DE4011754A1 - Thermisch nachhaertende schmelzklebstoffe - Google Patents
Thermisch nachhaertende schmelzklebstoffeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft reaktive heißhärtende Schmelzklebstoffe, bestehend
aus einer bei Raumtemperatur festen Harzkomponente (I) und
einer in (I) unlöslichen, bei Applikationstemperatur festen Härterkomponente
(II), die in Form diskreter Teilchen verteilt in (I)
vorliegt. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
flächigen Verbinden von Substraten mit diesen Schmelzklebstoffen
sowie deren Verwendung.
Reaktive Schmelzkleber sind eine Weiterentwicklung herkömmlicher
bekannter Schmelzkleber. Hierbei wird durch eine Vernetzungsreaktion,
die nach der Applikation erfolgt, das ehemals thermoplastische
Material in ein duroplastisches überführt. Der nachvernetzte
Schmelzkleber bleibt nunmehr bei Temperaturen, bei denen er ehemals
appliziert wurde, fest. Eine wichtige Entwicklung auf diesem Gebiet
sind die feuchtigkeitshärtenden Schmelzklebstoffe, welche z. B. über
endständige Isocyanat- oder Alkoxysilangruppen in Verbindung mit
Wasser nachvernetzen. Eine andere Entwicklung reaktiver Schmelzklebstoffe
führte zu heißhärtenden Systemen. Hierbei ist der
Schmelzklebstoff makroskopisch 1komponentig, besteht jedoch aus
einem Harz und einem Härter, wobei letzterer bei Raumtemperatur in
fester Form im Harz vorliegt und erst im aufgeschmolzenen flüssigen
Zustand mit diesem reagiert. Bekannt sind dem Fachmann Systeme auf
Basis von Epoxidharzen, die Reaktionsprodukte von Bisphenol A und
Epichlorhydrin enthalten. Als Härter werden Amine eingesetzt, die
einen höheren Schmelzpunkt als die Härterkomponente besitzen. Ein
bevorzugtes Einsatzgebiet für derartige reaktive heißhärtende
Schmelzklebstoffe ist der Automobilbau.
Aufgabe der Erfindung ist es, reaktive heißhärtende Schmelzklebstoffe
auf einer für diese Systeme neuen Rohstoffbasis bereitzustellen.
Diese sollen auch nach den Anforderungen des Automobilbaus gerecht
werden. Insbesondere sollen sie gut auf beöltem Blech haften
und die relativ hohen Temperaturen der Lacktrockenöfen überstehen.
Sie sollen insbesondere so abgestimmt sein, daß sie unter den in den
Lacktrockenöfen herrschenden Bedingungen nachvernetzen. Außerdem sollen
sie auch im nicht ausgehärteten Zustand ausreichend auswaschbeständig
sein.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch reaktive heißhärtende
Schmelzklebstoffe, bestehend aus einer bei Raumtemperatur festen
Harzkomponente (I) und einer in (I) unlöslichen, bei Applikationstemperatur
festen Härterkomponente (II), die in Form diskreter
Teilchen verteilt in (I) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in
(I) Polymere mit im Mittel 2 oder mehr Carboxylgruppen und in (II)
höhermolekulare mehrfunktionelle Epoxide enthalten sind.
Wie bereits erwähnt, bestehen reaktive heißhärtende Schmelzklebstoffe
aus einer Harzkomponente (I) und einer Härterkomponente (II).
(I) ist bei Raumtemperatur fest, d. h., ohne äußere Einwirkungen
formstabil. Die Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur liegt also
oberhalb der üblichen Raumtemperatur. Die Applikationstemperatur
liegt innerhalb eines Bereiches, der nach unten von der Schmelz- bzw.
Erweichungstemperatur begrenzt ist und innerhalb dessen der
Schmelzklebstoff mit üblichen Auftragsgeräten appliziert werden
kann. Die Applikationstemperatur sollte andererseits unterhalb des
Schmelzpunktes der Härterkomponente liegen. Damit ist also von der
Härterkomponente gefordert, daß deren Schmelzpunkt oberhalb des
Schmelz- bzw. Erweichungspunktes der Harzkomponente liegt. (II)
liegt in Form diskreter Teilchen verteilt in (I) vor, so daß derartige
Schmelzklebstoffe makroskopisch ein 1komponentiges System
darstellen.
