DD206158A1 - Verfahren zum schnellhaerten von klebstoffen - Google Patents

Abstract

DAS VERFAHREN BEZIEHT SICH AUF AN SICH KALTHAERTENDE REAKTIONSKLEBSTOFFE AUF EPOXIDHARZBASIS MIT DEM ZIEL, HAERTEZEITEN IM BEREICH VON SEKUNDEN ZU ERREICHEN. ERFINDUNGSGEMAESS WERDEN DIE FUEGETEILE AUF EINE HAERTETEMPERATUR OBERHALB 100 GRAD C, VORZUGSWEISE 120 GRAD C BIS 250 GRAD C, VORGEWAERMT UND NACH DEM KLEBSTOFFAUFTRAG AUF DIE VORGEWAERMTEN FUEGETEILE WIRD EINE OFFENE WARTEZEIT BEI DIESER TEMPERATUR VON ETWA 1 BIS 25 SEKUNDEN, VORZUGSWEISE 2-5 SEKUNDEN, EINGEHALTEN. DIESE ERFINDUNGSGEMAESSE LOESUNG BIETET EINEN EINSATZ BEI MECHANISIERTEN UND AUTOMATISIERTEN FUEGEPROZESSEN IN DER FLIESS- UND MASSENFERTIGUNG.

Description

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Verfahren zum Schnellhärten von Klebstoffen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schnellhärten von an sich kalthärtenden Klebstoffen bei erhöhter Temperatur als Voraussetzung für ihre Anwendung bei mechanisierten und automatisierten Fügeprozessen in der Fließ— und Massenfertigung,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß kalthärtbare Reaktionsklebstoffe, insbesondere auf Epoxidharzbasis nach verschiedenen Varianten gehärtet werden können. Dabei beträgt die Härtezeit bei einer reinen Kalthärtung bei Raumtemperatur (etwa 20⁰C + 5 K), von wenigen Ausnahmen abgesehen, meist mehrere Tage, bei einer Heißhärtung ^ 9O⁰C immer noch einige Stunden. Erst bei einer sog« Temperaturschockhärtung an sich kalthärtender Klebstoffe bei Härtetemperaturen von 300 bis 400⁰C werden Härtezeiten von ',venigen Minuten erreicht« Da eine derartig gehärtete Klebverbindung iedoch langsam (in etwa 2 bis 4 h) von der Härtetemperatur auf Raumtemperatur abgekühlt werden muß,

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ist auch diese Härtevariante in der Fließ- und Massenfertigung nicht anwendbar, zumal sie außerdem zu einer Versprödung des Klebstoffs und damit Schlag- und Stoßempfindlichkeit der Klebverbindungen führt. Auf Grund eigener umfangreicher Untersuchungen muß darüber hinaus in Zweifel gezogen werden, daß ein an sich kalthärtender Klebstoff überhaupt schockartig auf Temperaturen oberhalb 100⁰C erwärmt werden darf, da die stets auf den Fügeteilen und im Klebstoff vorhandene Feuchtigkeit durch Wasserdampfbildung eine starke Poren- und Blasenbildung im Klebfilm zur Folge hat. Ein Härten von Klebstoffen bei Temperaturen über 100⁰C ist nur dann gegeben, wenn die Fügeteile einschließlich der Spannvorrichtung so langsam aufgeheizt werden, daß beim Überschreiten der 100⁰C - Grenze der Klebstoff bereits so weit verfestigt ist, daß eine Porenbildung durch den entstehenden Wasserdampf nicht mehr möglich ist. Um diese liachteile der TemperaturSchockhärtung zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen (WP. C 09 J/210 647) an sich kalthärtende Klebstoffe bei erhöhter Temperatur lediglich anzuhärten, die Klebverbindung anschließend sofort abzukühlen und die endgültige Aushärtung bei Raumtemperatur vorzunehmen. Auch hierbei sind, entgegen den Darlegungen im o.g. Patent lediglich Härtetemperaturen :£ 100⁰C anwendbar und die z.B. bei 95°C + 3 K erreichbaren Anhärtezeiten betragen dadurch je nach Reaktivität der Klebstoffe etwa 2 bis 10 Minuten. Hinzu kommen eine Aufheiz- und Abkühlzeit der Fügeteile, die bauteiispezif.isch etwa 1 bis 30 Minuten betragen können. Damit

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ist auch diese an sich günstige Härtevariante insbesondere für automatisierte Klebprozesse in der Massenfertigung noch unzureichend, da hierbei Härtezeiten im Bereich von Sekunden gefordert werden und eine GesamtZykluszeit (einschließlich Aufheiz- und Abkühlzeit) im Bereich einer Minute.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Schnellhärten an sich kalthärtender Reaktionsklebstoffe zu entwickeln und damit die Voraussetzungen für ihren Einsatz bei mechanisierten und automatisierten Fügeprozessen in der Fließ- und Massenfertigung zu schaffen.

