DD141680A1 - Verfahren zum schnellhaerten von klebstoffen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Schnellhärten von Klebstoffen , insbesondere an sich kalthärtender Zwei- oder Mehrkomponenten-Klebstoffe zur Herstellung hochwertiger, weitgehend spannungsfreier Klebverbindungen bei extrem kurzen Härtezeiten ohne Verringerung der Gebrauchsdauer des Klebstoffansatzes, gekennzeichnet durch, an sich kalthärtende Reaktionsklebstoffe, welche kuzzeitig, vorzugsweise 15 Sekunden bis 2 Minuten, bei einer erhöhten Temperatur von 100 bis 300 Grad C nur soweit vorgehärtet werden, das die erreichte Festigkeit eine Entnahme der Fügeteile aus der Härtevorrichtung zum Zwecke der Lagerung, des Transportes oder des Einbaues in Baugruppen oder Geräte gestattet, und das anschließend die weitere endgültige Aushärtung bei Raumtemperatur erfolgt.

Description

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Verfahren -zum Schnellhärten von Klebstoffen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schnellhärten von Klebstoffen, insbesondere an sich kalthärtender Zwei- oder Mehrkomponenten-Klebstoffe, vorzugsweise zur Herstellung hochwertigerι weitgehend spannungsfreier Klebverbindungen bei extrem kurzen Härtezeiten ohne Verringerung der Gebrauchsdauer des Klebstoffansatzes·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, daß kalthärtende Reaktionsklebstoffe, die in der Klebtechnik und insbesondere in der Metallklebtechnik nach wie vor eine große Bedeutung haben, nach verschiedenen Verfahren gehärtet werden können.

So ist beispielsv7eise bei kalthärtenden Klebstoffen auf Epoxidharzbasis ein Härten bei Raumtemperatur (= 1^⁰C) oder ein Vorhärten bei Raumtemperatur und ein anschließendes Nachhärten (Tempern) bei erhöhter Temperatur (etwa 90 ⁰C) üblich. Zur Erreichung der Endfestigkeit der Klebverbindungen sind hferbei jedoch Härtezeiten von ca. sieben Tagen bei Raumtemperatur oder 24· Stunden bei Raumtemperatur plus zwei Stunden bei 90 ⁰O erforderlich. Dies schließt die Anwendung derartiger Klebstoffe für die Fließ- bzw. Massenfertigung weitgehend aus.

Zur Verkürzung der Härtungszeiten bei kalthärtenden Klebstoffen ist der Einsatz von besonders reaktionsfreudigen Spezial-Härtern oder der Zusatz von sogenannten Beschleunigern, ζ* Β· Triphenylphosphit (TTP), bekannt. Dies führt jedoch gleichzeitig zu einer Verkürzung der Gebrauchsdauer des Klebstoffansatzes auf wenige Minuten bei Raumtemperatur, was zu beträchtlichen technologischen Schwierigkeiten bei der Verarbeitung führt und deshalb meist nur angewendet wird, wenn eine Härtung unter Baustellenbedingungen bei Temperaturen unter 15 ⁰C erreicht werden soll*

Es ist zwar bereits bekannt, kalthärtende Klebstoffe' sofort bei einer erhöhten Temperatur (etwa 100 bis 150 ⁰C) auszuhärten, wobei die Endfestigkeit je nach Klebstofftyp cirka nach I5 Minuten bis 4 Stunden erreicht ist. Bei einer weiteren Erhöhung der Härtetem-

peratur auf etwa ^OO bis 400 ⁰C, die jedoch nicht für alle Klebstofftypen verträglich ist, kann die Härtezeit sogar auf etwa 3 bis 4 Minuten gesenkt werden (sogenannte Temperaturschockhärtung.)♦

Die Heißhärtung kalthärtender !Klebstoffe ist jabch mit dem Nachteil verbunden, daß sie zu einer Versprödung des Klebstoffes und damit zu einer Erhöhung der Schlag- und Stoßempfindlichkeit der Klebverbindungen führt* Darüberhinaus -wird die durch die Heißhärtung erreichte Härtezeitverkürzung wieder weitgehend dadurch aufgehoben, daß derartige Klebverbindungen zum Spannungsausgleich im Klebstoff langsam (etwa in 2 Stunden) von der Härtetemperatur auf Raumtemperatur abgekühlt werden müssen.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist deshalb ein Verfahren zu schaffen, welches ein Schnellhärten von Klebstoffen, insbesondere an sich kalthärtender Klebstoffe gestattet und ihre Anwendung in der Fließ- bzw. Massenfertigung ermöglicht«

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schnellhärten von Klebstoffen, insbesondere an sich kalthärtender Klebstoffe, so zu entwickeln, daß weitgehend spannungsfreie hochwertige Klebverbindungen bei extrem niedrigen Härtezeiten gewährleistet werden und die Gebrauchsdauer des Klebstoffansatzes nicht verringert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an sich kal^härtende Reaktionslclebstoffe kurzzeitig, vor-

