NO770574L

NO770574L -

Info

Publication number: NO770574L
Application number: NO770574A
Authority: NO
Inventors: T Borresen; N U Harder
Original assignee: Borresen Thor
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1977-02-21
Publication date: 1977-06-23

Description

Konstruksjonselementer av aluminium eller aluminiumbaserte legeringer, særlig profiler, som skal anvendes i forbindelse med en polysulfid-fugemasse. Construction elements made of aluminum or aluminium-based alloys, especially profiles, to be used in connection with a polysulphide sealant.

Det har i industrien i lang tid foreligget et ønske om eller behov for en forbedret vedheftning for polysulfidbaserte elastiske tetningsmasser til aluminium. Denne vedheftningsevne vil gjerne svekkes ved innvirkning av vann og varme, og det har derfor vært av særlig stor interesse å forbedre den nevnte vedheftningsevne i varmt og fuktig miljø. There has been a desire or need in the industry for a long time for an improved adhesion for polysulphide-based elastic sealing compounds to aluminium. This adhesiveness would like to be weakened by the influence of water and heat, and it has therefore been of particular interest to improve the aforementioned adhesiveness in a warm and humid environment.

En sådan forbedring av vedheftningen mellom polysulfidbaserte tetningsmasser og aluminium eller aluminiumlegeringer er det ønskelig å oppnå uten å skulle være avhengig av tidspunktet for behandlingen av metalloverfla ten, spesielt uten at aluminiumets overflate må underkastes en tidkrevende behandling umiddelbart før den bringes i kontakt med tetningsmassen. En slik overflate-behandling av metallet, f.eks. konstruksjonselementer så som vindusrammeprofiler, i umiddelbar tilknytning til anvendelsen av de metalliske deler, så som konstruksjonselementer, vil i regelen være meget upraktisk og bør unngås. It is desirable to achieve such an improvement in the adhesion between polysulphide-based sealing compounds and aluminum or aluminum alloys without having to depend on the timing of the treatment of the metal surface, especially without the aluminum surface having to undergo a time-consuming treatment immediately before it is brought into contact with the sealing compound. Such a surface treatment of the metal, e.g. structural elements such as window frame profiles, in immediate connection with the use of the metallic parts, such as structural elements, will as a rule be very impractical and should be avoided.

Det er kjent å anvende silanholdige primere for aluminium i forbindelse med bruken av de nevnte tetningsmasser, og fra US-patent nr. 3 457 099 er det kjent å tilsette en Friedel-Crafts-forbindelse (AlCl^, BF^ etc) til den silanbaserte primer. Videre er det kjent å blande silan inn i selve tetningsmassen It is known to use silane-containing primers for aluminum in connection with the use of the aforementioned sealing compounds, and from US patent no. 3 457 099 it is known to add a Friedel-Crafts compound (AlCl^, BF^ etc) to the silane-based primer. Furthermore, it is known to mix silane into the sealing compound itself

("Adhesive Age" for november 1974, s. 25-27). Også fenolharpikser og polyvinylacetat er blitt foreslått som he fte formidlere mellom elastomere tetningsmasser og forskjellige substrater ("Rubber Chemistry and Technology", februar 1968, s. 149-151). Det fore-ligger i det hele tatt en mengde litteratur vedrørende organiske tetningsmasser og deres egenskaper, og det er foreslått mange forskjellige additiver og kombinasjoner av additiver til å forbedre heftfastheten mellom tetningsmassen og substratet, herunder aluminium (se f.eks. "Thioplaste", Leipzig 1971, s. 80-85). Denne ("Adhesive Age" for November 1974, pp. 25-27). Also, phenolic resins and polyvinyl acetate have been suggested as adhesive mediators between elastomeric sealants and various substrates ("Rubber Chemistry and Technology", February 1968, pp. 149-151). In general, there is a large amount of literature regarding organic sealants and their properties, and many different additives and combinations of additives have been proposed to improve the adhesive strength between the sealant and the substrate, including aluminum (see e.g. "Thioplaste", Leipzig 1971, pp. 80-85). This

