DE2302103B2

DE2302103B2 - Trägermaterial mit einer trockenen Schicht eines wärmehärtenden Klebstoffs

Info

Publication number: DE2302103B2
Application number: DE2302103A
Authority: DE
Inventors: James Eric Crystal Lake Gugle; David Prugh Elmhurst Wagner
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1973-01-17
Publication date: 1980-11-27
Also published as: AU473079B2; SE401371B; US3837984A; FR2168495B1; AU5114973A; JPS5617395B2; CA981122A; JPS4883132A; GB1394303A; IT978286B; FR2168495A1; BR7300368D0; DE2302103A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Trägermaterial mit einer trockenen Schicht eines wärmehärtenden Klebstoffs auf Basis einer Mischung eines carboxymodifizierten Nitril-Butadienkautschuks und eines wärmehärtenden phenolischen Harzes.

Ein derartiges Trägermaterial ist bekannt (US-PS 26 825). Es dient vorwiegend zur Befestigung von Bremsbelägen und muß daher in hohem Maße gegen hohe Temperaturen unempfindlich sein. Der verwendete wärmehärtende Klebstoff benötigt jedoch eine Aushärtezeit von mindestens 30 Sekunden, so daß er zwar geeignet ist bei horizontal übereinanderliegenden zu befestigenden Bauteilen, nicht jedoch für solche Fälle, in denen Bauteile an mehr oder weniger vertikalen Flächen befestigt werden sollen, wie dies z. B. bei der Befestigung von Profilhaltern an Karosserieteilen von Automobilen der Fall ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Trägermaterial mit einer trockenen Schicht eines wärmehärtenden Klebstoffs vorzusehen, welcher innerhalb von Sekunden aushärtet.

Bei einer Mischung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klebstoffmischung aus

a) 20 bis 140 Gew.-Teilen des carboxymodifizierten Nitril-Butadienkautschuks,

b) 100 bis 200 Gew.-Teilen des wärmehärtenden phenolen Harzes und

c) 1 bis 10 Gew.-Teilen eines Cumaron-Indenharzes besteht

Die erfindungsgemäße Klebstoffmischung benötigt

ίο eine Aushärtezeit von lediglich 3 bis 5 Sekunden, so daß es aus diesem Grund möglich ist, auf einfache Weise Bauteile auch an vertikalen Flächen anzukleben. Die erfindungsgemäße Kiebstoffmischung ermöglicht die Verbindung von Bauteilen, welche bisher eine mechani-

li sehe Befestigung in Form von Nieten, Schrauben, Clips oder dergleichen erforderten.

So ist es etwa möglich, Zierleisten an Karosserieteilen von Automobilen zu befestigen, ohne daß Löcher gebohrt werden müssen, weiche bekanntlich die Neigung zur Korrosion in starkem Maße fördern. Da die erfindungsgemäße Klebstoffmischung darüber hinaus öl- und wasserabweisend ist, ist auch für eine dauerhafte Klebverbindung gesorgt

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeisniele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht eines Klebebandes mit einer Trägerschicht aui einer Polyurethanfolie und beidseitig aufgetragenen wärmehärtenden Klebstoffschichten,

F i g. 2 ein ähnliches Klebeband wie F i g. 1, jedoch mit einer Trägerschicht aus Silikongummi,

Fig.3 ein Klebeband mit einer Trägerschicht aus einer Polyurethanfolie mit einseitiger Beschichtung mit einem wärmehärtenden Klebstoff,

Fig.4 die Seitenansicht eines zu befestigenden Profilhalters,

F i g. 5 die Draufsicht auf den Proiil/ialter nach F i g. 4, F i g. 6 eine Endansicht des Profilhalters nach F i g. 4,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines schematisch dargestellten Automobils mit einem Profilhalter nach den F i g. 4 bis 6,

Fig.8 einen Schnitt durch die Darstellung nach ■*⁵ Fig. 7 entlang der Li.iie 8-8,

Fig.9 eine Explosionsdarste'lurtg einer arideren Anwendungsart für das Trägermaterial nach der Erfindung,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform für die so Anwendung des Trägermaterials nach der Erfindung,

Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der Anwendung des Trägermaterials nach der Erfindung,

Fig. 12 die Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 10 und

Fig. 13 die Anbringung mehrerer Profilhalter auf einer Polyurethanfolie mit einem Klebstoff nach der Erfindung.

