DE1212240B

DE1212240B - Verfahren zur Herstellung eines Klebefilms fuer die Metallverklebung

Info

Publication number: DE1212240B
Application number: DEG30780A
Authority: DE
Inventors: Dr Roetger Mitgau
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1960-10-25
Filing date: 1960-10-25
Publication date: 1966-03-10

Description

Verfahren zur Herstellung eines Klebefilms für die Metallverklebung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Klebefilms für die Metallverklebung auf der Basis eines härtbaren Kondensationsharzes unter Zusatz eines Thermoplasten.
Die bekannten Leimfilme auf der Basis ummodifizierter Phenolformaldehydharze sind zum Verbinden von Metallen nicht verwendbar, da die ausgehärteten Harze zu spröde sind, um Spannungsspitzen in der Klebfuge aufzunehmen. Man verfährt deshalb in der Praxis so, daß man die zu spröden duroplastischen Harze durch Thermoplaste,-z. B. Polyvinylacetale, besonders Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Methylcellulose, so elastisch macht, daß sie die Spannungen in der Klebfuge auffangen. Dies ist unter anderem in der britischen Patentschrift 601496 und der USA.-Patentschrift 2 474 292 beschrieben.
Aus der deutschen Patentschrift 808 476 ist ein Verfahren zum Verbinden von Flächen, von denen eine im wesentlichen nicht porös, beispielsweise eine Metallfläche ist, mit dem Kennzeichen bekannt, daß zwischen den Flächen eine Schicht von Polyvinylacetal und zwischen der Polyvinylacetalschicht und jeder der beiden zu verbindenden Flächen eine Schicht von in der Wärme erhärtendem Harz, z. B. Phenolformaldehydkondensationsprodukte, eingebracht und das Ganze bei einer Temperatur zusammengepreßt wird, die zum Erhärten des durch Erwärmung härtbaren Harzes ausreicht. In dieser Patentschrift wird ausgeführt, daß für die Verbindung von zwei Metallflächen mittels synthetischer Harze folgende Bedingungen erfüllt sein müssen: 1. Das Harz muß die Metalloberfläche benetzen; 2. das Harz muß plastisch genug sein, um die bleibenden Spannungen, die durch die Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten verursacht werden, unter der Festigkeit der Verbindung aufzunehmen. Die Harze, die plastisch und zäh genug sind, um die Spannungen aufzunehmen, wie z. B. Polyvinylacetal, würden sich dabei mit den Oberflächen des Metalls nicht gut verbinden. Zudem würden sie bei Erhitzung auf den Erweichungspunkt nicht leicht fließen. Die Anwendung eines weichmachenden Lösungsmittels verbietet sich aber. Die notwendige Benetzung könne nun durch ein Phenolformaldehydharz erfolgen, das selbst bei erhöhter Temperatur aushärten würde.
In konsequenter Anwendung dieser Erkenntnis wurden dem Stand der Technik entsprechend flüssige sowie filmförmige Metallkleber immer so ausgestaltet, daß das der Benetzung dienende Kondensationsharz der Metalloberfläche zugewendet war und sich zwischen Metalloberfläche und Thermoplast befand. Dieser Stand der Technik ist z. B. in »Klebtechnik« 1957, S.224, von De Bruyn-Houwink und in »Taschenbuch der Kitte und Klebstoffe«, 1952, S. 232 bis 234, Absatz 2, von M i k s c h - P 1 a t h dargestellt.
Ein derartiger Aufbau des Metallklebefilmes erschwert dessen Herstellung beträchtlich. So ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift 1004 753 ein Verfahren zur Herstellung einer selbsttragenden Klebefolie des Kennzeichens beschrieben, daß man auf zwei abziehbare Außenschichten, vorzugsweise Polyäthylenschichten, je eine Schicht aus einem flüssigen, hitzehärtbaren Harz, insbesondere einem Phenolformaldehydharz, aufbringt, dann auf dieser Schicht einen Überzug aus Partikeln von einem. pulvrigen Polyvinylacetal, vorzugsweise Polyvinylformal, verteilt, die so überzogenen Außenschichten, Überzugsseite an Überzugsseite, zusammenlegt und das Ganze einem Druck unterwirft, bis Adhäsion zwischen den überzogenen Schichten erreicht wird. Es liegt auf der Hand, daß ein solches Herstellungsverfahren sehr aufwendig ist. Überraschenderweise wurde nun ein Weg gefunden, in Überwindung des bestehenden Vorurteils bezüglich des Aufbaus eines Metallklebefilms, auf einfache und wirtschaftliche Art einen solchen herzustellen, wobei sich gleichzeitig noch eine Reihe weiterer Vorteile einstellen und beobachtet werden können.
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß ein poröser Träger mit der Lösung eines härtbaren Kondensationsharzes getränkt, der noch feuchte, klebrige Träger unter praktisch vollständiger Bedeckung der Oberfläche ein- oder beidseitig mit pulverförmigem oder körnigem Thermoplasten oder einer entsprechenden Folie beschichtet und dann bei Temperaturen unterhalb der Aushärtungsbedingungen des Kondensationsharzes getrocknet wird. Bei der Trocknung tritt meist bereits eine Vorkondensation des Harzes ein. Als poröses Trägermaterial eignen sich z. B. Papier; Vliese oder Gewebe aus Natur- oder Kunstfasern, Glasfasern, Metallfasern oder Gewebe aus dünnen Drähten. Jedoch wird erfindungsgemäß ein Glasfaservlies bevorzugt. Aus der Reihe der Kondensationsharze haben sich besonders die Phenolformaldehydkondensationsharze bewährt. Als Thermoplaste eignen sich besonders die Polyvinylacetale und/oder Polyvinylalkohole. Der Begriff Polyvinylacetal ist *als Sammelbegriff für die Acetale des Polyvinylalkohols zu verstehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Klebefilm nach der Beschichtung durch Druck verdichtet.
