RS74104A - Matirani polimerizacioni lepak - Google Patents

Abstract

Lepljenje matiranih PMMA ploča sa uobičajenim polimerizacionim lepkovima dovodi do sjajnog zalepljenog spoja, jer otvrdnuti polimerizacioni lepkovi imaju sjajnu spoljnu površinu. Čak su i spojna mesta, koje posmatrač kod zalepljenih proizvoda ne uočava, postaju tonirana. Lepak bi trebalo da posle otvrdnjavanja bude mat izgleda. Lepak ima kao osnovu polimerizacioni lepak, prvenstveno na bazi (meta)akrilata. Polimerizacionom lepku se dodaju dve razlicite vrste silicijum dioksid praha i to silicijum dioksid prah srednje veličine zrna od 1 μm do 10 μm (sredstvo za matiranje) i silicijum dioksid prah srednje velicine zrna od 10 μm do 100 μm (davač strukture).

Description

•' - : c

MATIRANI POLIMERIZACIONI LEPAK<Li>v*.]C-KaUr . -iCROEHM GMBH & CO. KG !EO<iRAu - ,19SRNemačka-■T»»»'o"32S9-442

Polje pronalska

Iz estetskih razloga, kao i zbog tehnike osvetljavanja i dizajna, ne primenjuju se često ploče od providnog stakla za nameštaj i zgrade, već površine od matiranog stakla. Matirano staklo se proizvodi peskiranjem, ecovanjem ili lepljenjem sa matiranim folijama.

I providni plastični materijali se na pogodan način mogu matirati. Jedan primer je matirani PMMA (polimetilmetaakrilat). PMMA se iz navedenih razloga može matirati kao i staklo mehanički odn. hemijski. Jedan drugi postupak je polimerizacija metil meta akrilata (MMA) izmedju matiranih staklenih ploča. Pri ekstruziji PMMA mase može se dodavanjem kuglica za rasipanje svetlosti isto ostvariti optički mat utisak. Prilikom hladjenja istopljenog materijala i sa tim povezanog skupljanja spoljne površine ostvaruju termički stabilne kuglice za rasipanje svetlosti mat struktuiranu spoljnu površinu.

Lepljenje matiranih proizvoda, a posebno proizvoda dobijenih od PMMA, doskora se moglo preduzimati samo sa polimerizacionim lepkovima.

Polimerizacioni lepkovi na osnovu polimetilmetaakrilata su poznati i komercijalizovani (videti, naprimer, EP 548 740 ili EP 675 184). Ovde se radi, naprimer, o rastvoru polimetilmeta akrilata u metilmeta akrilatu, jednom takozvanom sirupu, koji se pomoću jednog inicijatora polimerizacije polimerizuje. Kao inicijator polimerizacije se mogu koristiti starteri radikala , naprimer, jednan UV inicijator, jednan redoks inicijator ili starter radikala aktiviranog termički ili svetlošću. Lepak može, naprimer, da se umetne ujedan V žleb izmedju delova koji treba da se zalepe, gde se on polimerizuje i dovodi do posebno jakog spoja.

Komercijalizovani su, pa prema tome dostupni za analizu, višekomponentni sistemi lepkova (napr. ACRIFIX ®, ROEHM GmbH & CO. KG, D-64293 Darmstadt), kod kojih se polimetilmeta akrilat / metilmeta akrilat-sirup nalazi odvojen od inicijatora polimerizacije, naprimer, jednog aromatičnog amina i jednog benzojlperoksida. U primeni se obe komponente pomešaju, prvenstveno degazifikuju, da bi se odstranili mehurići i zatim stavljaju izmedju delova koje treba zalepiti, gde reaktivna mešavina otvrdnjava u čvrsti zalepljeni spoj. Višekomponentni sistemi lepkova mogu da sadrže dodatno katalitička jedinjenja, kao što su metalni oksidi i/ili jedinjenja koja inhibiraju reakciju, kao što su, naprimer, derivati mlečne kiseline, koji u kombinaciji sa primenjenim inicijatorom polimerizacije utiču na vreme trajanja polimerizacije i kvalitet zalepljenog spoja.