litteratur viser at de tankebaner man hittil har fulgt, har gått i retning av organiske bihdemidler, som krever bruk av organiske løsningsmidler med de ofte vesentlige ulemper dette medfører. Verken praktisk eller økonomisk sett er slik materialer og for-behandlingsmåter særlig fordelaktige, men må tvert imot anses som utilfredsstillende nødløsninger på problemene. De synes heller ikke å gi gode nok resultater'rent teknisk sett når det gjelder polysulfidbaserte tetningsmasser i forbindelse med aluminium. F.eks. kan silaner hydrolyseres under innvirkning av vann, og deres primer-aktivitet går altfor hurtig tapt. literature shows that the lines of thought that have been followed so far have gone in the direction of organic binders, which require the use of organic solvents with the often significant disadvantages this entails. Neither from a practical nor an economic point of view, such materials and pre-treatment methods are particularly advantageous, but must, on the contrary, be regarded as unsatisfactory emergency solutions to the problems. They also do not seem to give good enough results from a purely technical point of view when it comes to polysulphide-based sealing compounds in connection with aluminium. E.g. silanes can be hydrolysed under the influence of water, and their primer activity is lost all too quickly.

Det ble nå funnet at en sterk og vannfast binding mellom aluminium og polysulfidmasse overraskende kan oppnås på en meget effektiv, enkel og billig måte, nemlig ved at det som primer på, aluminiumet anvendes en oppløsning av en sterkt basisk reagerende, uorganisk alkalimetallforbindeIse. It was now found that a strong and waterproof bond between aluminum and polysulphide mass can surprisingly be achieved in a very effective, simple and cheap way, namely by using a solution of a strongly alkaline reacting, inorganic alkali metal compound as a primer on the aluminium.

Som uorganisk alkalimetallforbindelse eller base anvendes fortrinnsvis et eller flere av de sterkt basisk reagerende hydroksyder av litium, natrium eller kalium; videre natriumfos-fat, kaliumfosfat; • enn videre natriumsilikat, kaliumsilikat; foretrukne uorganiske baser er også karbonater av alkalimetaller, særlig litium, natrium og kalium. As an inorganic alkali metal compound or base, one or more of the strongly alkaline reacting hydroxides of lithium, sodium or potassium are preferably used; further sodium phosphate, potassium phosphate; • furthermore sodium silicate, potassium silicate; preferred inorganic bases are also carbonates of alkali metals, especially lithium, sodium and potassium.

Som løsningsmiddel for den uorganiske base kan det i prinsippet anvendes hvilken som helst væske som i tilstrekkelig grad oppløser den uorganiske forbindelse som ønskes anvendt i primeren. Det er imidlertid en fordel ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen at vann kan anvendes som løsningsmiddel. Lavere alkoholé.r.. vil også kunne anvendes som løsningsmiddel for den uorganiske base, hvis dette ønskes, eller det anvendes blandinger av slike alkoholer og vann. Løsningsmidlets sammensetning er for øvrig ikke avgjørende, idet løsningsmidlet skal avdampes fra metalloverflaten etter primingen. Any liquid that sufficiently dissolves the inorganic compound that is desired to be used in the primer can be used as a solvent for the inorganic base. However, it is an advantage of the method according to the invention that water can be used as a solvent. Lower alcohols can also be used as a solvent for the inorganic base, if desired, or mixtures of such alcohols and water are used. The composition of the solvent is otherwise not decisive, as the solvent must evaporate from the metal surface after priming.

Det har vist seg at fremgangsmåten i følge oppfinnelsen med meget godt resultat kan anvendes i forbindelse med elektrolytisk oksydert eller kjemisk oksydert aluminium, herunder aluminiumbaserte legeringer. Det er imidlertid ikke nødvendig at metallet er gitt en slik spesiell oksydasjonsbehandling. - Aluminium vil for øvrig alltid ha en oksydisk hinne, idet metallet oksyderes av luftens•oksygen. It has been shown that the method according to the invention can be used with very good results in connection with electrolytically oxidized or chemically oxidized aluminum, including aluminum-based alloys. However, it is not necessary that the metal has been given such a special oxidation treatment. - Aluminum will also always have an oxidizing layer, as the metal is oxidized by the oxygen in the air.