Das gezeigte Trägermaterial mit einem wärmehärtenden Kleber hat die Form eines Bandes, das an einem Profilhalter oder einem anderen Befestigungselement befestigt werden kann. Das Band hat eine trockene Schicht von Klebstoff auf jeder Seite und kann durch von außen zugeführte Wärme aktiviert werden. Als Wärmequelle kann eine Induktionsheizvorrichtung ^ dienen, die mit Metallflächen zusammenwirkt. Bei einer Ausführungsform weist ein dreischichtiges Band eine wärmehärtende Schicht Nitrilphenol auf, die auf beiden Seiten einer weichen Polyurethanfolie aufgebracht und

darauf getrocknet ist Die Polyurethanfolie hat eine Dicke von etwa 0,127 bis 0,381 mm, während die wärmehärtende Nitrilphenolschicht etwa 0,05 bis 0,1 mm nach dem Trocknen des vorher nassen wärmehärtenden Klebstoffs dick ist Das Nitrilphenol verbindet sich gut sowohl mit thermoplastischem Kunststoff und wärmegehärteten Farben wie auch mit Nylonhaltern oder dergleichen. Wenn daher Profiihalter an Automobilen angebracht werden, deren Flächen bereits mit derartigen Kunststoffarben oder wärmegehärteten Farben lackiert sind, braucht die Zufuhr ausreichender Wärme zur Befestigung des wärmehärtenden Klebstoffs nicht die bereits lackierte Fläche zu beschädigen.

Es wurde festgestellt daß die Polyurethanträgerschicht eine große Affinität zum Nitrilphenol aufweist, so daß die Klebstoffschichten gut an anderen Gegenständen wie auch an der Polyurethanschicht haften, so daß eine sichere Verbindung zwischen ihnen hergestellt wird. Vorzugsweise weisen die hier gezeigten Profilhalter eine in der Rückfläche vorgesehene Ausnehmung auf, so daß der Halter nicht vollständig gegen die Fläche, an der er angebracht werden soll, gedrückt werden kann. Diese Ausnehmung gestattet daß eine ausreichende Dicke geschmolzenen, wärmehärtenden Klebstoffs zwischen dem Halter und der Befestigungsfläche verbleibt Durch die so geschaffene ausreichende Dicke von wärmehärtendem Klebstoff wird die Scherfestigkeit solcher Halter sehr verbessert

Eine andere Ausführungsform einer wärmehärtenden Klebverbindung besteht aus nur zwei Schichten, von denen eine die Trägerschicht aus Polyurethan oder Silikongummi und die andere die Nitrilphenolschicht ist, die darauf angebracht und nachträglich getrocknet ist. In diesem Fall kann die Dicke der Polyurethanschicht etwa 0,508 mm betragen, wobei die nichtüberzogene Fläche der Polyurethanschicht an einem Halter oder einem anderen Befestigungselement durch einen Lösungskleber befestigt wird.

Es wird nunmehr auf F i g. 1 Bezug genommen, in der ein Band mit einem wärmehärtenden Klebstoff gezeigt ist, das im ganzen die Bezugsziffer 10 hat. Das Band 10 besteht aus einer flexiblen Trägerfolie 12 aus Polyurethan, vorzugsweise einem auf Polyäther basierenden thermoplastischen Polyurethan.