Ovakvi polimerizacioni lepkovi pogodni su za lepljenje delova, koji se sastoje od, naprimer, akril-nitril butadijen stirola (ABS), celuloznog acetat butirata (CAB), polistirola (PS), polikarbonata (PC), polivinilhlorida (PVC), stirol/d-stirol kopolimera (S/MS), nezasićenog poli estera (UP) ili drveta, a posebno za delove od PMMA.

Prevlake od matiranog PMMA sa uobičajenim polimerizacionim lepkovima dovode do suviše sjajnih mesta lepljenja, jer otvrdnuti polimerizacioni lepkovi imaju sjajnu površinu. Čak i zone ivica, koje posmatrač zalepljenih proizvoda ne treba da uoči, postaju time tonirane.

Pokušaji da se optički utisak popravi opisani su u JP 4,300,980.Tu su čestice lepka na bazi silicijuma, prečnika manjeg od 100 nm, dodate da bi otvrdnutom lepku dali mat izgled.

Zadatak pronalaska je da se lepku doda podešeni substrat za prevlačenje matiranih proizvoda.

Ovaj zadatak je rešen pronalaskom sa karakteristikama u svemu kako je to definisano nezavisnim Zahtevom. Dalje modifikacije pronalaska naznačene su u zavisnim Zahtevima.

Prema pronalasku je obezbedjen lepak, koji, posle otvrdnjavanja ima matiranu spoljnu površinu, podešenu da bude mat za proizvod koji se lepi.

Lepak je na bazi polimerizaciponog lepka, prvenstveno lepak na bazi (meta) akrilata. Ovi lepkovi se posebno koriste za lepljenje termoplastičnih plastičnih materijala.

Polimerizacnom lepku se dodaju dve različite vrste silicijum dioksida, u obliku disperznog praha.

Jednom polimerizacionom lepku se dodaje silicijum dioksid srednje veličine zrna od oko 1 um do 10 um, a prvenstve izmedju 4 i 6 ili 7 um; prihvatljiv je ijedan opseg od 1 do 8 ili 9 nm. Ovaj silicijum dioksid služi kao sredstvo za matiranje, tj. on smanjuje sjaj spoljne površine otvrdnutog lepka. Ako se izabere granulacija osetno manja od 1 um, onda ne dolazi do željenog efekta matiranja. Spoljna površina se javlja kao glatka i sjajna. Pored toga, ako se sirup lepka dodavanjem visoko disperznog silicijum dioksid praha sa srednjom veličinom zrna manjom od 1 um jako ugusti, ometa se dalja obrada.

Samo sredstvo za matiranje nije dovoljno da se ostvari utisak matiranja. Samo sredstvo za matiranje izaziva da spoljna površina otvrdnutog lepka izgleda tupa.

Jedna matirana spoljna površina ima uvek odredjenu hrapavost spoljne površine. Zbog toga se drugom polimerizacionom lepku dodaje silicijum dioksid srednje veličine zrna veće 10 um do oko 200 um. Ovaj silicijum dioksid služi kao davač strukture.

Ako se lepku doda samo davač strukture, onda se ne dobija željeni efekat matiranja. Spoljne površine otvrdnutog lepka se javljaju struktuirane kao svilenkasto sjajne. Veličina zrna davača strukture odredjuje hrapavost spoljne površine otvrdnutog lepka. Veličina zrna se može podesiti prema hrapavosti delova plastičnog materijala koji se lepe.

Ako se želi da se zalepe ploče plastičnog materijala, koje su nastale livenjem na ecovano staklo i koja pritom ima matiranu spoljnu površinu sa ipak malom hrapavošću, onda se za strukturu davača prvenstveno bira veličina zrna od 11 do 12 um ili 20 um, a posebno od 14 do 18 um.

Ako se ploče od plastičnog materijala zalepe, a koje su nastale postupkom ekstruzije i kojima su dodate kuglice za rasipanje svetlosti, koje se posle ekstruzije i otvrdnjavanja pojavljuju na spoljnoj površini, onda se bira veličine zrna davača strukture u opsegu od 25 do 100 um, a posebno od 40 do 80 um, što je podešeno hrapavosti spoljne površine usled kuglica za rasipanje svetlosti. Kao opšte pravilo važi da veličina zrna treba da odgovara dvostrukoj vrednosti srednje hrapavosti spoljne površine.