In der Harzkomponente sind erfindungsgemäß Polymere mit im Mittel 2
oder mehr Carboxylgruppen und in der Härterkomponente höhermolekulare
mehrfunktionelle Epoxide enthalten. Die Polymeren aus (I) weisen
vorzugsweise ein Molgewicht von 2000 bis 10 000 auf. Ein hinsichtlich
der genannten Anforderungen an den Schmelz- bzw. Erweichungspunkt
von (I) besonders geeigneter Bereich liegt zwischen 2000
bis 5000. Besonders gute Ergebnisse liefern Polymere mit einem Molgewicht
von etwa 3000, wobei Schwankungen von 200 Einheiten innerhalb
der Toleranzgrenze liegen. Mit den genannten Bereichen und
Werten ist jeweils das mittlere Molekulargewicht gemeint.
Als Polymere werden erfindungsgemäß Polyamide, Polyester, Poly
(meth)acrylate und/oder Polyurethane bevorzugt. Ausgangsstoffe für
Polyamide und Polyester sind jeweils mehrfunktionelle Carbonsäuren.
Hier kommen beispielsweise Verbindungen wie Adipinsäure, Phthalsäure,
Oxalsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Acelainsäure,
Sebacinsäure sowie dimerisierte Fettsäuren in Betracht. Neben
den genannten Dicarbonsäuren sind auch Tricarbonsäuren gut geeignet.
Zur Herstellung von Polyamiden werden Carbonsäuren mit mehrfunktionellen
Aminen umgesetzt. Dies können sowohl aliphatische, aromatische
oder auch cyclische Amine sein. Geeignet sind beispielsweise
diprimäre Diamine wie Ethylendiamin sowie die entsprechenden höheren
Homologen oder sekundäre Aminogruppen enthaltende Diamine mit
Alkylsubstituenten oder Piperazin als Beispiel für heterocyclische
Diamine.
Bevorzugt sind Polyamide auf der Basis von Dimerfettsäure. Derartige
Polyamide sind dem Fachmann beispielsweise aus den Offenlegungsschriften
DE 35 31 941, DE 35 35 732 und DE 37 23 941 bekannt. Durch
dem Fachmann geläufige Maßnahmen lassen sich entsprechende Polyamide
in den im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugten Molgewichtsbereichen
darstellen.
Polyester sind erhältlich als Umsetzungsprodukte mehrfunktioneller
Carbonsäuren mit mehrfunktionellen Hydroxyverbindungen. Niedermolekulare
mehrfunktionelle Hydroxyverbindungen, die geeigneterweise
eingesetzt werden können, sind z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol,
Neopentylglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol sowie Triole wie
Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethylolethan sowie höherfunktionelle
Hydroxyverbindungen wie Pentaerythrit. Höhermolekulare mehrfunktionelle
Hydroxyverbindungen lassen sich z. B. dadurch erhalten,
daß man die vorstehend genannten niedermolekularen Hydroxyverbindungen
mit Epoxiden oder Tetrahydrofuran umsetzt, wobei als Epoxid
beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Styroloxid,
Cyclohexenoxid, Trichlorbutylenoxid und Epichlorhydrin Verwendung
finden. Auch durch ringöffnende Polymerisation von beispielsweise
epsilon-Caprolacton oder Methyl-epsilon-caprolacton lassen sich geeignete
Polyester darstellen.
Die Polyester, sofern diese mehrere reaktive OH-Gruppen aufweisen,
sind ebenso wie die vorstehend genannten nieder- und hochmolekularen
mehrfunktionellen Hydroxyverbindungen als Polyolkomponente zur Herstellung
von Polyurethanen geeignet. Als Polyolkomponente können
auch Naturstoffe, sogenannte oleochemische Polyole oder z. B. Rizinusöl,
eingesetzt werden.
Die Polyolkomponente wird mit einer Isocyanatkomponente umgesetzt.
