DE4343468A1 - Mit PVC-Folien beschichtete PVC-Profile - Google Patents

Mit PVC-Folien beschichtete PVC-Profile

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Description

Die Erfindung betrifft mit PVC-Folien beschichtete PVC-Profile, ihre Herstellung und ihre Verwendung zum Bau von Fenstern und Tü­ ren.
PVC-Profile sind wegen ihrer leichten Herstellung nach dem Extrusions-Verfahren, ihren niedrigen Kosten und ihren guten Ge­ brauchseigenschaften weit verbreitet, sei es als Voll-, Hohl- oder Kernprofile. Das dazu zu verwendende PVC kann sowohl Weich- als auch Halbfest- oder Hart-PVC sein. Zur Verbesserung und vor allem zur Verschönerung der Profile wird ihre Oberfläche behandelt. Dies geschieht in der Regel durch Kaschieren mit einer Folie. Auch diese bestehen vorzugsweise aus PVC und haben in der Regel eine Dicke von 0,1 bis 1,0 mm.
Es ist allgemein bekannt, daß PVC-Fügeteile miteinander leicht mit einem Diffusions-Klebstoff auf der Basis von Tetrahydrofuran und 10 bis 20% PVC oder auf der Basis eines Reaktionsklebstoffes wie z. B. Epoxid, Polyurethan, Polymethylmethacrylat oder ungesättigtem Po­ lyester zu verkleben sind (siehe G. Habenicht "Kleben: Grundlagen, Technologie, Anwendungen" (1990), S. 447). Diese Klebstoffe haben jedoch den Nachteil, daß sie Lösungsmittel freisetzen und so die Umwelt gefährden oder daß sie zum Abbinden länger benötigen, als die Maschinentaktzeiten es erlauben. Es ist auch ganz allgemein bekannt, PVC-Fügeteile miteinander mit einem Polyurethan- Schmelzklebstoff zu verbinden (siehe Michaeli/Netze/Freitag "Marktspiegel Kunststoffkleben" Verlag TÜV Rheinland (1991), S. 323 und 324). Es ist auch bekannt, PVC-Profile und PVC-Folien mit Hilfe eines Polyurethan-Schmelzklebstoffes zu verkleben. Zur Vorbehand­ lung wird das Profil mit Chlorkohlenwasserstoffen - z. B. mit Me­ thylenchlorid - behandelt. Auch dieses Klebeverfahren erfordert also Abzüge und gefährdet die Umwelt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ergab sich als Aufgabe, ein Klebstoffsystem zu finden, das frei von Lösungsmitteln ist und an­ gemessen schnell PVC-Profile mit PVC-Folien verklebt, so daß die Verarbeitung dadurch nicht verlangsamt wird. Natürlich dürfen auch die Gebrauchseigenschaften darunter nicht leiden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist den Ansprüchen zu entnehmen. Sie besteht im wesentlichen in der Ional/Multiional-Corona-Behandlung und in der Auswahl eines reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffes.
Gegenstand des Patents ist also in erster Linie ein mit einer PVC-Folie beschichtetes PVC-Profil, herstellbar durch
  • a) eine Ional/Multiional-Corona-Behandlung des PVC-Profils,
  • b) Auftrag eines reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffes auf das PVC-Profil, die PVC-Folie oder auf beides und
  • c) Aufkalandrieren der PVC-Folie auf das PVC-Profil.
Dem Fachmann ist die Corona-Oberflächenvorbehandlung bekannt (siehe Habenicht, S. 438, 439 und 440). Durch diese Behandlung unter Luftatmosphäre bei Normaldruck wird die Oberfläche des Profils aufgrund von Hochspannungs-Entladungen in den obersten Atomlagen mehr oder weniger oxidiert. Dadurch werden die Benetzungs- und da­ mit auch die Hafteigenschaften verbessert. Eine normale Corona- Behandlung, wie sie z. B. in Habenicht oder in dem Report, Nr. 102 der Firma Softal electronic GmbH, Hamburg, beschrieben ist, ist auf Profilen nicht möglich. Vorzugsweise wird daher die Corona- Behandlung nach dem Verfahren und mit Hilfe der Ional- bzw. Multiional-Elektroden der Firma Softal durchgeführt. Zu dieser in­ direkten Corona-Behandlung heißt es im Report, Nr. 114 der Firma Softal: "Die Corona" brennt bogenförmig in einem Abstand bis zu 15 mm vor den Elektroden. Durch die äußere Corona-Zone wird die zu behandelnde Materialoberfläche durchbewegt. Die Elektroden des Ional-Systems sind dielektriumsfrei, eine Gegenelektrode auf der Seite des zu behandelnden Materials entfällt. Der Corona-Bogen wird mit einer geringen Menge Druckgas stabilisiert. Als Arbeitsgas hat sich bisher trockene Preßluft bewährt. Wahlweise können aber auch andere, auch reaktive Gase verwendet werden. Hiermit ergibt sich die Möglichkeit der gezielten Haftungssteigerung.
Ein Ional/Multiional-Behandlungssystem besteht aus einem angepaßten Generator mit Druckgas-Regeleinheit und einer oder mehreren Ional/Multiional-Elektroden zur vollflächigen oder streifenförmigen Behandlung. Hierzu wird noch eine Absaugung von Corona-Abgase benötigt. Die Elektroden sind frei führbar.
Bei einer Multiional-Elektrode werden mehrere Einzelsegmente mit­ einander kombiniert. Zur Vorbehandlung Rotations-symmetrischer- Formteile, z. B. enghalsige Flaschen, kann die Elektrode weitgehend kundenspezifisch gestaltet werden. Mit einer ebenen Multiional- Elektrode werden Folien ohne Verwendung einer Gegenelektrode oder einer Trägerwalze völlig frei von Rückseiteneffekten und mit nur geringen elektrostatischen Aufladungen vorbehandelt. Die gegenelektrodenfreie Ional-Elektrode ist in Fig. 1 schematisch dargestellt." Sie besteht aus einer Hochspannungs- und Luft-Zufüh­ rung (1) und dem Gehäuse (2). Mit dem Corona-Bogen (3) wird die Oberfläche des Materials (4) oxidiert.
Prinzipiell sind alle PVC-Profile dieser Behandlung zugänglich sowohl was ihre Kontur betrifft als auch der Grad ihrer Härte. Be­ vorzugt werden jedoch halbharte und harte PVC-Profile, wie sie zum Bau von Fenstern und Türen verwendet werden.