Ako se veličina zrna izabere tako velikom, nešto više od 200 um, onda spoljna površina otvrdnutog lepka ne daje više utisak matiranog, već samo utisak hrapavosti.

Lepak prema pronalasku je bezbojno providan. On je time pogodan za lepljenje svih ploča bez obzira na boju. Mesto lepljenja se podešava u svojoj boji optički prema osnovi, tj. podešava se, u datom slučaju, zalepljenim pločama od plastičnog materijala.

Zbog dizajna je takodje moguće da se lepak oboji pogodnim dodacima.

Nadalje je silicijum dioksid inertan, ne nadima se i ne peni.

Prilikom proizvodnje lepka medjusobno se mešaju pojedini dodaci sa ostalim komponentama. Takozvani sirup lepka, koji se meša, odjednom postaje viskozan. Sa druge strane dodavanjem silicijum dioksida postaje tiksotropan. Oboje doprinose tome da se pri mešanju komponenata sa mešalicom uneseni vazdušni mehurići ne mogu više nesmetano oslobadjati. Vazdušni mehurići u rastvoru lepka treba da se iz sirupa odstrane pre primene lepka , jer bi u suprotnom imali neravnomernu strukturu lepka sa puno šupljina i mehurića na spoljnoj površini spoja koji se lepi. Ovo ne deluje samo na estetski oblik pojave, već utiče i na čvrstoću lepka. Preporučuje se da se lepku doda sredstvo protiv penjenja i pomeša sa sirupom. Ovim se deluje da se nastali mehurići relativno brzo penju na spoljnu površinu sirupa lepka i tamo ostanu. Nastali sirup lepka, posle odredjenog vremena, nema više mehurića.

Često se sredstvo protiv penjenja primenjuje kao rastvarač sistema za lakove. Njihov sastav se zasniva na polimerima i polisiloksanima koji uništavaju penu. Više su pogodni kopolimerizati alkil vinil etera sa polarnim derivatima alkil vinil etra, kao što je prijavljeno u EP 0 379 166. Za polimerizacioni lepak prema pronalasku primenjuju se prvenstveno polimer koji uništava penu rastvoren u diizobutil ketonu (93% mas.) i Stodardovom sredstvu za rastvaranje (4%), pri čemu se Stodardovo sredstvo za rastvaranje Nota P primenjuje sa manje od 0,1% benzena. Jedno pogodno komercijalno sredstvo protiv penjenja ove vrste, koje se prvenstveno primenjuje, je sredstvo protiv penjenja BYK 060N, koje proizvodi BYK-CHEMIE GmbH, Wesel,

SR Nemačka. Količina sredstva protiv penjenja koja se dodaje je izmedju 0,3 i 1% mas. Preporučljivo je da se dodaje 0,8 do 1% mas.

Primena sredstva protiv penjenja dovodi do toga da se mehurići, koji nastaju prilikom mešanja sirupa kreću ka spoljnoj površini sirupa i tamo ostaju.

Pokazalo se kao dobro da se kao sredstvo za matiranje primeni pirogeni silicijum dioksid. Korišćenje istalozenog silicijum dioksida kao sredstva za matiranje izaziva laku žutu boju. Kao davač strukture mogu se koristiti oba silicijum dioksida i istalozeni silicijum dioksid i pirogeni silicijum dioksid. Ako se kao davač strukture koristi istalozeni silicijum dioksid dolazi do pojave slabe žutog tona, ali koji je toliko slab da se može tolerisati.

Svi naknadno tretirani silicijum dioksidi imaju odredjene mane. Voskovi naneti na spoljnu površinu boje lepak pri otvrdnjavanju boji žuto.

Da bi se polimerizacioni lepak još više podesio strukturi spoljne površine materijala koja se lepi, može se primeniti kombinacija od najmanje dva davača strukture različite veličine zrna.

