DE2432496C3

DE2432496C3 - Schmelzkleber auf Basis von Butylkautschuk für die Herstellung von Isolierglasscheiben

Info

Publication number: DE2432496C3
Application number: DE2432496A
Authority: DE
Inventors: Hilmar 6361 Burgholzhausen Haverstreng
Original assignee: Bostik GmbH
Current assignee: Soram Verwaltungsgesellschaft Mbh 6000 Frankfurt
Priority date: 1974-07-04
Filing date: 1974-07-04
Publication date: 1986-02-13
Also published as: FR2277133B1; SE419869B; CA1043921A; DE2432496A1; FR2277133A1; DE2432496B2; GB1509264A; SE7507655L; US4032489A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Schmelzkleber auf der Basis von Butylkautschuk, gemischt mit einem thermoplastischen Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymerisat und üblichen Zusätzen, für die Herstellung von Isolierglasscheiben, der im üblichen Einsatztemperaturbereich eine praktisch temperaturunabhängige Haftung am Glas und am Abstandhalter sowie Dichtigkeit gegen Wasserdampfdiffusion aufweist

Bei der Herstellung von Isolierglasscheiben werden zwei Glasscheiben unter Verwendung von Abstandhaitern in einem bestimmten Abstand voneinander zu einer Einheit verbunden, vorzugsweise verklebt. An den dafür verwendeten Klebstoff werden hohe Anforderungen gestellt: So muß er vor allem das Glas und den Abstandhalter ausreichend fest miteinander verbinden, er muß vollkommen dicht sein, vor allem gegen jegliche Wasserdampfdiffusion, und er muß außerdem diese Eigenschaften über einen Einsatztemperaturbereich von etwa -30 bis etwa +40⁰C unverändert beibehalten. Von Seiten des Herstellers ist es ferner erwünscht, daß dieser Kleber als Schmelzkleber verarbeitet werden kann.

Von den bisher für die Herstellung von Isolierglasscheiben verwendeten Dichtungsklebern haben sich die Kleber auf Butylkautschukbasis in der Praxis am besten bewährt. Sie besitzen eine nahezu ideale Wasserdampfdiffusionsdichte und eine ausgezeichnete Kälte- und Wärmebeständigkeit Der Nachteil dieser Butylkautschukkleber besteht jedoch darin, daß sie nicht als Schmelzkleber verarbeitet werden können.

Man hat nun verschiedene Versuche durchgeführt um den Butylkautschukkleber so zu modifizieren, daß er geschmolzen verarbeitet werden kann. So hat man beispielsweise Butylkautschuk mit verhältnismäßig großen Mengen Asphalt oder Bitumen versetzt um ihm thermoplastische Eigenschaften zu verleihen. Solche Gemische weisen zwar eine unvermindert gute Wasserdampfdiffusionsdichte und ein gutes thermoplastisches Verhalten auf, sie sind aber in ihrem thermischen Verhalten unbrauchbar. Innerhalb des Einsatztemperaturbereiches werden sie nämlich stark kältebrüchig und beginnen andererseits bereits früh zu erweichen. Als Dichtungskleber für die Herstellung von

Isolierglasscheiben sind sie daher nicht geeignet

Auch der Zusatz anderer Thermoplaste, wie z. B. der Zusatz von Kohlenwasserstoffpolymerisaten vom Styroltyp oder Cumaron-Inden-Typ, von Kolophonium, Kolophoniumderivaten oder Polyäthylen, zu Butylkautschuk hat nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt Zwar sind solche Gemische in der gewünschten Weise verarbeitbar, gleichzeitig nimmt jedoch ihre Wasserdampfdiffusionsdichte empfindlich ab, und außerdem vermindert sich, insbesondere bei Zusatz von Polyäthylen mit hohem Schmelzindex, ihre Haftfestigkeit sowohl an dem Glas als auch an dem AbstandhaltermateriaL

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 40 834 ist es ferner bekannt für die Herstellung von Isolierglas scheiben thermoplastische Kautschuktypen auf der Basis von Styrol/Butsdien/Styrol- und/oder Styrol/Isopren/Styrol-Blockcopolymerisaten zu verwenden. Diese thermoplastischen Kautschuke, die zu mindestens 20 Gew.-% aus mindestens einem der vorgenannten Blockcopolymerisate bestehen, können noch 0 bis 80, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Polymerisats, .unter anderem auch Polyisobutylen, enthalten. Der Nachteil dieser Kautschuktypen besteht darin, daß sie nicht wasserunterwanderungsfest auf Glas haften. Zur einwandfreien Verarbeitung müssen Haftvermittler verwendet werden, was im Rahmen der Herstellung von Isolierglasscheiben für die Verbundherstellung einen zweistufigen Arbeitsprozeß und damit einen vermeidbaren Aufwand bedeutet Außerdem weisen die Gemische der beschriebenen Art keine besonders gute Wasserdiffusionsdichte auf.