Bei dem reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoff handelt es sich vorzugsweise um einen feuchtigkeitshärtenden Polyurethan- Schmelzklebstoff der im wesentlichen durch die Umsetzung einer NCO-Gruppen enthaltenden Komponente mit eine Hydroxyl-Gruppen ent­ haltenden Komponente aus einem Polyether, Polyester und/oder Polyetherester sowie einem niedermolekularen Polyol erhalten wird.
Es genügt nur ein Fügeteil, insbesondere das PVC-Profil einer Ional/Multiional-Corona-Behandlung zu unterziehen, ebenso genügt es den Schmelzklebstoff auf nur ein Fügeteil aufzubringen, sei es auf das Profil oder auf die Folie. Der Klebstoff kann natürlich auch auf beide Fügeteile aufgetragen werden, sowie natürlich auch "in­ line". Oder er kann bereits bei der Herstellung normal Corona-vor­ behandelter Folien eingesetzt werden.
Um einen möglichst guten Effekt zu erzielen, ist es zweckmäßig, das Profil mit einer Ional/Multiional-Corona zu behandeln und auf die Folie den Klebstoff aufzutragen, so daß unmittelbar nach der Be­ handlung durch Zusammenpressen der Folie und des Profils die Verklebung in einer einzigen Maschine erfolgen kann. Es ist aber auch möglich, nach der Ional/Multiional-Corona-Behandlung des Profils den Klebstoff aufzutragen. Die dazwischen liegende Zeit sollte möglichst 48 Stunden nicht übersteigen. Die Verarbeitungs­ temperatur des Klebstoffes liegt vorzugsweise bei 100 bis 130°C.
An die Folie werden keine besonderen Anforderungen gestellt, weder was die Dicke noch was das Material betrifft. Neben PVC kommen noch u. a. folgende Polymere in Frage: Polyester, Polyolefine und Polymethylmethacrylate.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines PVC-Profils, das mit einer PVC-Folie beschichtet ist, besteht in
  • a) einer Ional/Multiional-Corona-Behandlung des PVC-Profils,
  • b) dem Auftrag eines reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffes auf das PVC-Profil, die PVC-Folie oder auf beides und
  • c) Aufkalandrieren der PVC-Folie.
Nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren können PVC-Profile erhalten werden, bei denen sich die PVC-Folie nach 3 Tagen Härtung nicht mehr ohne Zerstörung entfernen läßt. Darüber hinaus ist die Härtung der Folie direkt nach der Verklebung gleichmäßig und so stark, daß sie sich nur schwer abziehen läßt.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen im einzelnen be­ schrieben:
Beispiele 1 bis 5 a) Ional/Multiional- Corona-Behandlung
Generator Softal Typ 3030,
Leistung: 0,85 KVA
Elektrode: Ional/Multiional
Breite der Ional/Multiional-Corona- Behandlung:
- 1 Stück = ca. 3 mm (Ional)
- Multiional flexibel
Abstand Elektroden-Oberfläche: 5-6 mm
Die Behandlung erfolge im Durchlauf mit einstellbarem Vorschub von 8 m/Min., Anstellwinkel: 90°, Elektrodenzündung: permanent.
b) Materialien
PVC-Fensterprofil - weiß mit Schutzfolie,
PVC-Folie - braun,
PU-Schmelzklebstoff 1.
c) Verklebung
Durch Beschichtung der PVC-Folien mit Purmelt aus dem Kartuschengerät (Breitschlitzdüse, T = 120°C) und anschließender Fügung auf die coronabehandelten Zonen per Hand.
d) Beurteilung der Verklebung:
Schältest-Folie:
1 = sehr gut: Materialbruch der Folie,
2 = Haftung: vorhandene Folie läßt sich schwer abziehen,
3 = keine Haftung.
e) Versuchsergebnisse
  • - Der PU-Schmelzklebstoff zeigte nach der Corona-Vorbehandlung mindestens gleich gute Schälfestigkeiten wie nach der Vor­ behandlung mit MeCl₂ (s. Versuche 2 und 3).
  • - Von den Ional/Multiional-Corona-behandelten Oberflächen wurde mit Softal-Testtinte die Oberflächenspannung gemessen. Dabei wird bei einer einmaligen Behandlung im Durchlauf jedes Mal ein Wert von 56 mN/m² gemessen. Damit ist eine gute Reproduktion der Ional/Multiional-Corona-Behandlung nachgewiesen.
  • - Bei einer doppelten Ional/Multiional-Corona-Behandlung (Versuch 4) wird eine extrem hohe Oberflächenspannung von 72 mN/m² erreicht (Benetzung: Wasser). Ein feines Schmirgeln bewirkt ebenfalls einen Anstieg der Oberflächenspannung über den Wert 56 mN/m² hinaus (s. Versuch 5).
  • - Bemerkenswert ist, daß nach einer Behandlung mit reinem Methylenchlorid zwar nur eine Oberflächenspannung von 38 mN/m² erreicht wird, aber eine zufriedenstellende Haftung bei der Verklebung mit dem PU-Schmelzklebstoff 1.
Beispiele 6 bis 9 a bis c): Die Versuchsanordnung war wie bei den Beispielen 1 bis 5, außer daß der Anstellwinkel 45° betrug.
Sämtliche PVC-Profile wurden unter diesen Bedingungen vorbehandelt und jedes Mal mit Softal-Testtinten die Oberflächenspannung ge­ messen. Dabei wurde ein Wert von 56 mN/m² gemessen und damit die Reproduzierbarkeit der Vorbehandlung nachgewiesen.
Um das Abklingen der Oberflächenenergie nach der Ional/Multiional-Corona-Behandlung zu ermitteln, wurde ein vorbehandeltes Profil nach 2 und 7 Tagen mit folgendem Ergebnis gemessen:
Lagerdauer
Oberflächenspannung [mN/m²]
ohne Vorbehandlung
35
Ional/Multiional-Corona-Behandlung: @ sofort gemessen 56
nach 2 Tagen 52
nach 7 Tagen 46
Ohne Vorbehandlung der PVC-Folie wurden folgende Verklebungen er­ halten:
d) Beurteilung der Verklebung
Schältest-Folie:
1 = sehr gut: Materialbruch der Folie
2 = Haftung vorhanden, Folie läßt sich schwer abziehen
3 = keine oder schlechte Haftung
Raupe:
1 = hohe Haftung, Materialbruch beim Abziehen der Raupe
2 = Haftung vorhanden, Raupe läßt sich mit dem Messer abheben
3 = keine Haftung
e) Versuchsergebnisse
  • - Es kann eine reproduzierbare Oberflächenspannung von 56 mN/m² auf den PVC-Profilen durch Ional/Multiional-Corona-Behandlung erzielt werden.
  • - Die Oberflächenspannung klingt nach 2 Tagen auf ca. 80% und nach 7 Tagen auf ca. 50% der ursprünglichen Aktivierung ab.
  • - Die Verklebungsversuche zeigen mit dem PU-Hotmelt 1 und 2 voll zufriedenstellende Ergebnisse sowohl bezüglich der Verarbeitungsgeschwindigkeit als auch bezüglich der Anfangs- und Endfestigkeiten.

