DE3938376A1 - Heat-cured powder adhesive for high-strength composites - has homogeneous mixt. of solid and liq. epoxy] resins, PVAC plastomer, hardener and/or fillers - Google Patents
Heat-cured powder adhesive for high-strength composites - has homogeneous mixt. of solid and liq. epoxy] resins, PVAC plastomer, hardener and/or fillersInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen pulverförmigen, einkomponentigen, lösungsmittelfreien, heißhärtbaren Klebstoff auf Epoxid/Plastomer-Basis für hochfeste Verbunde, seine Verwendung und seine Herstellung.The invention relates to a powdery, one-component, solvent-free, thermosetting Epoxy / plastomer-based adhesive for high-strength composites, its use and its manufacture.
Zur Herstellung konstruktiver, kraftschlüssige Verbindungen von gleichen oder unterschiedlichen Materialien, z. B. Reibbelägen mit Stahl (für Fahrzeugbremsen und -kupplungen) sind Klebstoffe erforderlich, die hohe Festigkeiten aufweisen, auch in der Wärme. Bisher werden dazu vornehmlich heißhärtbare Klebstoffe auf der Basis von Phenolharz mit Nitrilkautschuk, teils in organischen Lösungsmitteln gelöst, teils als Folien, verwendet.To produce constructive, non-positive Connections of the same or different Materials, e.g. B. friction linings with steel (for vehicle brakes and couplings) adhesives that require high Have strength, even when warm. So far mainly thermosetting adhesives based on Phenolic resin with nitrile rubber, partly in organic Solvents, partly used as foils.
Die Lösungsmittel-Klebstoffe weisen die bekannten Nachteile wie Feuergefährlichkeit und/oder Gesundheitsschädlichkeit auf. Bei den Folien müssen zumeist gestanzte Formteile eingesetzt werden, da die Klebflächen oft ungeradlinig begrenzt sind oder Löcher enthalten. Dies bedeutet einen erheblichen Klebstoffabfall beim Herstellen der Stanzteile. Im Verklebungsvorgang müssen die Folienstanzlinge sehr sorgfältig und exakt positioniert werden. Die Aushärtung erfolgt über längere Zeit bei hoher Temperatur. Da die Phenolharze dabei infolge der Polykondensation Wasser abspalten, muß der Verbund unter Druck gehalten werden, um der Wasserdampftension entgegenzuwirken. The solvent-based adhesives have the known ones Disadvantages such as flammability and / or Harmful to health. With the foils mostly punched molded parts are used because the adhesive surfaces are often not straightforward or contain holes. This means a considerable waste of adhesive during manufacture of the stamped parts. In the gluing process, the Die cuts are positioned very carefully and precisely will. The curing takes place over a long period of time at high Temperature. Since the phenolic resins are the result of Splitting off polycondensation water, the bond must Pressure is kept to the water vapor extension counteract.
Es ist aber auch bereits ein Verfahren zum Auftragen von Klebstoffen aus der GB-PS 11 43 571 bekannt, gemäß dem der Klebstoff in Form eines feinen, trockenen Pulvers aufgetragen wird. Jedoch können die dort beschriebenen Kleber den hohen Anforderungen der Praxis, wie vorstehend beschrieben, nicht genügen.But it is also a method of applying Adhesives known from GB-PS 11 43 571, according to which Glue in the form of a fine, dry powder is applied. However, those described there can Glue to the high demands of practice, as above described, not enough.
Klebmassen, insbes. für Anwendungen im Bau, auf Basis Polyepoxid, Polyvinylacetat und Nitrilkautschuk oder Polyacrylat sind aus der DE-OS 17 19 127 bekannt und dort auch für die Verbindung Metall-Metall empfohlen. Aber auch hier zeigen sich in der Praxis Mängel, wie zuvor.Adhesives, especially for applications in construction, based Polyepoxide, polyvinyl acetate and nitrile rubber or Polyacrylate are known from DE-OS 17 19 127 and there also recommended for the metal-metal connection. But also in practice there are shortcomings here as before.