Als Isocyanatkomponente können sowohl aromatische als auch aliphatische
und/oder cycloaliphatische Isocyanate Verwendung finden. Geeignete
Isocyanate mit einer Funktionalität von 2 und größer sind
beispielsweise die Isomeren des Toluylendiisocyanats, Isophorondiisocyanat,
Dicyclohexylmethandiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat,
Trimethylhexamethylendiisocyanat, Trimethylxyloldiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat
und Diphenylmethandiisocyanat oder auch Triisocyanate
wie Triphenylmethantriisocyanat. Technisch von besonderer
Bedeutung sind Diphenylmethan-4,4-Diisocyanat (MDI) und Toluylendiisocyanat-
2,4 (TDI).
Geeignete Poly(meth)acrylate lassen sich erhalten durch radikalische
Polymerisation von (Meth)acrylaten. Als geeignete (Meth)acrylate
seien beispielhaft Acrylsäure, Methacrylsäure sowie deren Salze und
Ester genannt. Vorzugsweise enthält die Alkoholkomponente dieser
Ester 1 bis 6 C-Atome. Geeignete Polymerisate können auch aus Mischungen
von (Meth)acrylaten mit anderen dem Fachmann bekannten
ethylenisch ungesättigten Monomeren copolymerisiert sein, soweit
diese polymerisierbar sind. Ein geeignetes Comonomeres ist beispielsweise
Styrol.
Bei den vorstehend aufgeführten Polyamiden, Polyestern, Poly(meth)
acrylaten und Polyurethanen bzw. deren Ausgangsstoffen handelt es
sich um exemplarische Nennungen. Dem Fachmann ist aus der Fach- und
Patentliteratur eine Vielzahl von entsprechenden, im Sinne der Erfindung
geeigneten Verbindungen bekannt. Außerdem ist eine Vielzahl
geeigneter Verbindungen kommerziell erhältlich. Aus dieser Vielzahl
von geeigneten Polymeren ergibt sich natürlich eine noch größere
Anzahl möglicher geeigneter Kombinationen.
Im Sinne der Erfindung weisen die Polymeren im Mittel 2 oder mehr
Carboxylgruppen auf. Bei den genannten Polyamiden und Polyestern
läßt sich dies relativ einfach dadurch erreichen, daß bei deren
Herstellung mehrfunktionelle Carbonsäure im Überschuß eingesetzt
wird. Bei den Poly(meth)acrylaten können Carboxylgruppen dadurch ins
Polymere eingefügt werden, daß beispielsweise ein entsprechender
Anteil an (Meth)acrylsäure einpolymerisiert wird. Carboxylgruppenhaltige
Polyurethane sind beispielsweise dadurch zu erhalten, daß
eine Polyolkomponente mit einer zusätzlichen Carboxylfunktion einpolymerisiert
wird. Eine solche geeignete Polyolkomponente ist beispielsweise
Dimethylolpropionsäure. Derartige carboxylgruppenhaltige
Polyurethane sind beispielsweise in der Offenlegungsschrift
EP 3 54 471 beschrieben.
Erfindungsgemäß werden solche Polymeren bevorzugt, die im Mittel 2
bis 4 Carboxylgruppen aufweisen. Besonders gute Ergebnisse erhält
man mit Polymeren, die 2 endständige Carboxylgruppen aufweisen.
Diese bevorzugte Variante läßt sich relativ einfach erhalten, wenn
man beispielsweise Diamine oder Diole mit einem Überschuß an Dicarbonsäuren
umsetzt.
In den erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffen sind in der Härterkomponente
höhermolekulare mehrfunktionelle Epoxide enthalten. Bevorzugt
weisen diese im Mittel 2 bis 6 Epoxidgruppen auf. Will der
Fachmann eine räumliche Vernetzung sicherstellen, so wird er Verbindungen
mit einer Funktionalität größer 2 wählen. Besonders gute
Ergebnisse liefern bevorzugte Epoxidverbindungen mit 3 bis 5
Epoxidgruppen pro Molekül.
