DE2311128C2

DE2311128C2 - Verfahren zum Verbinden von hitzeempfindlichen Materialien

Info

Publication number: DE2311128C2
Application number: DE2311128A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. 6707 Schifferstadt Welz; Rolf Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg Wurmb
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE2311128A1

Description

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Das Verbinden von Materialien mit herkömmlichen Schmelzklebern wird gewöhnlich so durchgeführt, daß die Bauteile mit dem Schmelzkleber kaschiert und anschließend in der Hitze miteinander verpreßt werden. Dieses Verfahren ist bei hitzeempfindlichen Bauteilen, wie z. B. geschäumten Kunststoffen, nicht anwendbar, da es zu einer thermischen Schädigung des Bauteils führen würde. Man kann natürlich Schmelzkleber verwenden, deren Verarbeitur.gstemperaturen genügend weit unterhalb der Erweichungstemperatur solcher Bauteile liegen; dabei leidet dann aber die Wärmebeständigkeit des Verbundteiles.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von hitzeempfindlichen Bauteilen zu entwickeln. Diese Aufgabe wird dadurch -to gelöst, daß der erwärmte Schmelzkleber aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff zwischen die Materialien gebracht wird und diese dann ohne Anwendung von Hitze verpreßt werden.

Die Materialien, die erfindungsgemäß verklebt werden können, sind hitzeempfindliche Stoffe, wie Kunststoffe mit niedriger Erweichungs- oder Zersetzungstemperatur, z. B. Schaumstoffe aus Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Polyäthylen miteinander oder mit anderen Materialien, wie Holz, Holzfaserplatten, Pappe, Leder oder textlien Geweben. Die Materialien sollen vorzugsweise eine poröse oder rauhe Oberfläche aufweisen, in manchen Fällen ist es zweckmäßig, wenn z. B. glatte Gießhäute von Polyurethan-Schäumen angeschliffen werden.

Als Schmelzkleber werden faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, wobei alle üblichen thermoplastisch verformbaren Materialien in Frage kommen, z. B.

Olefinpolymerisate, wie &o

Polyäthylen oder Polypropylen,

Styrolpolymerisate, wie

Polystyrol, Copolymerisate des Styrols mit Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, Methylmethacrylat oder a-Methylstyrol oder kautschukmodifizierte Styrol- ^b5 polymerisate,

Chlor enthaltende Polymerisate, wie

Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder chlorierte Polyolefine,

Polyamide, Polycarbonate, thermoplastische Polyurethane, Polymethylmethacrylat,

sowie Mischungen dieser Polymerisate.

Für Verbundstoffe, die nicht über 7O⁰C belastet werden, hat sich als Schmelzkleber Polyäthylen wegen seiner guten Fließeigenschaften bewährt Für Einsatztemperaturen bis etwa 100⁰C ist Polypropylen geeignet Bei Verklebungen, die noch höheren Temperaturen ausgesetzt werden, können mit Vorteil Polyamide oder thermoplastische Polyurethane eingesetzt werden.

Die thermoplastischen Kunststoffe sind faserverstärkt Vorzugsweise verwendet man dazu Langfasern, Matten, Vliese, Filze oder Gewebe aus Glas, Kohlenstoff, Steinwolle oder Asbest Es sind auch textile Fasern, wie Wolle, Baumwolle oder synthetische Fasern geeignet Bevorzugt sind langfaserige Substanzen mit Faserlängen von 10 mm oder mehr. Der Anteil an fasrigen Substanzen im Schmelzkleber soll vorzugsweise 3 bis 50 Gew.-% betragen. Glasfasern können mit den üblichen Kopplungsmitteln auf Silanbasis vorbehandelt sein. Als Bindemittel werden vorzugsweise schwerlösliche und nicht schmelzende Substanzen, wie z. B. Epoxidharze, ungesättigte Polyester- oder Melaminharze verwendet

Die Faserverstärkung bewirkt, daß die Schmelzkleber bei den hohen Verarbeitungstemperaturen noch gehandhabt werden können und nicht zerfließen. Gegenüber starren Verstärkungselementen, wie Drahtnetzen, Lochblechen oder Metallfolien haben Fasern den Vorteil, daß sie beim Abkühlen dem Schrumpfen nachgeben können, was die inneren Spannungen im Verbundstoff vermindert