Aus der DE-OS 29 26 945 sind hitzehärtbare Klebmittel bekannt, zugleich auch ein Verfahren zum Mischen pulverförmiger Substanzen. Danach liegen diskrete Pulverteilchen verschiedener Substanzen nebeneinander vor, das Endprodukt ist nicht homogen. Hohe Klebfestigkeiten auch bei höherer Temperatur, wie sie z. B. für die Bremsenklebung unbedingte Voraussetzung sind, können damit nicht erreicht werden.DE-OS 29 26 945 are thermosetting adhesives known, also a method for mixing powdery substances. After that there are discrete ones Powder particles of different substances side by side, the end product is not homogeneous. High adhesive strengths too at a higher temperature, as z. B. for brake bonding unconditional prerequisites cannot be achieved will.
Aufgabe der Erfindung war es, hier Abhilfe zu schaffen, insbes. einen lösungsmittelfreien Pulverklebstoff zu schaffen, der den hohen Anforderungen genügt, wie sie z. B. beim Bremsenkleben gefordert werden.The object of the invention was to remedy this, especially a solvent-free powder adhesive create that meets the high requirements such as z. B. brake gluing.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen in den Ansprüchen näher gekennzeichneten Kleber. Insbes. ist dieses Pulver lösungsmittelfrei und auch zu seiner Herstellung wird kein Lösungsmittel benötigt.This task is solved by one in the claims specified adhesive. Esp. is this powder Solvent-free and also for its production is not Solvent required.
Der erfindungsgemäße Klebstoff ist in seiner Zusammensetzung weitergehend als die in der Literatur beschriebene Rezeptur DE OS 17 19 127 und in seinen Eigenschaften dem vorbekannten überlegen.The adhesive according to the invention is in its Composition wider than that in literature described recipe DE OS 17 19 127 and in his Properties superior to the known.
Das erfindungsgemäße Pulver ist geeignet zum Verkleben von Metallen, Reibbelägen, Keramik und anderen wärmefesten Werkstoffen. Nach dem Heißhärten kommt es zu einer hochfesten, zähelastischen Klebverbindung mit besonders guter Wärmefestigkeit. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß der erfindungsgemäße Klebstoff vollkommen lösungsmittelfrei arbeitet, ebenso die Tatsache, daß bei den thermischen Herstellprozessen eine Durchhärtung des Klebstoffes vermieden wird.The powder according to the invention is suitable for gluing of metals, friction linings, ceramics and other heat-resistant Materials. After hot curing, there is one high-strength, tough elastic adhesive connection with special good heat resistance. It is particularly advantageous that the adhesive of the invention is perfect works solvent-free, as does the fact that the thermal manufacturing processes a hardening of the Adhesive is avoided.
In einem Kneter mit Austragsschnecke werden Epoxidharze und Polyvinylacetat sowie ggf. Elastomer z. B. Nitrilkautschuk und weitere Zusätze bei 150-180°C in ca. 1 Stunde kompoundiert. Bei diesen Temperaturen bildet sich ein semi-interpenetrierendes Netzwerk (SIPN), welches nach der späteren Härtung eine deutliche Verbesserung der klebtechnischen Werte bewirkt.Epoxy resins are placed in a kneader with a discharge screw and polyvinyl acetate and possibly elastomer z. B. Nitrile rubber and other additives at 150-180 ° C in about 1 Hour compounded. At these temperatures it forms semi-interpenetrating network (SIPN), which according to the later hardening a significant improvement in causes technical adhesive values.
Die Zumischung von latentem Härter erfolgt als nächster Schritt in einem Doppelschneckenextruder bei 100-120°C. Bei 60-80°C kann der Beschleuniger zudosiert werden. Nach möglichst kurzen Verweilzeiten wird die fertige Masse über eine Düse ausgetragen.The latent hardener is added next Step in a twin screw extruder at 100-120 ° C. The accelerator can be added at 60-80 ° C. To the finished mass is as short as possible discharged a nozzle.