Wie bereits erwähnt, soll der Schmelz- bzw. Erweichungspunkt der
Epoxide über dem der damit in Kombination verwendeten Harzkomponente
liegen. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn dieser Wert
für die Epoxide über 70°C liegt. Im Hinblick auf die üblichen Applikationstemperaturen
für Schmelzklebstoffe, die teilweise auch
durch die entsprechenden Auftragsgeräte bedingt sind, sind jedoch
besonders Epoxide mit einem entsprechenden Wert über 90°C bevorzugt.
Allerdings ist auch bevorzugt, daß der Wert kleiner 180°C
beträgt. Dies ist zum einen darin begründet, daß 180°C eine bevorzugte
Härtungstemperatur ist und im Sinne der Erfindung die Härterkomponente
einen Schmelz- bzw. Erweichungspunkt kleiner als die
Härtertemperatur aufweisen sollte, zum anderen besteht bei Temperaturen
über 180°C vermehrt die Gefahr, daß die Polymeren sich zu
zersetzen beginnen.
Es gibt eine Vielzahl erfindungsgemäß verwendbarer Epoxide, die der
Fachmann der Patent- und Fachliteratur, Nachschlagewerken und einschlägigen
Handbüchern entnehmen kann. Als eine Literaturstelle sei
beispielsweise Ullmann, Encyklopädie der technischen Chemie, 4.
Auflage, Band 10, Verlag Chemie, Weinheim 1974, Seite 563 ff., genannt.
Geeignete Epoxide wird der Fachmann auch im Handel finden.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Aufgabe haben sich jedoch als
besonders geeignet Epoxide der Formel
und/oder
erwiesen. Bei der Verbindung nach Formel (1) handelt es sich um das
Hauptprodukt aus einer Kondensationsreaktion von Tetraphenylolethan
mit Epichlorhydrin. Derartige geeignete technische Kondensationsprodukte
haben üblicherweise ein mittleres Molekulargewicht größer
700 und eine Erweichungstemperatur von etwa 94°C. Mehrfunktionelle
Epoxide nach Formel (2) lassen sich herstellen durch Umsetzung von
Ortho-kresolformaldehyd-novolac mit Epichlorhydrin. Dabei kann über
das Molekulargewicht des eingesetzten Novolac auch das Molekulargewicht
der Epoxidverbindung und damit auch deren Schmelzpunkt bzw.
Erweichungspunkt gesteuert werden. In der Formel (2) kann R Chlorhydrin,
Glykol und/oder Polyether repräsentieren. Üblicherweise beträgt
die mittlere Funktionalität derartiger geeigneter Kondensationsprodukte
2,5 bis 5,5. Geeignete mehrfunktionelle Epoxide sind
auch Verbindungen wie beispielsweise Tetraglycidyldiaminodiphenylmethan.
Das optimale Mengenverhältnis von (I) und (II) wird u. a. vom Molekulargewicht
und der Funktionalität der enthaltenen carboxylgruppenhaltigen
Polymeren sowie der mehrfunktionellen Epoxidverbindungen
bestimmt. Gute anwendungstechnische Ergebnisse werden dann erhalten,
wenn die Mengen von (I) und (II) so gewählt werden, daß das Verhältnis
von Epoxygruppen zu Carboxylgruppen in einem bevorzugten Bereich
von 4 : 1 bis 1 : 4 liegt. Innerhalb dieses Bereiches erhält
man besonders gute Ergebnisse nicht (wie vielleicht zu vermuten gewesen
wäre) bei einem stöchiometrischen Gleichgewicht, sondern bei
einem deutlichen Überschuß an Epoxygruppen, nämlich in einem bevorzugten
Verhältnisbereich von 2 : 1 bis 1,5 : 1.
In den erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffen können selbstverständlich
die für die Schmelzklebstoffe und/oder Epoxidkleber üblichen Additive
enthalten sein. Dies sind insbesondere Stabilisatoren, Füllstoffe,
Alterungsschutzmittel, Pigmente, Farbstoffe und/oder Katalysatoren
bzw. Beschleuniger. Dem Fachmann sind derartige Zusätze
oder Additive bekannt bzw. lassen sich der einschlägigen Patent- und
Fachliteratur entnehmen.