Claims (8)

1. Mit PVC-Folien beschichtetes PVC-Profil, herstellbar durch
  • a) eine Ional/Multiional-Corona-Behandlung des PVC-Profils,
  • b) Auftrag eines reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffes auf das PVC-Profil, die PVC-Folie oder auf beides und
  • c) Aufkalandrieren der PVC-Folie.
2. Profil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ional/Multiional-Corona-Behandlung des PVC-Profils mit einer gegenelektrodenfreien Elektrode.
3. Profil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung von halbhartem oder hartem PVC für das Profil.
4. Profil nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch feuchtigkeitshärtende Polyurethan-Schmelzklebstoffe.
5. Profil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Schmelzklebstoff unmittel­ bar nach der Ional/Multiional-Corona-Behandlung aufgetragen wird.
6. Verfahren zur Herstellung der Profile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
  • a) Ional/Multiional-Corona-Behandlung des PVC-Profils,
  • b) Auftrag eines reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffes auf das PVC-Profil, die PVC-Folie oder auf beides und
  • c) Aufkalandrieren der PVC-Folie.
7. Verfahren nach Anspruch 6 gekennzeichnet durch die Auftrags­ temperatur des Polyurethan-Schmelzklebstoffes von 100 bis 130°C.
8. Verwendung des Profils nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Fenstern und Türen.
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