Die feste Ware wird am Backenbrecher granuliert, z. B. auf eine Korngröße von max. 8-10 mm. Je nach Rezeptur muß dabei mit Kälteunterstützung gearbeitet werden (mit flüssigem Stickstoff oder Kohlendioxid), vorzugsweise aber bei Raumtemperatur.The solid goods are granulated on the jaw crusher, e.g. B. to a grain size of max. 8-10 mm. Depending on the recipe work with cold support (with liquid nitrogen or carbon dioxide), but preferably at room temperature.
Als Produktionsvariante kann die kompoundierte Masse aus dem Kneter direkt granuliert und der latente Härter (und ggf. der Beschleuniger) als Pulver dem Granulat zugemischt werden. Härter und Beschleuniger können dabei als Pudermittel wirken und das Verklumpen des Granulates verhindern. Der Arbeitsschritt im Extruder kann so eingespart werden. The compounded mass can be used as a production variant granulated directly to the kneader and the latent hardener (and if necessary the accelerator) is added to the granulate as a powder will. Hardener and accelerator can be used as Powder act and the clumping of the granules prevent. The working step in the extruder can do so be saved.
Das Granulat wird anschließend vorzugsweise in einer Turbomühle vermahlen. Je nach Rezeptur und angestrebtem Korngrößenbereich kann auch hierbei Kälteunterstützung durch flüssigen Stickstoff oder Kohlendioxid notwendig sein. Den Vorzug, weil kostengünstiger und geräteschonender, hat die Möglichkeit einer Vermahlung bei Raumtemperatur.The granules are then preferably in a Grind turbo mill. Depending on the recipe and the target Grain size range can also be supported by cold liquid nitrogen or carbon dioxide may be necessary. The The advantage is that it is cheaper and more gentle on the device Possibility of grinding at room temperature.
Die zu erzielenden Korngrößenbereiche sind von der Bestückung und Einstellung der Mühle abhängig (z. B. Mahlwerk, Sieblochweite, Drehzahl). Als günstig für die Anwendung hat sich eine Verteilung z. B. zwischen 50 und 400 µm erwiesen. Ein solches Pulver ist frei von unerwünschten Feinstäuben. Gleichzeitig bleibt es ohne besondere Zusätze lagerstabil ohne zusammenzuklumpen.The grain size ranges to be achieved are of Equipment and setting of the mill dependent (e.g. Grinder, sieve opening, speed). As cheap for that Application has a distribution z. B. between 50 and 400 microns proven. Such a powder is free from undesirable Fine dust. At the same time, there are no special additives stable in storage without clumping.
Die zu beschichtenden Teile werden vorgewärmt (durch Heißluft, IR-Strecke oder Hochfrequenz), damit das Pulver beim Auftragen haften bleibt. Das Auftragen kann mittels Dosierbandwaage oder Vibrationsrinne aus einem Vorratstrichter erfolgen, ggf. unterstützt durch ein Rüttelsieb. Die Auftragsstation kann stationär sein, während die vorgewärmten Teile darunter entlanggeführt werden. Das vorbeifallende Pulver läßt sich auffangen und wiederverwenden. Bei gewölbten oder uneben geformten Oberflächen ist es zweckmäßig, den Auftrag mit Unterstützung eines elektrostatischen Feldes (z. B. Pulverbecher-Spritzpistole und Hochspannungsgenerator) durchführen, um eine gleichmäßige Beschichtung zu erreichen.The parts to be coated are preheated (by Hot air, IR range or high frequency) so that the powder sticks when applied. The application can be done using Belt weigher or vibrating trough from one Storage funnels take place, possibly supported by a Vibrating screen. The order station can be stationary while the preheated parts are guided underneath. The falling powder can be caught and reuse. For curved or unevenly shaped Surfaces it is appropriate to support the order an electrostatic field (e.g. Powder cup spray gun and high voltage generator) to achieve an even coating.