Konsentrasjonen av base i primeren kan være ganske liten og er mest hensiktsmessig under 5 vekt-%, fortrinnsvis ca. The concentration of base in the primer can be quite small and is most suitable below 5% by weight, preferably approx.

1 vekt-%, men er ikke kritisk eller avgjørende tor resultatet.1% by weight, but is not critical or decisive in terms of the result.

Det vesentlige er at metallet etter priming og påfølgende tørring har et tynt sjikt av den alkaliforbindelse som primeren inne-holder. The essential thing is that, after priming and subsequent drying, the metal has a thin layer of the alkali compound that the primer contains.

Den primer som anvendes i følge oppfinnelsen, har vist seg særlig virkningsfull i forbindelse med en polysulfid-fugemasse basert på polymerkaptanpolymer. The primer used according to the invention has proven to be particularly effective in connection with a polysulphide sealant based on polymer captan polymer.

I våre dager fremstilles aluminiumprofiler, gjerne i eloksert utførelse, for anvendelse bl.a. som konstruksjonselementer for vindusrammer, hvor man som tetningsmasse overveiende anvender polysulfidmasse. Den foreliggende oppfinnelse menes å innebære et meget vesentlig teknisk fremskritt innen dette område. Den primer som anvendes i følge oppfinnelsen synes å endre aluminiumets overflatestruktur på en gunstig måte, idet metallet får et ytre molekyllag av basisk karakter ved påføringen av den uorganiske base. Det har- vist seg at man oppnår en særdeles god vedheftning mellom polysulfid-fugemasse og metallprofil, idet det basiske molekyllag synes å virke som adhesjonsfremmende middel. Nowadays, aluminum profiles are produced, preferably in an anodised version, for use in e.g. as construction elements for window frames, where polysulphide compound is predominantly used as a sealant. The present invention is believed to involve a very significant technical advance in this area. The primer used according to the invention appears to change the surface structure of the aluminum in a favorable way, as the metal acquires an outer molecular layer of a basic character when the inorganic base is applied. It has been shown that an extremely good adhesion is achieved between polysulphide sealant and metal profile, as the basic molecular layer seems to act as an adhesion-promoting agent.

Den gode vedheftning mellom aluminium og polysulfid-fugemasse er av stor praktisk betydning, ikke minst når det gjelder vindusrammer, idet disse ofte utsettes for ganske sterkt vekslende temperatur- og fuktighetsbetingelser. De polysulfid-masser som vanligvis anvendes ved slike vindusrammekonstruksjoner som skal monteres i bygningselementer og fuges mot murverk o.l., er basert på polymerkaptanpolymer (f.eks. Thiokol-LP-polymerer), som ved hjelp av en aktivator kan overgå fra flytende til fast form. The good adhesion between aluminum and polysulphide sealant is of great practical importance, not least when it comes to window frames, as these are often exposed to quite strongly changing temperature and humidity conditions. The polysulfide compounds that are usually used for such window frame constructions that are to be installed in building elements and grouted against masonry etc., are based on polymer captan polymer (e.g. Thiokol-LP polymers), which can change from liquid to solid form with the help of an activator .

Av uorganiske baser som med fordel kan anvendes i følge " oppfinnelsen, nevnes: Of the inorganic bases that can be advantageously used according to the invention, the following are mentioned:

a) Baser med hydroksylgrupper i molekylet:a) Bases with hydroxyl groups in the molecule:

LiOH, NaOH, KOH.LiOH, NaOH, KOH.

b) Fosfater av natrium og kalium, f.eks. trina triumfosfat.b) Phosphates of sodium and potassium, e.g. tri trium phosphate.

c) Silikater av natrium og kalium, f.eks. natriummetasilikat.c) Silicates of sodium and potassium, e.g. sodium metasilicate.

d) Karbonater av: Litium, natrium, kalium, f.eks. Na^O^.d) Carbonates of: Lithium, sodium, potassium, e.g. Na^O^.

I nedenstående eksempler ble det som løsningsmiddel for In the examples below, it was used as a solvent for

den uorganiske base anvendt vann, henholdsvis etylenglykol. the inorganic base used is water, respectively ethylene glycol.