Auf beiden Flächen der Polyurethanfolie 12 ist ein nasser Brei, bestehend aus dem wärmehärtenden Klebstoff in einer Lösungsmischung aufgetragen, der dann getrocknet wird, um trockene Schichten 14 und 16 Nitrilphenol zu bilden. Die Nitrilphenolschichten 14 und 16 werden durch Wärmezufuhr aktiviert bei 93 bis 204⁰C. Die verwendete Mischung zur Bildung der Schichten 14 und 16 ist außerordentlich schnell wirksam und kann innerhalb von 3 bis 5 Sekunden thermisch aktiviert und ausgehärtet werden.

Die Nitrilphenolschichten 14 und 16 bestehen aus einer Mischung eines carboxymodifizierten Nitril-Butadienkautschuks, eines wärmehärtenden phenolischen Harzes, eines Cumaron-lndenharzes und einer geringen Menge eines sterisch behinderten Phenols von der Art

Octadecyl-3-(3',5'-Di-tert-Butyl-4'-Hydroxyphenyl)-Propionats. Der carboxymodifizierte Nitril-Butadienkautschuk ist in einer Menge von etwa 20 bis 140 Gewichtsteilen vorgesehen, während das wärmehärtende phenolische Har^ in 100 bis 200 Gewichtsteilen vorhanden ist. Das Cnmaron-Indenharz hat 1 bis 10 Gewichtsteile, während die Menge des sterisch behinderten Phenols etwa 0,1 bis lOGewichtsteile beträgt.

Während verschiedene Ausführungen möglich sind, beträgt die bevorzugte Mischung 80 Gewichtstei'e carboxymodifizierter Nitril-Butadienkautschuk, 153 Gewichtsteile wärmehärtendes phenolisches Harz, 5 Gewichtsteile Cumaron-Indenharz und 1 Gewichtsteil sterisch behindertes Phenol. Spuren von Farbe können dem Brei zugesetzt werden, um die Anbringung auf einer etwas opaken Polyurethanschicht besser sichtbar zu machen.

ίο Das wärmehärtende Klebeband kann abgeändert werden, indem eine Trägerschicht 18 aus Silikon oder Gummi benutzt wird, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Eine Trägerschicht aus Silikongummi gibt ein flexibles Klebeband zum Zusammenkleben komplizierter Formen. Hier hat die Silikongummiträgerschicht 18 auf beiden Seiten eine wärmehärtende Klebstoffschicht 20, 22 aus Nitrilphenol, und zwar im wesentlichen in gleicher Zusammensetzung wie anhand von F i g. 1 beschrieben. Bei der Verwendung einer Polyurethanträgerschicht 12 oder einer Silikor^-jmmiirägerschicht 18 kann auch nur eine Oberfläche mit einem nitrilphenolischen, wärmehärtbaren Klebstoff überzogen sein, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist Hier ist die Trägerschicht 26, die aus Polyurethan besteht, mit einer einzigen Schicht 24 Nitrilphenol in der oben angegebenen Zusammensetzung versehen.

Das beschriebene Klebeband kann z. B. mit einem Profilhalter 30 zusammenwirken, wie er in den F i g. 4, 5 und 6 dargestellt ist. Der Profiihalter 30 hat hier einen Hauptabschnitt 31, hinter dem eine Länge des Klebebandes 10 befestigt ist. Das Klebeband 10 ist in einer Ausnehmung 32 angeordnet so daß bei der Anbringung des Profilhalters 30 an einer lackierten Fläche eines Automobils und einem Drücken des Profilhalters gegen die Fläche eine ausreichende Dicke des wärmehärtenden Klebstoffs zwischen dem Profilhalter 30 und lackierter Oberfläche verbleibt

Die hier dargestellte Ausführungsform des Piefilhalters 30 weist sich quer erstreckende Flansche 35 auf, die verhindern, daß ein aufgebrachter Metallprofilstreifen in berührung mit der lackierten Oberfläche kommt. Der Halter 30 weist zwei parallele, federnde Fingerabschnitte 33 und 34 an beiden Enden auf, die einwärts zueinander hin durchfedern, wenn ein Profilstreifen angebracht wird.