Die beschichteten Teile können nach dem Abkühlen beliebig lange zwischengelagert werden, auch Stapeln ist möglich.The coated parts can after cooling can be stored temporarily for any length of time, including stacking possible.
Für die Verklebung ist einseitiges Beschichten ausreichend. Der zusammengelegte Verbund wird zum Aushärten über längere Zeit erwärmt. Dabei ist eine innige Berührung des Klebstoffes mit beiden zu verbindenden Flächen zu gewährleisten. Hohe Drücke sind nicht notwendig, da keine flüchtigen Stoffe freigesetzt werden.One-sided coating is required for bonding sufficient. The folded composite becomes hardening warmed for a long time. There is an intimate touch of the adhesive with both surfaces to be joined guarantee. High pressures are not necessary because none volatile substances are released.
Der Klebstoff härtet aus und führt zu einer hochfesten, zähelastischen Verbindung. Auch bei höheren Temperaturen zeigen sich noch hervorragende Festigkeiten. So bleibt z. B. die Klebfestigkeit nach DIN 53 281 an geätztem Aluminium bis ca. 100°C auf hohem Niveau. Bei weiter steigender Temperatur fällt dieser Wert naturgemäß ab. Bei 150°C konnten wir immerhin noch eine beachtliche Klebfestigkeit messen.The adhesive hardens and leads to a high-strength, tough elastic connection. Even at higher temperatures excellent strengths are still evident. So z. B. the adhesive strength according to DIN 53 281 on etched aluminum up to approx. 100 ° C at a high level. If the temperature continues to rise this value naturally drops. At 150 ° C we could still measure a considerable adhesive strength.
Das erfindungsgemäße Produkt ist vorzugsweise wie folgt zusammengesetzt (Gewichts-%):The product according to the invention is preferably as follows composed (% by weight):
- a) Polyvinylacetat (formal) 10-45%, vorzugsweise 15-35%a) Polyvinyl acetate (formal) 10-45%, preferably 15-35%
- b) Epoxidharz flüssig 15-50%, vorzugsweise 20-40%b) liquid epoxy resin 15-50%, preferably 20-40%
- c) Epoxidharz fest 10-40%, vorzugsweise 15-35%c) epoxy resin solid 10-40%, preferably 15-35%
- d) Elastomer (Nitrilkautschuk) 0-15%, vorzugsweise 1-10%d) elastomer (nitrile rubber) 0-15%, preferably 1-10%
- e) Härter (Dicyandiamid) 2,5-10%, vorzugsweise 4-8%e) hardener (dicyandiamide) 2.5-10%, preferably 4-8%
- f) Beschleuniger 0-3%, vorzugsweise 1-2% f) accelerator 0-3%, preferably 1-2%
- g) Streckmittel (mineral. Zusatzstoffe) 0-6%, vorzugsweise 1,5-4,5%.g) extenders (mineral additives) 0-6%, preferably 1.5-4.5%.
Bezüglich der Streckmittel ist zu sagen, daß der erfindungsgemäße Pulverkleber auch mit wesentlich höheren Mengen davon versetzt werden kann, vorzugsweise bis zu 90 Gew.-%, insbes. 50-75 Gew.-%.Regarding the extenders, it should be said that the Powder adhesive according to the invention also with much higher Amounts thereof can be added, preferably up to 90 % By weight, in particular 50-75% by weight.