Pokazalo se kao pogodno da polimerizacioni lepak sadrži 1-10% mas. sredstva za matiranje i 1-10 % mas. davača strukture, pri čemu sredstvo za matiranje i davač strukture zajedno iznose manje od 11 % mas. u odnosu na polimerizacioni lepak. Iznad ovog navedenog opsega postaje sirup lepka najčešće jako viskozan. Ispod navedenog opsega po pravilu je efekat matiranja mali. Preporučljivo je da se dodaje 1-5 % mas. i sredstva za matiranje i davača strukture. Kao idealno se pokazalo dodavanje obe supstance u količini od 3 % mas.

Polimerizacioni lepak se posebno može primeniti za pravljenje zalepljenog spoja najmanje jednog matiranog predmeta i jednog drugog predmeta. On je pogodan za lepljenje delova, koji se, naprimer, sastoje od akril-nitril butadijen stirola (ABS), celuloznog acetat butirata (CAB), polistirola (PS), polikarbonata (PC), polietilen terftalat glikola (PETG), polivinilhlorida (PVC), stirol/d-stirol kopolimera (S/MS), nezasićenog poliestera (UP) ili drveta, a posebno za delove od PMMA.

Nadalje će pronalazak biti bliže objašnjen primerima izvodjenja.

1. Primerizvodjenja

Kao prvi primer izvodjenja opisuje se lepak za PMMA ploče, koje su proizvedene livenjem na ecovano staklo i pri tome imaju jednu matiranu spoljnu površinu sa malom hrapavošću. Za lepak se koristi sledeće receptura. Procenti se odnose na masene procente.

Omreživač potpomaže omreživanje polimerizacionih lanaca. Regulator prigušuje polimerizaciju, tako da molekularna masa ostaje u jednom srazmenom opsegu. Svetlosna zaštita apsorbuje UV zrake i dovodi do nešto boljeg otvrdnjavanja spoljne površine

Stabilizator sprečava prevremenu polimerizaciju. Ovo treba da se desi u momentu pravljenja. Zbog toga se pre pravljenja sirupu lepka dodaje pogodni katalizator ili sredstvo za otvrdnjavanje u količini oko 3-6%, a prvenstveno 3%, i sa njime meša, sve dok više nema pojave tragova.Uobičajeni katalizator je 5 % rastvor dibenzojlperoksida u diizobutilftalatu.

Količina se može direktno izmeriti u jednoj posudi i zatim mešati. Za dispergovanje silicijum dioksid praha potreban je mešač, naprimer, sa pločom, koja ima zube i na gore i na dole. Količina se meša na oko 22 °C u trajanju od 5-10 min. sa 6-8.000 obrta u minutu.

Posle dodavanja katalizatora vreme otvrdnjavanja odn. polimerizacije iznosi oko 50 do 55 minuta. Temperatura omekšavanja, po Vicat-u, iznosi 78 °C odn. 95 °C, kada se lepak posle otvrdnjavanja od 5 časova na 80 °C temperira. Preostali sadržaj monomera iznosi 3,9 %, odn. 0,5 % posle temperiranja.

Lepljenje navedenih PMMA ploča pokazuje veoma dobru čvrstoću lepljenog spoja. U testu na opterećenje dolazi do loma zalepljenih plastičnih ploča (lom materijala), a ne do loma lepljenog spoja.

Merenje čvrstoće na kidanje prema DIN 53283 jednog sloja lepka od 1,2 mm izmedju dve PMMA ploče dalo je vrednosti od oko 40 MPa (Megapaskala), dakle znatno iznad tipičnih vrednosti od 15 MPa, koje se zahtevaju.

Merenje sjajnosti za odredjivanje koliko je površina mat, prema DIN 67530 dalo je za matirane ploče, prema ovom primeru izvodjenja, vrednost sjaja pod uglom od 20° od 0,3. Za otvrdnuti lepak dobijena je vrednost od 0,2. Lepak bez dodatka sredstva za matiranje i davača strukture imao je vrednost sjaja od 52. To znači da je ostvareno izvanredno podešavnje sjaja na zalepljenim PMMA pločama.

Merenje hrapavosti prema DIN 4768 dalo je za matirane PMMA ploče, prema ovom primeru izvodjenja, srednju dubinu neravnina od oko 13 um. Za otvrdnuti lepak dobijena je odgovarajuća vrednost od oko 8 um. Lepak bez dodatka sredstva za matiranje i davača strukture imao je dubinu neravnina od 0,15 um. I sa ove tačke gledišta ostvareno je izvanredno podešavanje karakteristika lepljenih PMMA ploča. Izvršena kvantitativna merenja dozvoljavaju optimiranje sastava lepka u cilju najboljeg podešavanja za materijal koji se lepi.