Um einen ordnungsgemäßen Eingriff zwischen dem Profilstreifen und dem Halter 30 sicherzustellen, sind die Außenflächen der federnden Fingerabschnitte 33 und 34 winklig ausgebildet, wie in Fig.6 gezeigt, wobei der

so anfängliche Winkel der Fläche 36 etwa 45" beträgt und durch A gekennzeichnet ist. Beim weiteren Aufbringen der Kante des Profilstroifens über die Winkelfläche 36 komr.,t die Kante des Profilstreifens mit einer zweiten Fläche 37 in Berührung, deren Winkel durch B gekennzeichnet isi und etwa MUi⁰ bejrägt. Der Hauptabschnitt 31 des Halters 30 hat einwärts von den federnden Fingern 33 und 34 sich verjüngende Seitenwände mit einem Winkel C in der Größenordnung von etwa 10°.

Der Profilhalter 30 ist besonders geeignet zur Anbringung von Zierleisten an den Seiten von Automobilen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Hier sind mehrere Profiihalter 30 in einer Reihe entlang der Seite eines Automobils be^festigt, wobei Teile der Profilhalter

hj an den vorderen und hinteren Kotflügeln und andere Teile an der Tür befestigt sind. Die Profilhilter werden mittels einer Heizvorrichtung angebracht, die sie schnell auf eine Temperatur erhöht, bei der der wärmehartende

Klebstoff ausreichend aktiviert wird, was bei etwa 93 bis 204°C der Fall ist und etwa 3 bis 5 Sekunden dauert. Wenn der Profilhalter 30 auf einer thermoplastischen oder wärmegehärteten Farbe angebracht wird, beträgt die Wärmezufuhr etwa 177°C bei einer Dauer von etwa 3 Sekunden, wobei keine Wärmedeformation der Farbe auftritt.

F i g. 8 zeigt einen Profilhalter 39, der an der Seite eines Automobils 40 befestigt ist. Die Seitentür 41 ist im Schnitt gezeigt, und der Profilhalter 30 ist daran mit iiner wärmehärtenden Klebstoffschicht des wärmehärtenden Klebebandes 10 befestigt, das zwischen dem Profilhalter 30 und der Türoberfläche angeordnet ist. Der Profilstreifen 39 hat einwärts gebogene Kantenabschnitte 42, die über die schrägen Flächen 36 (Fig.6) gedruckt werden und schließlich zur Anlage an den Flanschen 35 kommen und die geneigten Flächen 37 untergreifen. Die Scharfkantigkeit der einwärts gebogenen Kanten 42 ist ausreichend, um in die federnden Finger des Profilhalters 30 einzuschneiden und den Profilstreifen sicher an die Seite des Automobils zu halten.

Wie aus Fig. 13 ersichtlich, können mehrere Halter 30 oder andere Befestigungselemente auf einer fortlaufenden Folie 44 befestigt sein, die die Tragschicht für den wärmehärtenden Klebstoff bildet. Jeder der Profilhalter 30 kann von der Folie abgeschnitten und einzeln angebracht werden. Weiterhin eignen sich Halter, die auf einer fortlaufenden Länge einer Folie, wie in Fi^ 13 gezeigt, befestigt sind, für eine automatische Zuführung zu einer Montagevorrichtung einer Fertigungsstraße bei der Serienfertigung.