EKSEMPEL 1EXAMPLE 1

Aluminiumprofiler som var elektrolytisk oksydert, ble ved romtemperatur primet ved dypping i en løsning som angitt nedenfor (vekt-%). De tre siste forsøk er tatt med til sammenligning med forsøk 1-3 i følge oppfinnelsen. Aluminum profiles that had been electrolytically oxidized were primed at room temperature by dipping in a solution as indicated below (% by weight). The last three trials are included for comparison with trials 1-3 according to the invention.

Etter 1/2 times tørretid (i luft ved 28°c) ble alumi-niumprof ilene limt til glass med en polysulfid-fugemasse, "PRC 408 P", beregnet for fremstilling av isoleringsruter. Prøvene ble deretter hensatt til herdning i 1 uke ved romtemperatur, hvoretter de.. ble lagret i vann ved 70°C i,inntil 4 uker.. Etter denne behandling ble heftfastheten mellom fugemasse og metall utprøvet. After 1/2 hour's drying time (in air at 28°c), the aluminum profiles were glued to glass with a polysulphide sealant, "PRC 408 P", intended for the production of insulating panes. The samples were then left to cure for 1 week at room temperature, after which they were stored in water at 70°C for up to 4 weeks. After this treatment, the adhesion strength between sealant and metal was tested.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

En- alum<i>niumsprofil av eloksert aluminium ble primet ved dypping i en 1 vekt-%'s vandig løsning av NaOH. Profilene ble deretter tørret på samme måte som i eksempel 1 ovenfor. Etter 2, 8, 24 timer og 7, 30 og.180 dager ble profilene pålimet glass med en polysulfid-fugemasse, "PRC 408 P", beregnet for fremstilling av isoleringsruter. Etter 1 ukes herdning ved romtemperatur ble prøvene lagret i vann ved 70°C i 4 uker, hvoretter heftfastheten ble undersøkt. Det ble i alle tilfeller konstatert kohesjonsbrudd i fugematerialet. An aluminum profile of anodized aluminum was primed by dipping in a 1% by weight aqueous solution of NaOH. The profiles were then dried in the same manner as in Example 1 above. After 2, 8, 24 hours and 7, 30 and 180 days, the profiles were glued to the glass with a polysulphide sealant, "PRC 408 P", intended for the production of insulating panes. After 1 week of curing at room temperature, the samples were stored in water at 70°C for 4 weeks, after which the adhesion strength was examined. In all cases, a failure of cohesion was found in the joint material.

EKSEMPEL 3EXAMPLE 3

Dette eksempel er som eksempel 1, forsøk 2, dog ble det istedenfor NaOH anvendt henholdsvis KOH og LiOH. I begge til-felle ble det etter 4 ukers lagring i vann ved 70°C konstatert kohesjonsbrudd ved utprøvningen av heftfastheten. This example is like example 1, experiment 2, but instead of NaOH, KOH and LiOH were used respectively. In both cases, after 4 weeks of storage in water at 70°C, a break in cohesion was found during the adhesion strength test.

EKSEMPEL 4EXAMPLE 4

Dette eksempel er som eksempel 1, forsøk 2, dog ble det istedenfor NaOH anvendt henholdsvis natriumheksametafosfat og kaliumhydrogenfosfat. Etter herdning og 4 ukers lagring i vann ved 70°C ble det i begge disse tilfeller konstatert kohesjonsbrudd i fugemassen. This example is like example 1, experiment 2, but instead of NaOH sodium hexametaphosphate and potassium hydrogen phosphate were used respectively. After curing and 4 weeks of storage in water at 70°C, in both of these cases, a loss of cohesion was found in the joint compound.

Lignende forsøk ble utført med silikater av natrium og kalium som uorganisk base. Resultatet ved utprøvningen kan be-tegnes som bra, men disse baser ble ikke funnet å være likever-dige med de ovenfor angitte hydroksyder, fosfater og karbonater. Similar experiments were carried out with silicates of sodium and potassium as the inorganic base. The result of the test can be described as good, but these bases were not found to be equivalent to the above-mentioned hydroxides, phosphates and carbonates.