Das gilt auch für den aus der DE-OS 23 19 603 bekannten Schmelzkleber (Heißsiegelkleber), der auf der Basis eines Gemisches von beispielsweise Butylkautschuk (Isobutylen/Isopren-Copolymerisat) und eines Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymerisats aufgebaut ist und mit den üblichen Zusätzen (klebrig-machenden Harzen, Weichmachern, Füllstoffen) versehen ist Dieser Kleber hat eine zähe Haftung an Glas und Aluminium und findet Verwendung unter anderem als Dicht- und Vergußmasse von beispielsweise Fenstern oder anderen zu verbindenden Teilen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, einen für die Herstellung von Isolierglasscheiben verwendbaren Schmelzkleber zu finden, bei dem die vorstehend geschilderten Nachteile nicht auftreten, der insbesondere bei verhältnismäßig niedrigen Verarbeitungstemperaturen, etwa im Temperaturbereich von 100 bis 120⁰C, leicht und in einem Arbeitsgang verarbeitet werden kann, mit dessen Hilfe eine im üblichen Einsatztemperaturbereich von Isolierglasscheiben praktisch temperaturunabhängige zufriedenstellende Verbundfestigkeit und Dichtigkeit gegen Wasserdampfdiffusion des Abdichtungsverbundes erreicht werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst wird mit einem Schmelzkleber auf der Basis von Butylkautschuk, gemischt mit einem thermoplastischen Styrol/Butadien/Styroi-Blockcopolymerisat und üblichen Zusätzen, für die Herstellung von Isolierglasscheiben, der im üblichen Einsatztemperaturbereich eine praktisch temperaturunabhängige Haftung am Glas und am Abstandhalter sowie Dichtigkeit gegen Wasserdampfdiffusion aufweist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Butylkautschuk 0,5 bis 10 Gew.-% des thermoplastischen Styrol/Butadien/Styrol- und/oder eines Styrol/ Isopren/Styrol-Blockcopolymerisats zugemischt sind.

Bei den erfindungsgemäß verwendeten Blockcopolymerisaten handelt es sich um solche eines Typs, wie er

im Gemisch mit anderen Komponenten in Klebstoffen üblicherweise verwendet wird (vgl. DE-OS 21 40 834).

Der erfindungsgemäße Schmelzkleber läßt sich bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, i «besondere im Temperaturbereich von 100 bis 120° C, leicht und in einem Arbeitsgang verarbeiten und stine Verwendung für die Herstellung von Isoiierglasscheiben führt zu einer im üblichen' Einsatztemperaturbereich praktisch : temperaturunabhängigen zufriedenstellenden Verbundfestigkeit und Dichtigkeit gegen Wasserdampfdiffusion des Abdichtungsverbundes.

Zu in dem erfrodungsgemäßen Schmelzkleber verwendbaren üblichen Zusätzen gehören modifizierende Polymerisate, Füllstoffe und klebrigmachende Harze. .Neben dem Butylkautschuk, dem obengenannten Blockcopolymerisat und dem gegebenenfalls vorhandenen modifizierenden Polymerisat enthält der erfindungsgemäße Schmelzkleber vorzugsweise etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% feinteilige Füllstoffe und „twa 25 bis etwa 45 Gew.-% klebrigmachende Harze.

Die bevorzugten thermoplastischen Blockcopolymere haben die allgemeine Formel A (B-A)Ti, worin π eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, der Block A Polystyrol und der Block B Polybutadien oder Polyisopren ist; der Polybutadien- oder Polyisoprenblock hat. ein mittleres Molekulargewicht von 25 000 bis 1 000 000, vorzugsweise eines von 35 000 bis 150 000, der Polystyrolblock hat ein mittleres Molekulargewicht von 200 bis 125 000, vorzugsweise von 8000 bis 45 000; π ist vorzugsweise 1.

Es ist dabei überraschend, daß bereits kleinste Zusätze des Blcckpolymerisats zu den Butylmischungen, nämlich Zusätze in der Größenordnung von etwa 0,5 bis 1,5%, ausreichen, um dem Butylkautschuk eine ausgezeichnete thermische Verarbeitbarkeit bei 12O⁰C zu verleihen, ohne dabei seine anderen Eigenschaften, insbesondere die Wasserdampfdiffusionsdichte und seine Klebfähigkeit, zu beeinträchtigen.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält der Schmelzkleber 1,5—7,5 Gew.-%, insbesondere 14—3 Gew.-% des thermoplastischen Blockcopo-

fäbeliel

lymerisats.