Die Erfindung betrifft des weitern ein Verfahren zum flächigen Verbinden
von Substratn. Bei einem solchen Verfahren wird ein wie vorstehend
beschriebener Schmelzklebstoff auf mindestens eines der Substrate
aufgebracht. Der Schmelzklebstoff muß dabei eine Temperatur
aufweisen, die zwischen der Erweichungstempertur der Harzkomponente
und der Härtungskomponente des Schmelzklebstoffes liegt. Die Temperatur,
bei der der Schmelzklebstoff aufgebracht wird, wird auch Applikationstemperatur
genannt. Bei dieser Temperatur verhält sich der
reaktive Schmelzklebstoff zunächst wie ein einfacher nichtreaktiver
Schmelzklebstoff, da nur die Harzkomponente im geschmolzenen Zustand
vorliegt. Es findet also noch nicht oder noch nicht in nennenswertem
Umfang eine Vernetzung des Schmelzklebstoffes statt. Nach dem Auftrag
des Schmelzklebstoffes auf mindestens eines der Substrate werden
diese anschließend zusammengefügt. Wie bei nichtreaktiven
Schmelzklebstoffen werden diese durch Erkalten des Klebstoffes haftfest
miteinander verbunden. Dieser Zustand kann über einen beliebigen
Zeitraum beibehalten werden. Zur Heißhärtung, d. h. zur Nachvernetzung,
wird der Schmelzklebstoff auf mindestens Härtungstemperatur
gebracht. Da die Härtungstempertur definitionsgemäß über der
Schmelz- bzw. Erweichungstemperatur der Härterkomponente liegt,
schmilzt diese - und damit das darin enthaltene Epoxid - auf und
kann mit der Harzkomponente abreagieren. Nach dieser erfolgten Härtung
läßt sich der Schmelzklebstoff nicht mehr bei Applikationstemperatur
schmelzen, sondern bleibt fest.
Besonders geeignet ist das Verfahren zum flächigen Verbinden von
Metallen, insbesondere Stahlblechen und/oder -streben. Des weiteren
bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Härtung bei etwa 180°C,
insbesondere über einen Zeitraum von ca. 30 Minuten, durchgeführt
wird. Die erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffe erweisen sich als ausreichend
lagerstabil. Dies gilt auch bei erhöhter Lagertemperatur.
Die gehärteten Schmelzklebstoffe besitzen eine gute Dehnung bei
gleichzeitig hohen Festigkeiten. Sie sind u. a. auch zum flächigen
Verbinden von geölten Blechen geeignet. Die Qualität der Verklebung
wird jedoch mit zunehmender Verschmutzung der Fügeteile schlechter.
Die Härtungsbedingungen der reaktiven Schmelzklebstoffe können in
einer besonderen Ausführung auf die in der Automobilindustrie geforderten
Bedingungen abgestimmt werden. So ist z. B. üblich, die
Karosserielacke bei einer Temperatur von ca. 180°C über einen
Zeitraum von etwa 30 Minuten einzubrennen. In dieser Zeit können
auch besondere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffes
aushärten. Die Schmelzklebstoffe sind daher besonders zur
Verwendung als Konstruktionskleber im Karosseriebau geeignet.
Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Beispiele näher ausgeführt
werden.
Als Harzkomponenten wurden carboxylgruppenhaltige Polyamide mit unterschiedlichem
Gehalt an Dimerfettsäure hergestellt und im folgenden
mit A bis E bezeichnet.
