuje się dodając żywicę epoksydową (epoksynowolakowa) na bazie bisfenolu A lub bisfenolu F w ilości 50 + 200% wagowych w stosunku do masy prekursora oraz 0,5 + 5,0% wagowych fotoinicjatora I rodzaju, 1 + 10% wagowych fotoreaktywnych monomerów lub oligomerów w postaci dwufunkcyjnych lub wielofunkcyjnych monomerów akrylanowych, cykloalifatycznych lub aromatycznych uretanoakrylanów lub epoksyakrylanów, 0,1 + 5% wagowych promotorów adhezji lub związków obniżających napięcie powierzchniowe w postaci związków na bazie polimetylosiloksanów, poliakrylanów lub poliestrów, 0,25 + 5% wagowych fotoinicjatorów kationowych, przy czym % wagowe komponentów odnoszą się do suchej masy kompozycji klejowej, dodaje się również izopropanol w ilości 10-40% wagowych w przeliczeniu na

PL 240 304 B1 całą masę kompozycji klejowej, następnie tak uzyskaną kompozycję klejową powleka się, suszy się w temperaturze nie większej niż 105°C, sieciuje się naświetlając lampą UV-LED promieniami o długości fali 365 nm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako estry alkilowe kwasu akrylowego o długości łańcucha węglowego od 4 do 12 atomów stosuje się akrylan butylu, akrylan pentylu, akrylan heksylu, akrylan heptylu, akrylan 2-etyloheksylu akrylan oktylu, akrylan izooktylu lub akrylan dodecylu.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako estry alkilowe kwasu akrylowego zawierające w łańcuchu bocznym grupę hydroksylową i do 4 atomów węgla stosuje się akrylan 2hydroksyetylu, akrylan 2-hydroksypropylu, akrylan 3-hydroksypropylu lub akrylan 4-hydroksybutylu.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako fotoinicjatory I rodzaju stosuje się tlenek bis(2,4,6-trimetylobenzoilo)fenylofosfiny lub ester etylowy kwasu 2,4,6-trimetylobenzoilofenylofosfinowego.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako fotoinicjatory kationowe stosuje się heksafluoroantymonian bis(dodecylofenylo) jodoniowy, heksafluorofosforan bis(4-metylofenylo) jodoniowy lub tetrakis (pentafluorofenylo)boran [4(1-melyloetylo)fenylo][4-metylofenylo] jodoniowy.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po suszeniu otrzymuje się produkt o gramaturze od 30 do 120 g/m².
7. Samoprzylepna taśma konstrukcyjna, znamienna tym, że jest wytworzona zgodnie z zastrz. od 1 do 6.