Wir nehmen an, daß auch kleine Mengen der beschriebenen Blockcopolymere mit Butylkautschuk unverträglich sind und dadurch die Kohäsion des Butylcompounds gestört wird. Kleine Mengen stören jedoch noch nicht die Adhäsionseigenschaften des Butylcompound und seine niedrigen Wasserdampfdiffusionswerte. Wir nehmen auch an, daß ss gerade der Kohäsionsverlust ist, der den überraschenden Effekt

ίο hervorbringt, bei gleichzeitiger Verringerung des kalten Flusses die Verarbeitungseigenschaften des Butylcompounds bei höheren Temperaturen zu verbessern.

Erfindungsgemäße Schmelzklebstoffe können für die Herstellung von Mehrfachglaseinheiten bzw. analog einer Methode angewendet werden, wie sie in der DE-OS 22 20 512 beschrieben wird. Eine vorteilhaftere Anwendungsmethode besteht jedoch darin, nur einen einzigen Schmelzklebstoff in den nach den Außenkanten der Scheiben gerichteten Zwischenraum zu bringen, der gebildet wird aus den beiden Glasscheiben und dem etwas nach innen verlagerten Abstandshalter. Dabei soll der hohle Abstandshalter das Trockenmittel für den Scheibenzwischenraum enthalten. Beim Einbringen des Schmelzklebstoffes soll dieser vorzugsweise 80° —140⁰C warm sein. Das Einbringen geschieht mit einem beheizten Schmelzklebstoffapplikator. Die Oberfläche des eingebrachten Schmelzklebstoffes wird geglättet, solange der Klebstoff noch formbar ist. Nach der Abkühlung ist das mit Hilfe von Schmelzklebstoff hergestellte Isolierglas sofort gebrauchsfähig.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Sie zeigt in graphischer Darstellung die Viskosität verschiedener Butylkau tschukmischungen als Funktion der Temperatur.

In der Zeichnung ist der mit einem handelsüblichen Curometer gemessene Erweichungsverlauf für vier Butylkautschukmischungen gezeigt Die Mischungen hatten folgende Zusammensetzung:

	Bestandteile	34,00	2	34,00	3	34,00	4	34,00
	i	35,00	35,00	35,00	35,00
Butylkautschuk
Aliphatisches KohlenwasserstofF-
harz und Methylabietat als	31,00	31,00	31,00	31,00
Klebrigmacher
Kollodiale Kieselsäure und Ruß	_	1,80	7,50	34,00
im Verhältnis 3 :1
Styrol/Butadien/Styrol-Block-
polymerisat

100,00 kg 101,80 kg 107,50 kg 134,00 kg

Der verwendete Butylkautschuk war eine nichtverfärbende Type mit dem Molekulargewicht von ca. 100 000 und einem Ungesättigtheitsgrad von 1,6 Mol To.

Das verwendete Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer hat das spez. Gewicht 0,94 und besteht aus 2 Polystyrolblöcken mit dem mittleren Molekulargewicht von ca. 18 900 und einem Glasumwandlungspuhkt bei 50⁰C, sowie einem Polybutadienblock mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 102 000

und einem Glasumwandlungspunkt bei -79°C. Das Verhältnis von Polystyrol zu Polybutadien ist gewichtsmäßig wie 27 :73.

Di" in der Zeichnung gezeigten Kurven lassen erkennen, daß die Mischung 1, die reine Butylkautschukmischung ohne Zusatz des Blockpolymerisats gemäß der Erfindung, kein ausgeprägtes Schmelzverhalten zeigt. Diese Mischung zeigt eine bei bereits etwa 45°C beginnende, sich stetig und praktisch geradlinig

fortsetzende Erweichung.

Im krcssen Gegensau: dazu zeigt die für die Mischung 2 gemäß der Erfindung erhaltene Kurve erst bei etwa 85°C einen deutlichen und sehr starken Viskositätsabfall, der immerhin bei 120⁰C 8 Curonjetereinheiten beträgt

Die Kurven für die Mischungen 3 und 4 zeigen, daß eine gegenüber der Mischung 2 erhöhte Zugabe an Blockpolymerisat keine prinzipielle Verbesserung mehr bringe Vielmehr zeigt sich, daß der Erweichungsbeginn bei höheren Zusätzen wieder zu niedrigeren Temperaturen verschoben wird, während der Kurvenverlauf wieder zunehmend den Charakter eines Erveichcns als den Charakter eines Schmelzens andeutet.