Polyamid A [Säurezahl (SZ)=40; MG=2800]
62 Gew.-Teile Dimerfettsäure
21 Gew.-Teile Azelainsäure
17 Gew.-Teile Piperazin
62 Gew.-Teile Dimerfettsäure
21 Gew.-Teile Azelainsäure
17 Gew.-Teile Piperazin
Polyamid B (SZ=40; MG=2800)
21 Gew.-Teile Dimerfettsäure
54 Gew.-Teile Azelainsäure
25 Gew.-Teile Piperazin
21 Gew.-Teile Dimerfettsäure
54 Gew.-Teile Azelainsäure
25 Gew.-Teile Piperazin
Polyamid C (SZ=50; MG=2250)
63 Gew.-Teile Dimerfettsäure
22 Gew.-Teile Azelainsäure
15 Gew.-Teile Piperazin
63 Gew.-Teile Dimerfettsäure
22 Gew.-Teile Azelainsäure
15 Gew.-Teile Piperazin
Polyamid D (SZ=47; MG=2390)
39 Gew.-Teile Dimerfettsäure
39 Gew.-Teile Azelainsäure
22 Gew.-Teile Piperazin
39 Gew.-Teile Dimerfettsäure
39 Gew.-Teile Azelainsäure
22 Gew.-Teile Piperazin
Polyamid E (SZ=34)
58 Gew.-Teile Dimerfettsäure
20 Gew.-Teile Azelainsäure
14 Gew.-Teile Piperazin
8 Gew.-Teile Polyoxypropylen-α,ω-diamin MG 400
58 Gew.-Teile Dimerfettsäure
20 Gew.-Teile Azelainsäure
14 Gew.-Teile Piperazin
8 Gew.-Teile Polyoxypropylen-α,ω-diamin MG 400
| Verwendete Abkürzungen in Tabelle 1 | |
| RF | |
| = Reißfestigkeit [MPa] nach DIN 93 504 | |
| RD | = Reißdehnung [%] nach DIN 93 504 |
| ZSFA1 | = Zugscherfestigkeit [MPA] auf gesandstrahltem Aluminium nach DIN 53 283 |
| = Schmelzviskosität [Pa · s] gemäß ASTM D-3236 in einem RVT-Viskosimeter der Firma Brookfield | |
| MG | = mittleres Molekulargewicht |
| GT | = Gewichtsteile |
| MPa | = Mega-Pascal |
| Pas | = Pascal-Sekunde |
Die Polyamide wurden aufgeschmolzen und im geschmolzenen Zustand
Epoxidverbindungen zugefügt und homogen verteilt. Die Temperatur der
Schmelze lag dabei je nach Schmelzpunkt der Polyamide zwischen 80°C
und 120°C. Die Epoxidverbindungen wurden vorher in einem Haushaltsmixgerät
(Starmix) ca. 1 min zerkleinert.
Es wurden folgende Epoxidverbindungen eingesetzt:
X=Kondensationsprodukt aus Tetraphenylolethan und Epichlorhydrin
mit einem mittleren Molekulargewicht über 700 und einer Erweichungstemperatur
von 94°C;
Y=Kondensationsprodukt aus Ortho-kresolformaldehyd-novolac mit Epichlorhydrin mit einem mittleren Molekulargewicht von 1170 und einer mittleren Funktionalität von etwa 4;
Z=Kondensationsprodukt aus Ortho-kresolformaldehyd-novolac mit Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht von 1270 und einer Funktionalität von etwa 4,5.
Y=Kondensationsprodukt aus Ortho-kresolformaldehyd-novolac mit Epichlorhydrin mit einem mittleren Molekulargewicht von 1170 und einer mittleren Funktionalität von etwa 4;
Z=Kondensationsprodukt aus Ortho-kresolformaldehyd-novolac mit Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht von 1270 und einer Funktionalität von etwa 4,5.
Als Beispiele sind Kombinationen verschiedener Polyamide mit verschiedenen
Epoxiden in folgender Tabelle aufgeführt:
In obigen Beispielen 1 bis 16 wurden einige erfindungsgemäße
Schmelzklebstoffe auf bestimmte anwendungstechnische Eigenschaften
geprüft. Deutlich wird, daß der Fachmann durch die Wahl und Kombination
geeigneter Polyamide und Epoxide die anwendungstechnischen
Eigenschaften des Schmelzklebstoffes gezielt steuern kann. So ergaben
A+X gut Festigkeiten bei hohen Dehnungswerten sowie eine sehr
gute Stabilität bei sehr hohen Temperaturen. Die Kombination B+X
ergibt hervorragende Festigkeiten, jedoch bei niedrigen Dehnungswerten.