2. Primer izvodjenja

Kao drugi priumer izvodjenja opisuje se lepak za PMMA ploče, koji je proizveden postupkom ekstruzije, i kome su dodate kuglice za rasipanje svetlosti. Ploče ove vrste imaju veću hrapavost spoljnih površina.

Receptura za lepak odgovara onoj iz prvog primera izvodjenja uz jedino odstupanje stoje kao davač strukture uzet istalozeni silicijum dioksid sa srednjom veličinom zrna od 70-100 um.

Posle dodavanja katalizatora vreme otvrdnjavanja odn. polimerizacije iznosi oko 45 minuta. Temperatura omekšavanja, po Vicat-u, iznosi 77 °C, odn. 97 °C, kada se lepak posle otvrdnjavanja od 5 časova na 80 °C temperira. Preostali sadržaj monomera iznosi 4,8 %, odn. 0,7 % posle temperiranja.

Lepljenje navedenih PMMA ploča pokazuje veoma dobru čvrstoću lepljenog spoja. U testu na opterećenje dolazi opet do loma zalepljenih plastičnih ploča (lom materijala), a ne do loma lepljenog spoja.

Merenje čvrstoće na kidanje prema DIN 53283 jednog sloja lepka od 1,2 mm izmedju dve PMMA ploče dalo je vrednosti od oko 37 MPa, dakle znatno iznad tipičnih vrednosti od 15 MPa koje se zahtevaju.

Merenje sjajnosti za odredjivanje koliko je površina mat, prema DIN 67530 dalo je za matirane ploče, prema ovom primeru izvodjenja, vrednost sjaja pod uglom od 20° od 1. Za otvrdnuti lepak dobijena je vrednost od 0,6. To znači daje ostvareno izvanredno podešavnje sjaja na zalepljenim PMMA pločama.

Merenje hrapavosti prema DIN 4768 dalo je za matirane PMMA ploče, prema ovom primeru izvodjenja, srednju dubinu neravnina od oko 23 um. Za otvrdnuti lepak dobijena je odgovarajuća vrednost od oko 24 um. I sa ove tačke gledišta ostvareno je izvanredno podešavanje karakteristika lepljenih PMMA ploča.

Claims (8)

1 .Polimerizacioni lepak je sa sledećim dodacima: ir^s*««* t*te a) silicijum dioksid prahom srednje veličine zrna od 1 um do 10 um (sredstvo za matiranje); i b) silicijum dioksid prahom srednje veličine zrna od 10 nm do 200 um (davač strukture).

2. Polimerizacioni lepak, prema prethodnom Zahtevu, naznačen je time, što je sleći dodatak antipenušavac.

3. Polimerizacioni lepak, prema jednom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što je sredstvo za matiranje pirogeni silicijum dioksid.

4. Polimerizacioni lepak, prema jednom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što je kombinacija najmanje dva davača strukture različitih veličina zrna.

5. Polimerizacioni lepak, prema jednom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što se polimerizacioni lepak sastoji iz 1-10 % mas. sredstva za matiranje, i 1-10 % mas. davača strukture, pri čemu sredstvo za matiranje i davač strukture zajedno učestvuju sa manje od 11 % mas. u polimerizacionom lepku.

6. Polimerizacioni lepak, prema jednom od prethodnih Zahteva, naznačen je time, što ima kao dodatak boju.

7. Primena polimerizacionog lepka, prema jednom od prethodnih Zahteva, za dobijanje lepljenog sloja koji se sastoji od najmanje jednog matiranog predmeta i jednog drugog predmeta.

8. Primena, prema prethodnom Zahtevu, naznačena je time, što se matirani predmet bira od akril-nitril butadijen stirola (ABS), celuloznog acetat butirata (CAB), polistirola (PS), polikarbonata (PC), polietilen terftalat glikola (PETG), polivinilhlorida (PVC), stirol/d-stirol kopolimera (S/MS), nezasićenog poliestera (UP) ili drveta.