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur extremen Verkürzung der Härtezeit von insbesondere an 3ich kalthärtenden Reaktionsklebstoffen zu entwickeln, mit dem Härtezeiten im Bereich von Sekunden erreicht werden, bei gleichzeitiger Spannungs- und Porenfreiheit der Klebverbindungen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bereits die Fügeteile auf eine Härtetemperatur oberhalb 100 C, vorzugsweise 120 bis 250 C, vorgewärmt werden und nach dein Klebstoffauftrag auf die vorgewärmten Fügeteile eine offene Wartezeit bei dieser Temperatur ~τοη etwa 1 bis 25 Sekunden, vorzugsweise 2 bis 5 Sekunden, eingehalten wird«

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die Versuche wurden mit einem an sich kalthärtenden Klebstoff auf Epozidharzbasis mit einem aliphatischen Amin als Härter durchgeführt, für den der Hersteller eine erforderliche Härtezeit von 7 ά bei Raumtemperatur (RT) oder 24 h bei ET und 2 h bei 90⁰G vorschreibt, lach Literaturangaben /Plaste und Kautschuk 22(1975)4, S.338-342/ kann dieses Klebstoffsystem auch in 3 h 45 min bei 15O⁰C oder in 3 bis 4 min bei 188°C gehärtet werden, wobei anschließend ein allmähliches Abkühlen auf RT (in etwa 2 bis 4 h) notwendig ist.

Bei einer Heißanhärtung dieses Klebstoffs gemäß Wp C 09 J/210 647 bei 95°C +3 K bis au einer Anfangszugscherfestigkeit der Klebverbindung von etwa

5 bis 10 IT/mm wird nach eigenen Untersuchungen lediglich eine Härtezeit von 1,5 min benötigt. Hinzu kam unter den gewählten Versuchsbedingungen eine Auf-' heizzeit der Fügeteile von 1,5 min und eine Abkühlzeit von etwa· 5 min, so daß die Gesamtzykluszeit etwa 8 min beträgt·.

Bei einer Anwendung· des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit dem gleichen Klebstoffsystem nachfolgende Härte- und Gesamtzykluszeiten erreicht (Verwendung vorgewärmter Pügeteile und Schockabkühlung im Wasser):

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Härte- Aufheis- offene Anhärte- Abkühl-

tempe- zeit Warte- zeit seit

ratur zeit

(⁰C) (s) (s) (s) (s)

95	O	O	120	5	125
120	O	5	60	5 -	70
HO	O	3	30	5'	38
160	O	2	15	5	22

Anhärte- und GesamtZykluszeit = f (Härtetemperatur)

Untersuchungen an weiteren sieben kalthärtenden Klebstoff systemen auf Sposidharzbasis ergaben bei einer Härtetemperatur von 16O°G je nach Reaktivität der Harz/Harter-Mischung Anhärtezeiten von 5 bis 30 Sekunden und damit Gesamtzykluszeiten im Bereich von 15 bis 40 Sekunden,

Die Endfestigkeit der so fixierten Klebverbindungen ist bei ihrer anschließenden Lagerung bei RT im allgemeinen nach 8 bis 24 h, bei besonders reaktionsträgen Klebstoffsystemen nach 3 d erreicht. Entscheidend für die mögliche Anwendung von Härtetemperaturen oberhalb 100⁰C ist dabei die Vermeidung jeglicher Feuchtigkeit auf den Fügeteilen, im Klebstoff und bei der Klebstoffverarbeitung (Dosieren, Mischen, Auftragen, Fügen). 1st es dabei zunächst naheliegend, die Fügeteils vor dem Klebstoffauftrag auf die Härtetemperatur vorzuwärmen und dadurch zu trocknen, womit gleichzeitig die Aufheizzeit der

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Klebverbindung entfällt und sich die Gesamtzykluszeit entscheidend verkürzt, so ist andererseits die Herstellung eines absolut wasserfreien Klebstoffs und die Vermeidung der Einwirkung von Luftfeuchtigkeit bei der Klebstoffverarbeitimg nicht realisierbar, zumal die meisten Härter für Epoxidharze stark hygroskopisch sind. Überraschenderweise wurde nun bei den durchgeführten Untersuchungen festgestellt, daß es beim Auftragen des Klebstoffs auf die auf Härtetemperatur vorgewärmten !Fügeteile und bei Einhaltung einer offenen Wartezeit zwischen dem Klebstoffauftrag und dem Pügen bei dieser Temperatur von etwa 1 bis 25 Sekunden, vorzugsweise 2 bis 5 Sekunden, möglich ist, die im Klebfilm vorhandene Feuchtigkeit vollständig au beseitigen. ·

Damit sind die Voraussetzungen zur schockartigen Anwendung von Härtetemperaturen oberhalb 100⁰C bei an sich kalthärtbaren Reaktionsklebstoffen und die Erreichung estrem kurzer Härtezeiten im Bereich von Sekunden gegeben (s. Ausführungsbeispiel).

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zum Schnellhärten von Klebstoffen, insbesondere an sich kalthärtender Reaktionsklebstoffe auf Spoxidharzbasis, die bei Temperaturen oberhalb 100⁰C schockartig angehärtet und schockartig auf RT abgekühlt werden und anschließend bei RT endgültig aushärten, gekennzeichnet dadurch, daß bereits die Kigeteile auf die Härtetemperatur oberhalb 100 G, vorzugsweise 120 bis 25O⁰C vorgewärmt v/erden und nach dem Klebstoffauftrag auf die vorgewärmten Kigeteile eine offene ϊ/artezeit bei dieser Temperatur von etwa 1 bis 25 Sekunden, vorzugsweise 2 bis 5 Sekunden, eingehalten wird.