Die Schmelzstabilität ist deutlich geringer. Schmelzklebstoffe
aus C+X ergeben bei geringerer Dehnung vergleichbare
Festigkeiten wie Schmelzklebstoffe aus A+X. Mit C+X erhält man
bessere Festigkeiten als mit D+X, jedoch mit geringerer Schmelzstabilität.
Die Kombination E+X zeigt hervorragende Dehnungswerte
bei guter Zugscherfestigkeit und verminderter Reißfestigkeit. Generell
läßt sich sagen, daß mit Zunahme des Anteils Dimerfettsäure im
Polyamid die Stabilität der Schmelze des Schmelzklebstoffes steigt,
die Festigkeiten jedoch gegenläufig sind. Der Vergleich der Beispiele
3, 13 und 15 zeigt, daß das Polyamid A mit den Epoxiden X, Y
oder Z zu erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffen führt, jedoch mit dem
Epoxid X in diesem Fall die besten Werte zu erzielen sind. Die Kombination
des Polyamids B mit den Epoxiden X, Y und Z in den Beispielen
14, 16 und 5 bis 7 zeigt, daß in diesem Fall die Kombination
von B und Z die besten Werte für die Reißfestigkeit und die Reißdehnung
ergibt.
Claims (14)
1. Reaktive heißhärtende Schmelzklebstoffe, bestehend aus einer bei
Raumtemperatur festen Harzkomponente (I) und einer in (I) unlöslichen,
bei Applikationstemperatur festen Härterkomponente
(II), die in Form diskreter Teilchen verteilt in (I) vorliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß in (I) Polymere mit im Mittel 2 oder
mehr Carboxylgruppen und in (II) höhermolekulare mehrfunktionelle
Epoxide enthalten sind.
2. Schmelzklebstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Polymeren ein mittleres Molgewicht von 2000 bis 10 000, bevorzugt
von 2500 bis 5000, insbesondere jedoch von etwa 3000
aufweisen.
3. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polymeren Polyamide, Polyester, Poly
(meth)acrylate und/oder Polyurethane sind.
4. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polymeren Polyamide auf Basis Dimerfettsäure
sind.
5. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polymeren im Mittel 2 bis 4 Carboxylgruppen,
insbesondere 2 endständige Carboxylgruppen aufweisen.
6. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die höhermolekularen mehrfunktionellen Epoxide
im Mittel 2 bis 6 Epoxygruppen, bevorzugt 3 bis 5 Epoxygruppen
pro Molekül aufweisen.
7. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schmelz- bzw. Erweichungspunkt der Epoxide
einen Wert von größer als 70°C, bevorzugt größer als
90°C, insbesondere kleiner als 180°C aufweist.
8. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Epoxide der Formel
enthalten sind.
9. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mengen von (I) und (II) so gewählt sind,
daß das Verhältnis der Epoxidgruppen zu den Carboxylgruppen in
einem Bereich von 4 : 1 bis 1 : 4, vorzugsweise in einem Bereich
von 2 : 1 bis 1,5 : 1 liegt.
10. Schmelzklebstoffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß für Schmelzkleber und/oder Epoxidkleber übliche
Additive enthalten sind.
11. Verfahren zum flächigen Verbinden von Substraten, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schmelzklebstoff nach einem der vorstehenden
Ansprüche bei einer Temperatur, die zwischen der Erweichungstemperatur
von (I) und der Härtungstemperatur des Schmelzklebstoffes
liegt, auf mindestens eines der Substrate aufgebracht
wird, diese anschließend zusammengefügt und durch Erkalten des
Klebstoffes haftfest miteinander verbunden werden und nach einem
beliebigen Zeitraum der Schmelzklebstoff auf mindestens Härtungstemperatur
erwärmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrate
vorzugsweise Metalle, insbesondere Stahlbleche und/oder
-streben miteinander verbunden werden.
13. Verfahren nach Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Härtung bei etwa 180°C insbesondere über einen Zeitraum
von ca. 30 Minuten durchgeführt wird.
14. Verwendung der Schmelzklebstoffe nach Ansprüchen 1 bis 11 als
Konstruktionskleber im Karosseriebau.
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