Die an den Mischungen 1 bis 4 nach D!N4 53122 gemessenen Wasserdampfdurchlässigkeiten sind in der nachstehenden Tabelle II zusammengestellt (die Wasserdampfdurchlässigkeit wird nach dieser Norm gekennzeichnet durch die Gewichtsmenge Wasserdampf, die in 24 Stunden bei einem festgelegten Luftfeachtegefalle und einer bestimmten Temperatur durch einen Quadratmeter des zu prüfenden Erzeugnisses diffundiert; Einheit g/rn^):

Tabelle Il

Mischung

Wasserdampfdurchiässig^it

(g/m²d)

1	0,10
2	0,12
3	0,40
4	0,70

sehen diesen beiden Grenzsituationen ergibt sich als optimale Zusatzmenge für das Blockpolymerisat zum Butylkautschuk ein Bereich von 1,5 bis 3 Gew.-%. Die im Einzelfall zu wählende Zusatzmenge hängt jedoch sowohl von der Art der Butylkautschukmischung als auch von der Art des verwendeten Blockpolynierisats ab.

Die Mischung 2 beginnt praktisch merklich erst bei etwa 90° C zu erweichen, so daß also ein mit dieser Mischung abgedichtetes und verbundenes Isolierglas bis zu dieser Temperatur unter stabilen Bedingungen verläßlich einsetzbar isi. Auf der anderen Seite kann aber die Mischung 2 bereits bei einer Temperatur von 120° C wie jeder andere Einkomponentenschmelzkleber i?. einfacher Weise und in einem einzigen Arbeitsgang verarbeitet werden.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Den in der Tabelle II gezeigten Daten kann entnommen werden, da8 durch die Zugabe von bis zu etwa 2 Gew.-% Blockpolymerisat zum Butylkautschuk dessen WasserdampMurchlässigkeit nicht verändert wird. Bei Zugaben von 7,5 Gew.-% tritt zwar bereits eine spürbare, aber noch immer vergleichsweise vertretbare Zunahme der WasserdampfdurchÜssigkeit auf. Bei einer Zugabe von 34 Gew.-% Blocrpolymeri >at (Mischung 4) beträgt aber die Wasserdampfduruhlässigkeit immerhin bereits das Siebenfache der reinen Butylkautschukmischung.

Eine kombinierte Auswertung der in der Tah-jlle II gezeigten Daten mit den in der Zeichnung gezeigten Kurven läßt also den Schluß zu, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch Butylkautschukmischungen gelöst werden kann, die Zusätze im Bereich von etwa 0,5 bis 10 Gew.-% des thermoplastischen Blockpolymerisats enthalten, wobei die Zusätze vorzugsweise im Bereich von etwa 1,5 bis 7,5 Gew.-%, insbesondere aber im Bereich von etwa 1,5 bis 3 Gew.-%, liegen sollten. Während bei Zusätzen von weniger als 0,5 Gew.-°/o, vorzugsweise weniger als etwa 13 Gew.-%, der gewünschte Effekt, nämlich das Schmelzbarmachen von Butylkautschuk, nicht in der erforderlichen Weise ausgeprägt erhalten werden kann, führen Zusätze von über i0 Gew.-%, insbesondere von über 73 Gew.-%, zu einer verschlechterten Wasserdampfdiffusionsdichte und zu gegenüber geringeren Zusatzmengen ungünstigerem Schmelzverhalten. Zwi-

Claims

Patentansprüche:

1. Schmelzkleber auf der Basis von Butylkautschuk, gemischt mit einem thermoplastischen Styrol/Butadien/Styrol-Biockcopoiymerisat und üblichen Zusätzen, für die Herstellung von Isolierglasscheiben, der im üblichen Einsatztemperaturbereich eine praktisch temperaturunabhängige Haftung am Glas und am Abstandhalter sowie Dichtigkeit gegen Wasserdampfdiffusion aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Butylkautschuk 0,5 bis 10 Gew.-% des thermoplastischen Styrol/Butadien/ Styrol- und/oder eines Styrol/Isopren/Styrol-Blockcopolymerisats zugemischt sind.

2. Schmelzkleber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockcopolymerisat aus zwe: Polystyrolblöcken A mit einem mittleren Molekulargewicht von 8000 bis 45 000 und einem Polybutadienblock B mit einem mittleren Molekulargewicht von 35 000 bis 150 000 besteht

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