Die Herstellung der Schmelzkleber geschieht auf bekannte Weise durch Imprägnieren, Beschichten oder Tränken der Fasern mit geschmolzenen Thermoplasten oder einer Thermoplast-Dispersion. Vorteilhaft kann man z.B. eine Bahn aus Glasfasermatten durch Extrusion aus einer Breitschlitzdüse mit der Thermoplastschmelze kontinuierlich beschichten;

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun zunächst der Schmelzkleber über die Erweichungstemperatur des Thermoplastischen Kunststoffes erwärmt Die Temperatur soll vorzugsweise mindestens 10°, besonders vorteilhaft mehr als 20⁰C über dem VICAT-Erweichungspunkt (nach DlN 53 460) des Kunststoffes liegen. Das Erhitzen kann in einem Umluftofen oder durch Infrarotbestrahlung vorgenommen werden. Der Schmelzkleber wird dann zwischen die zu verklebenden Bauteile eingebracht und diese werden miteinander verpreßt Bei Materialien, welche verhältnismäßig gut wärmeleitend sind, ist es erforderlich, den Schmelzkleber weit über den Erweichungspunkt des Kunststoffes zu erhitzen, damit die Wärme nicht zu rasch abfließt und ein vorzeitiges Erstarren eintritt.

Das Verpressen der Bauteile geschieht dann ohne Anwendung von Hitze. In machen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Abkühlung zu beschleunigen, beispielsweise durch Anwendung gekühlter Pressen, Walzen oder Druckbänder. Bei Bauteilen aus Schaumstoffen soll der Druck beim Verpressen verhältnismäßig niedrig sein, damit die Schaumstruktur nicht irreversibel geschädigt wird; er soll andererseits so hoch sein, daß der erweichte thermoplastische Kunststoff oberflächlich in die Poren des Bauteils eingepreßt wird. Vorzugsweise liegt der Druck zwischen 3 und 20 bar.

Beispiel 1

Verbinden zweier Schaumstoffplatten.
Ein 30 mm breiter Streifen aus einer Glasfasermatte von 300 g/m², die mit Polyäthylen hoher Dichte getränkt ist (Glasfaseranteil 25 Gew.-%), wird in einem Ofen auf 230° C aufgeheizt, zwischen zwei 30 mm dicke Polyurethan-Schaumstoffplatten gelegt und diese dann zusammengedrückt Zur Verbesserung der Biiidefestipkeit können die Platten mit Nut und Feder versehen sein.

Beispiel 2

Verbindung zweier Sandwich-Platten zu einer Ecke.
Zwei Sandwich-Platten, bestehend aus zwei Deckschichten (1) aus glasfaserverstärktem, ungesättigtem Polyesterharz und einem Kern (2) aus Polyvinylchlorid-Hartschaum werden so ausgeschnitten, wie es die A b b. 1 zeigt Ein Schaumstoffkern (3) wird so zurechtgeschnitten, daß er genau in die Lücke paßt Dann werden zwei auf 230° C vorgeheizt Streifen (4) aus Glasfasermatte mit Polyäthylen niedriger Dichte nacheinander in die Sandwich-Plattenecken gelegt und diese nach dem Einsetzen des Schaumstoffkerns zusammengepreßt Nach Erkalten des Polyäthylens ist die so gebildete Ecke (A b b. 2) sofort belastbar.

Beispiel 3

Verbindung von zwei Spanplatten.
Zwei an der Verbindungsstelle im Winkel von 20°

ίο zugeschnittene 19 mm dicke Spanplatten werden durch Schmelzkleber miteinander verbunden. Dazu wird ein 75 mm breiter Streifen aus Polypropylen, verstärkt mit einer Endlos-Glasseidenmatte mit einem Flächengewicht von 300 g/m² (ca. 20 Gew.-%) auf 225° C aufgeheizt und zwischen die Spanplatten gelegt In einer Vorrichtung, die ein Auseinandergleiten der Platten verhindert, werden die Platten an der Verbindungsstelle durch Schraubzwingen zusammengepreßt. Die so hergestellte Klebnaht ist durch Normalkräfte und Biegemomente hochbelastbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden von hitzeempfindlichen Materialien mit Hilfe von Schmelzklebern aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunst- ' stoff, der über die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erwärmte Schmelzkleber zwischen die Materialien gebracht wird und diese dann ohne Anwendung von Hitze verpreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hitzeempfindliche Materialien mit rauher oder poröser Oberfläche miteinander verklebt werden. '⁵

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der faserverstärkte thermoplastische Kunststoff auf Temperaturen von mindestens 10⁰C oberhalb seines Erweichungspunktes erwärmt wird.

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