Ein solcher erfindungsgemäßer Klebefilm eignet sich nicht nur zur Verklebung von Metall auf Metall, sondern auch von Metall auf poröse Flächen, z. B. Holz, Textilien und Faserplatten.
Es ist zwar aus der deutschen Patentschrift 1059135 bekannt, nach dem Auftrag flüssigen Klebstoffes auf den noch flüssigen Auftrag pulverisierten Trockenklebstoff aufzubringen: Hieraus kann aber die erfindungsgemäße technische Lehre nicht abgeleitet werden. Der in. dieser Patentschrift beschriebene Trockenklebstoff hat die Aufgabe, »bei der Herstellung gummierten Papiers überschüssige Feuchtigkeit aus dem zuerst aufgebrachten flüssigen Klebstoff aufzunehmen. Es finden sich dort keinerlei Angaben, die entgegen dem bestehenden Vorurteil den speziellen Aufbau des erfindungsgemäß hergestellten Metallklebefilmes nahelegen würden. Es war vielmehr völlig überraschend, daß trotz vollständiger Bedeckung des kondensatharzgetränkteri Trägers und obwohl das Kondensationsharz keine direkte Berührung mit der Metalloberfläche hat, hervorragende-Verklebungen erzielt werden können. Hierdurch unterscheidet - sich der erfindungsgemäß hergestellte Metallldebefilm von allen bisher bekannten Metallklebefilmen, welche den Thermoplasten als Zwischenlage oder im Kondensationsharz eingebettet enthalten.
Die bei Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Klebfilme erzielbaren- Festigkeitswerte der Klebverbindungen liegen über den bisher erreichbaren Werten. .
Ein zusätzlicher Vorteil-der erfindungsgemäß hergestellten Metallklebefilme liegt außerdem darin, daß man in der Klebfuge die 'Grenzfläche Metall-Phenolharz und damit den Angriffspunkt der Korrösionsunterwanderung vermeidet. Der Thermoplast, besonders ein Polyvinylacetal, wird entgegen der bisherigen Theorie überraschenderweise fest an: der Metallfläche gebunden, so daß' seine Haftfestigkeit höher ist als die gesamte Festigkeit der Klebfuge. Andererseits tritt eine völlig einwandfreie' Verbindung des Phenolharzes mit der Thermoplaststhicht ein.
Die Schicht des Thermoplasten verursacht keinerlei Korrosion, da ihr jeder Gehalt von auf Metalle korrodierend wirkender Elektrolyte fehlt und der Thermoplast selber völlig indifferent ist. -Der erfindungsgemäße Klebefilm läßt sich lösungsmittelfrei und ohne Abdeckfolien herstellen. So kann eine vorhandene Anlage zur -Herstellung eines Leimfilmes ohne wesentliche Konstruktionsänderung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Films verwendet werden. Die imprägnierte Bahn wird vor der Trocknung nur noch beidseitig mit eirieni Polyvinylacetal in pulvriger oder körniger, -Form beschichtet bzw. mit Folien belegt.
Es ist auch möglich, den mit Kondensationsharz imprägnierten einseitig mit einem Polyvinylacetal oder Polyvinylalkohol zu beschichten. Zur Verleimung von Metallfolien oder -blechen mit porösen Flächen, z. B. Holz, wird die mit Polyvinylacetal beschichtete Seite des Films der Metallfläche zugekehrt und wie üblich verpreßt. Man kann auch zwei derartige Filme mit der nicht mit Thermoplasten beschichteten Seite zueinander gekehrt zwischen die zu verbindenden Flächen legen und an Stelle eines beidseitig mit Thermoplasten beschichteten Films zur Metall-Metall-Verklebung verwenden. Beispiel 1 Ein Glasfaservlies von etwa 0,3 mm Dicke und einem Flächengewicht von etwa 35 g/m2 wird mit einem Phenolformaldehydharz imprägniert, das man in bekannter Weise durch Kondensation von 188,2 Gewichtsteilen Phenol, 73 Gewichtsteilen 37°/jgem Formaldehyd, 24 Gewichtsteilen Paraformaldehyd, 1,2 Gewichtsteilen Ätznatron und 45 Gewichtsteilen Äthanol erhält. Man kondensiert so lange, bis eine Probe Harz bei Verdünnung mit etwa 0,2 Teilen Wasser ausfällt.
Das Flächengewicht des feuchten, imprägnierten Vlieses beträgt 280 g/m2. Man trägt beidseitig bis zu einem. Gesamtgewicht von etwa 430 g/m2 gekörntes Polyvinylformal auf und kondensiert bei 110°C während 3 Minuten -vor.
a) Man verpreßt mit diesem Film entfettete und nach dem Pickling-Prozeß gebeizte, 1 mm starke AlCuMg-Bleche, einfach überlappt, 8 Minuten bei 165'C mit einem Preßdruck von etwa 7 kg/cm2.
b) Vergleichsproben werden hergestellt, indem man auf entfettete und nach dem Pickling-Prozeß gebeizte, 1 mm starke AlCuMg-Bleche zunächst das Phenolharz aufstreicht,. mit gekörntem Polyvinylformal bestreut und unter gleichen Bedingungen verpreßt.