In einem Kneter mit Niederhalter (Stempelkneter) wurden
5,0 kg Polyvinylformal (Pioloform, Wacker-Chemie)
1,0 kg Nitrilkautschuk (Breon, British Petroleum)
6,0 kg Epoxidharz flüssig (Rütapox, Bakelite)
6,2 kg Epoxidharz fest (Rütapox, Bakelite)
0,5 kg disperse Kieselsäure (Aerosil, Degussa)
eine Stunde lang bei 170°C homogenisiert und über eine
Lochdüse in Stangenform ausgetragen. Nach dem Abkühlen
erfolgte bei Raumtemperatur die Granulierung in einem
Condux-Backenbrecher.In a kneader with hold-down (stamp kneader)
5.0 kg polyvinyl formal (Pioloform, Wacker-Chemie)
1.0 kg nitrile rubber (Breon, British Petroleum)
6.0 kg liquid epoxy resin (Rütapox, Bakelite)
6.2 kg solid epoxy resin (Rütapox, Bakelite)
0.5 kg disperse silica (Aerosil, Degussa)
Homogenized for one hour at 170 ° C and discharged in a rod shape through a perforated nozzle. After cooling, the granulation was carried out in a Condux jaw crusher at room temperature.
In einem Extruder (Hersteller Fa. Leistritz) wurden
diesem Vorprodukt bei 110°C
1,0 kg Dicyandiamid (SKW Trostberg) und
0,3 kg Diuron (DuPont)
zugemischt. Das als Strang ausgetragene, homogene Endprodukt
wurde erneut granuliert und - nach Abkühlung mittels
Trockeneis - in einer Turbomühle gemahlen. Durch geeignete
Siebauswahl erreichten wir eine Korngrößenverteilung
überwiegend zwischen 100 und 500 µm.In an extruder (manufacturer Leistritz), this intermediate was at 110 ° C
1.0 kg of dicyandiamide (SKW Trostberg) and
0.3 kg diuron (DuPont)
added. The homogeneous end product discharged as a strand was again granulated and - after cooling with dry ice - ground in a turbo mill. With a suitable sieve selection, we achieved a grain size distribution predominantly between 100 and 500 µm.
Klebfestigkeiten nach DIN 53 281 an geätztem Aluminium sind bis 180°C hervorragend und selbst bei 150°C noch immer beachtlich.Adhesive strength according to DIN 53 281 on etched aluminum are excellent up to 180 ° C and still at 150 ° C remarkable.
Claims (6)
15-50, insbes. 20-40 Gew.-% flüssiges Epoxidharz,
10-40, insbes. 15-35 Gew.-% festes Epoxidharz,
10-45, insbes. 15-35 Gew.-% Polyvinylacetat, und
2,5-10, insbes. 4-8 Härter, sowie
0-15, insbes. 1-2 Beschleuniger, und
0-90, insbes. 1,5-4,5 Streckmittel.2. Adhesive according to claim 1, containing
15-50, in particular 20-40% by weight liquid epoxy resin,
10-40, especially 15-35% by weight solid epoxy resin,
10-45, in particular 15-35 wt .-% polyvinyl acetate, and
2.5-10, especially 4-8 hardener, and
0-15, especially 1-2 accelerators, and
0-90, especially 1.5-4.5 extenders.
6,0 Gew.-Teile flüssiges Epoxidharz,
6,2 Gew.-Teile festes Epoxidharz,
5,0 Gew.-Teile Polyvinylacetat,
1,0 Gew.-Teile Härter,
1,0 Gew.-Teile Elastomer,
0,3 Gew.-Teile Beschleuniger, und
0,5 Gew.-Teile Streckmittel.4. Adhesive according to claim 2, containing
6.0 parts by weight of liquid epoxy resin,
6.2 parts by weight of solid epoxy resin,
5.0 parts by weight of polyvinyl acetate,
1.0 part by weight of hardener,
1.0 part by weight of elastomer,
0.3 parts by weight of accelerator, and
0.5 part by weight of extender.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3938376A DE3938376A1 (en) | 1989-11-18 | 1989-11-18 | Heat-cured powder adhesive for high-strength composites - has homogeneous mixt. of solid and liq. epoxy] resins, PVAC plastomer, hardener and/or fillers |
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