/Sekunden zugsweise 15'bis 2 Minuten bei erhöhter Temperatur, etwa 100 bis 300 ⁰C, nur soweit vorgehärtet werden, daß die erreichte Festigkeit eine Entnahme der Fügeteile aus der Härtevorrichtung zum Zwecke der Lagerung, des Transports oder des Einbaues in Baugruppen oder Geräte gestattet und die weitere endgültige Aushärtung bei Kaumtemperatur erfolgt·

Die Vorhärtung des Klebstoffes bei erhöhter Temperatur ist dabei andererseits nur soweit vorzunehmen, daß die vorhandene Elastizität und «Flexibilität'ties Klebstoffes ein spontanes Abkühlen der Klebstoffverbindung gestattet, ohne das sich unerwünschte Abkühlungsspannungen in der Klebverbindung ausbilden können. Die Flexibili-^ tat des Klebfilmes ist weiterhin die Voraussetzung dafür, daß die Beweglichkeit der Harz- und Härtermolekü-le soweit erhalten bleibt, daß die weitere Härtung bei Raumtemperatur abläuft und zu einer optimalen Festigkeit der Klebverbindung führt. Durch die vorgeschlagene Lösung wird außerdem die Gebrauchsdauer des Klebstoffansatzes in keiner Weise beeinflußt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werdenj

Der kalthärtende Epoxidharzklebstoff nach WP 12p 672 erreicht auf entfetteten AlMg 3 - Prüfkörpern nach TGL 14 910/02 eine Zugscherfestigkeit f bei Raumtemperatur gemäß nachstehender Tabelle, wenn er bei 20 ⁰C

gehartet wird?	T (U/mm2)
Härtezeit (h bzw. d)	0
4 h	1,4
8 h	14,0
24 h	18,5
48 h	25,8
7 d .

Eine Entnahme von geklebten Bauteilen aus den Klebvorrichtungen ist bei einer Kalthärtung bei Baumtemperatur (= 15 ⁰C) also erst nach etwa 16 bis 24 Stunden möglich. Der gleiche Klebstoff erreicht bei der allgemein üblichen Normalhärtung von 24 h bei Eaumtemperatur +2h bei 90 ⁰C eine Zugscherfestigkeit Ü? bei Eaumtemperatur von 27*6 W/mm · Auch hierbei werden zumindest für die 24-stündige Kalthärtung Klebvorrichtungen benötigt. Beide Härtungsvarianten sind damit in der Fließ- bzw. Massenfertigung nicht anwendbar.

Für eine Heißhärtung dieses Klebstoffes ist maximal eine Temperatur von 100 ⁰C anwendbar. Die Endfestigkeit der Klebverbindungen von T = 25»2 N/mm ist bei. 100 ⁰O nach 10 min. erreicht. Zu dieser Härtezeit hinzu kommt jedoch die Aufheizzeit der Fügeteile auf 100 ⁰C sowie eine Abkühlzeit von etwa 2 h von 100 G auf Eaumtemperatur, um Bestspannungen im Klebfilm möglichtst gering zu halten. Dadurch werden die entsprechenden Härtungsanlagen immer noch für ungefähr 2 1/2 h blockiert, was für eine Fließ- bzw. Massenfertigung ebenfalls noch untragbar ist.

Wird der Klebstoff dagegen nach der erfindungsgemäßen lösung lediglich bei einer erhöhten Temperatur, beispielsweise mit dauerbeheizten Stempeln vorgehärtet, so ist bereits nach einer Härtezeit von 1 min. bei 100 ⁰C eine für die Entnahme der Bauteile aus der Vorrichtung, ihre Lagerung, ihren Transport und ggf. ihren Einbau ausreichende Anfangsfestigkeit von Ü! = 10,9 N/mm erreicht, die sich durch Weiterhärtung bei Eaumtemperatur nach 24 h auf Ü? = 23,3 N/mm und nach 72 h auf T = 26,3 N/mm erhöht. Zu der Härtezeit hinzu kommen hierbei lediglich eine Aufheizzeit der Fügeteile auf 100 ⁰C von etwa 1 min. sowie eine Abkühlzeit auf Eaumtemperatur von wenigen Sekunden. Das Verfahren bietet damit günstige Voraussetzungen zur Anwendung kalthärtender Klebstoffe in der Fließbzw. Massenfertigung,

Claims (1)

1. Erfindungsan s ρ r ti c h

   Verfahren zum Schnellhärten von Klebstoffen, insbesondere an sich kalthärtender Zwei- oder Mehrkomponenten-Klebstoffe zur Herstellung hochwertiger, weitgehend spannungsfreier Klebverbindungen bei extrem kurzen Härtezelten ohne Verringerung der Gebrauchsdauer des Klebstoffansatzes, ge kann ze ichne t d u r c h_} an sich kalthärtende Reaktionsklebstoffe, welche kurzzeitig, vorzugsweise 1J? Sekunden bis 2 Minuten, bei einer erhöhten Temperatur von. 100 bis 300⁰C nur soweit vorgehärtet werden, daß die erreichte^ Festigkeit eine Entnahme der Fügeteile aus der Härtevorrichtung zum Zwecke der Lagerung, des Transportes oder des Einbaues in Baugruppen oder Geräte gestattet, und daß anschließend die weitere endgültige Aushärtung bei Kaumtemperatur erfolgt·