Es werden die in. der Tabelle angegebenen Festigkeitswerte erreicht:

Probe A Probe B

Zugscherfestigkeit

20 mm überlappt 2;05 kg/mm2 1,9 kg/mm2

10 mm überlappt 3,45 kg/mm2 3,2 kg/mm2

Zugscherfestigkeit

Probe A I Probe B

Zugscherfestigkeit

nach Wasserlagerung

bei 200C

0 Tage 3,45 kg/mm2 3,2 kg/mm2

10 Tage 3,1 kg/mm2 2,3 kg/mm2

20 Tage 3;0 kg/mm2 2,2 kg/mm2

30 Tage 2;9 kg/mm2 2,1 kg/mm2

40 Tage 2,9 kg/mm2 2,0 kg/mm2

Beispiel 2 Man imprägniert -ein Glasfaservlies von etwa 0;18 mm Dicke mit einem Flächengewicht von etwa 22 g/m2 wie im Beispiel 1 mit Phenolharz. Das Gewicht des feuchten imprägnierten Vlieses beträgt 150 g/m2. Nach dem einseitigen Auftrag von 65 g/m2 gekörntem Polyvinylformal wiegt der während 2 Minuten bei 110°C kondensierte Film etwa 180 g/m2. Ein 0,3 mm starkes AlCuMg-Blech wird entfettet und- gebeizt und mit dem Film, die beschichtete Seite dem Blech zugekehrt, 25 Minuten unter 7 kg/cm2 Druck bei 145°C auf Holz verpreßt. Ein Schälversuch ergibt Holzbruch.

Beispiel 3 Zwei Lagen des Filmes von Beispiel 2 werden, die uribeschichtete Seite zueinander gekehrt, mit einem Druck von 30 bis 40 kg/cm2 während 1/2 bis 1 Minute aufeinandergepreßt. Eine Verklebung von Blechproben wie im Beispiel 1 ergibt Zugscherfestigkeiten von 3,3 kg/mm2 bei 10 mm Überlappung und 2,1 kg/mm2 bei 20 mm Überlappung. Die Verklebung eines Bremsbelages von 40 kg/cm2 Zugfestigkeit auf Aluminium bei 165°C, 3 kg/cm2 Preßdruck und 15 Minuten Preßdauer ergibt bei Abstemmversuchen bei 20°C und 250°C 80 bis 100 °/o Materialbruch im Bremsbelag.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines Klebefilms für die Metallverklebung auf der Basis eines härtbaren Kondensationsharzes unter Zusatz eines Thermoplasten, dadurch gekennzeichnet,daß ein poröser Träger mit der Lösung eines härtbaren Kondensationsharzes getränkt, der noch feuchte, klebrige Träger unter praktisch vollständiger Bedeckurig der Oberfläche ein- oder beidseitig mit pulverförmigem oder körnigem Thermoplasten oder einer entsprechenden Folie beschichtet und dann bei Temperaturen unterhalb der Aushärtungsbedingungen des Kondensationsharzes getrocknet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als poröser Träger ein Glasfaservlies verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kondensationsharz ein Phenoplast verwendet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoplast Polyvinylacetale und/oder Polyvinylalkohole verwendet werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebefilm nach der Beschichtung durch Druck verdichtet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 808 476; deutsche Auslegeschriften Nr. 1004 753, 1059135; D e B r u y n - H o u w i n k, »Klebtechnik«, 1957, S. 224; M i k s c h - P 1 a t h, »Taschenbuch der Kitte und Klebstoffe«, 1952, S. 232 bis 234, Abs.
2. Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Muster ausgelegt worden.