Eine alternative Form einer Befestigung unter Verwendung eines wärmehärtenden Klebstoffes ist in F i g. 9 gezeigt. Hier hat das Trägermaterial die Form eines Ringes 50, der eine Gewindebuchse 52 mit einer Schichtverbundplatte verbindet, so daß andere Teile durch Schrauben daran befestigt werden können. Der kreisförmige Ring 50 ist vorzugsweise genau so ausgebaut wie das Klebeband 10 nach Fig. 1 und wird über den zylindrischen Abschnitt 51 der Gewindebuchse 52 geschoben. Die Gewindebuchse 52 weist einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 53 auf, an dem der Ring 50 anliegt. Die Gewindebuchse 52 wird zusammen mit dem Ring 50 an der Schichtverbundplatte 54 montiert, indem der zylindrische Abschnitt 51 in

ίο eine öffnung 56 eingesetzt wird. Die Schichtverbundplatte 54 mit wabenförmigem Kern wird im Flugzeugzellenbau für Innenwände verwendet, die aus leichten Materialien bestehen müssen, an denen jedoch auch andere Vorrichtungen anschraubbar sein müssen.

Fig. 10 zeigt ein Befestigungselement 60, das sich durch einen Wandabschnitt 61 erstreckt und daran mittels einer eine Schicht wärmehärtenden Klebstoff 62 enthaltenden Trägerschicht 62 befestigt ist, die zwischen dem Wandabschnitt 61 und einem Kopf oder Flanschabschnitt 64 liegt. Zum Beispiel kann der Wandabschnitt 61 ein Teil einer Kammer aus glasfaserverstärktem Kunststoff sein, wobei das mit Gewinde versehene Befestigungselement 60 ein gesondertes Teil aufnimmt, das an der Wand anzubringen ist und das durch eine

,5 Mutter in Stellung gehalten wird.

Der Flanschabschnitt 64 kann, wie in F i g. 12 gezeigt, dreieckförmig sein und kann ein gelochtes, dreieckförmiges Stück einer Schicht 62 aufnehmen, die mit ihrer Öffnung ober den Gewindeschaft des Befestigungselements 60 geschoben wird.

Es ist auch eine Verbindung zwischen Gummi und Stahl herstellbar, wie dies in F i g. 11 gezeigt ist. Hier ist ein Gummipuffer 66 an einer Stahlträgerplatte 67 mit Hilfe einer dazwischen angeordneten, eine wärmehär-

,-, tende Klebstoffschicht 68 enthaltenden Trägerschicht befestigt. Der wärmehärtende Klebstoff wird durch Wärmezufuhr an die Stahlplatte 67 aktiviert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Trägermaterial mit einer trockenen Schicht eines wännehärtenden Klebstoffs auf Basis einer Mischung eines carboxymodifizierten Nitril-Butadienkautschuks und eines wärmehärtenden phenolischen Harzes, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffmischung aus a) 20—140 Gewichtsteilen des carboxymodifizierten Nitril-Butadienkautschuks, b) 100—200 Gewichtsteilen des wärmehärtenden phenolischen Harzes und c) 1 —10 Gewichtsteilen eines Cumaron-Indenharzes besteht

2. Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffmischung weiterhin sterisch behindertes Phenol von der Art Octadecyl-3-(3',5'-Di-tert--Butyl-4'-Hydroxyphenyl)-Propionat in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsteilen enthält.

3. Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffmischung aus a) 80 Gewichtsteilen carboxymodifiziertem Nitril-Butadienkautschuk, b) 135 Gewichtsteilen wärmehärtendem phenolischen Harz und c) 5 Gewichtsteilen Cumaron-lndenharz besteht

4. Trägermaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß in der Klebstoffmischung 1 Gewichtsteil OctadecyI-3-(3',5'-di-tert-Butyl-4'-Hydroxyphenyl)-Propionat enthalten ist.

5. Trägermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Klebstoffgemisch ferner ein roter Farbstoff in einrr Menfri von 03 Gewichtsteilen enthalten ist.

6. Trägermaterial nach AMpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht aus einer flexiblen Polyurethanfolie besteht.

7. Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein Befestigungselement vorgesehen ist, das einen Abschnitt aufweist, der mit der Klebstoffschicht versehen ist.