Videre ble til sammenligning lignende forsøk utført med vandig ammoniakk som uorganisk base, men med dårlig resultat. Ammoniakk, som er flyktig, etterlater da heller ikke et belegg Furthermore, for comparison, similar experiments were carried out with aqueous ammonia as an inorganic base, but with poor results. Ammonia, which is volatile, does not leave a coating either

på metallet. Forsøk med ammoniumsalter ga dårlige, utilfredsstillende resultater. on the metal. Experiments with ammonium salts gave poor, unsatisfactory results.

Tilsvarende forsøk med andre metaller enn aluminium er blitt utført, men med utilfredsstillende resultater. Similar experiments with metals other than aluminum have been carried out, but with unsatisfactory results.

Lignende forsøk som i eksemplene 1-4 ovenfor ble også utført med ueloksert (ubehandlet) aluminium såvel som med kjemisk oksydert aluminium, og disse forsøk ga i det vesentlige samme gode resultater som ved anvendelse av eloksert aluminium. Similar experiments as in examples 1-4 above were also carried out with unanodized (untreated) aluminum as well as with chemically oxidized aluminum, and these experiments gave essentially the same good results as when using anodized aluminum.

Det vil av ovenstående forståes at fremgangsmåten i følge oppfinnelsen til frembringelse av en varig sterk ogsvannfast binding mellom; polysulfidraasse og aluminium er en særdeles effektiv, enkel og billig og i praksis lett gjennomførlig frem-gangsmåte-. En spesiell og meget vesentlig fordel sammenlignet med de hittil vanlige fremgangsmåter er at aluminiummetaliets over flate kan behandles ifølge oppfinnelsen på hvilket som helst tids-punkt før metallet skal bringes i kontakt med polysulfidmassen, idet den gunstige virkning av den påførte uorganiske base holder seg i meget lang tid, faktisk synes den for praktiske formål ikke å tape seg med tiden. Det- vil være innlysende for fagmannen hvilke store fordeler det ligger i dette. It will be understood from the above that the method according to the invention for producing a lasting strong and water-resistant bond between; polysulfide resin and aluminum is a particularly effective, simple and cheap and, in practice, easy-to-implement procedure. A special and very significant advantage compared to the hitherto common methods is that the surface of the aluminum metal can be treated according to the invention at any time before the metal is to be brought into contact with the polysulphide mass, as the beneficial effect of the applied inorganic base lasts for a very long time, in fact for practical purposes it does not seem to be lost with time. It will be obvious to the person skilled in the art what great advantages there are in this.

Oppfinnelsen angår således konstruksjonselementer av aluminium eller aluminiumbaserte legeringer, særlig profiler, The invention thus relates to construction elements of aluminum or aluminium-based alloys, in particular profiles,

som skal anvendes i forbindelse med en polysulfid-fugemasse, og konstruksjonselementene erkarakterisert vedat den eller de metallflater som skal komme i kontakt med polysulfid-fugemassen, er påført en<p>rimer av en sterkt basisk reagerende alkalimetallforbindelse. En særlig viktig og foretrukken utførelsesform går ut på at konstruksjonselementene har form av elektrolytisk eller kjemisk oksyderte profiler på hvilke det er påført en primer av en sterkt basisk reagerende alkalimetallforbindelse. which is to be used in connection with a polysulphide sealant, and the construction elements are characterized by the fact that the metal surface(s) that will come into contact with the polysulphide sealant have been coated with a primer of a strongly alkaline reacting alkali metal compound. A particularly important and preferred embodiment is that the structural elements have the form of electrolytically or chemically oxidized profiles to which a primer of a strongly alkaline reacting alkali metal compound has been applied.

Claims

1. Construction elements of aluminum or aluminium-based alloys, especially profiles, which are to be used in connection with a polysulphide sealant, characterized in that the metal surface(s) which are to come into contact with the polysulphide compound are coated with a primer of a strongly alkaline reacting alkali metal compound.

2. Construction elements according to claim 1, characterized in that they have the form of electrolytically or chemically oxidized profiles on which a primer of a strongly alkaline reacting alkali metal compound has been applied.