Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schmelzklebstoff, dessen Zusammenzusetzung, wie dieser verfügbar gemacht werden kann, und dessen besondere Verarbeitung. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen Schmelzklebstoff aus thermoplastischen Polymeren oder Prepoly eren oder Kunstharzen oder einem Gemisch aus diesen Stoffen oder anderen Bestandteilen, von denen zumindest ein Bestandteil chemisch reaktiv ist, sowie gegebenenfalls mit Modifizierungsmitteln wie Kunstharz, Füllstoff, Farbstoff, Weichmacher und ähnliche.

Schmelzklebstoffe sind allgemein thermoplastische Stoffe, die beim Erwärmen erweichen und in einem erhöhten Temperaturbereich, dem Erweichungsbereich, flüssig werden. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur erstarren sie wieder. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt, daß diese Schmelzklebstoffe beim Erwärmen wieder erweichen, was dann ein Nachteil ist, wenn die Klebstelle unter Wärmeeinwirkung nicht wieder lösbar sein soll, was bei den meisten Verklebungen die normale Forderung ist. Einige Schmelzklebstoffe ermöglichen deshalb nur ein Verkleben für Klebstellen, die in einem begrenzten Temperaturbereich belastbar sind.

Es gibt demgegenüber verbesserte Schmelzklebstoffe, wie beispielsweise aus der DE-OS 3236313 bekannte. Diese Schmelzklebstoffe basieren auf feuchtigkeitsvernetzenden Polyurethanen. Das bedeutet, daß zusätzlich zu der physikalischen Eigenschaft, bei Wärme zu erweichen und beim Erkalten wieder zu erhärten, eine chemische Reaktion abläuft und auch ein chemisches Vernetzen stattfindet. In diesem Schmelzklebstoff ist nur eine reaktive Komponente enthalten. Die chemische Reaktion erfolgt dadurch, daß der Klebstoff aus der Umgebung Feuchtigkeit aufnimmt und vernetzt. Dadurch verliert er nach einer gewissen Aushärtzeit seine thermoplastischen Eigenschaften. Dieser Schmelzklebstoff ist gegenüber den eingangs

genannten insofern besser, als die Klebstellen nicht mehr so temperaturabhängig sind wie bei den ursprünglichen Schmelzklebstoffen. Bereits mit diesem Schmelzklebstoff kann man begrenzt die Verarbeitungsvorteile von Schmelzklebstoffen mit den Qualitätsvorteilen von Reaktionsklebstoffen vereinigen.

Allerdings ist zur Vernetzung dieser reaktiven Schmelzklebstoffe unbedingt Feuchtigkeit erforderlich. Die praktische Anwendung ist deshalb auf solche Fälle beschränkt, in denen Feuchtigkeit nach der Applikation des Klebstoffes und dem Fügen der Teile noch auf den Klebstoff einwirken kann. Bei der Verklebung wasserdampfdichter Werkstoffe ist dies nicht, oder nicht in ausreichend sicherem Maß der Fall, so daß derartige Schmelzklebstoffe hier nicht angewandt werden können. Auf der anderen Seite ist vor der Auftragung des Klebstoffes Feuchtigkeit in jedem Falle störend. Dies gilt sowohl für den Herstellungsprozeß als auch für die Lagerung und das Aufschmelzen im Verarbeitungsgerät. Aufgrund der Feuchtigkeit in der umgebenden Atmosphäre ist daher die Lagerfähigkeit begrenzt. Nachteilig wirkt sich auch aus, daß die

Vernetzungsgeschwindigkeit nicht gesteuert werden kann, da sie abhängig vom Feuchtigkeitsangebot, der Umgebungstemperatur und der Auftragsdicke des Schmelzklebstoffes ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schmelzklebstoff mit gezielter sicherer Vernetzung verfügbar zu machen. Dadurch sollen bisher nicht dauerhafte verklebende Substrate oder Substratkombinationen mit dem neuen Klebstoffsystem verbunden werden. Eine sichere Vernetzung soll auch ohne Feuchtigkeit stattfinden. Dennoch ist eine gleichmäßige und definierbare Klebkraft zu erzeugen. Die Verklebung soll in einem großen Temperaturbereich haltbar sein. Schließlich soll der Klebstoff problemlos gelagert und transportiert werden und die Verarbeitung soll wesentlich vereinfacht werden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Schmelzklebstoff aus zumindest zwei in eine flüssige Phase schmelzbaren Komponenten besteht, von denen jede derart reaktiv ist, daß sie mit zumindest einer der anderen Komponenten chemisch reagiert. Jede Komponente wird bis zur gemeinsamen Schmelzverarbeitung von der anderen gesondert vorbereitet, transportiert,

gelagert und bereitgehalten. Erst unmittelbar vor dem Auftragen, das heißt kurz vor oder beim Schmelzen, entsteht aus den Komponenten ein Gemisch. Wesentlich ist, daß dieser Klebstoff in zumindest zwei getrennten Komponenten zur Verarbeitung verfügbar ist, wobei die Aufteilung der Mischungsbestandteile derart erfolgt, daß verschiedene reaktive Gruppen, die miteinander reagieren, vor der Verarbeitung voneinander getrennt sind. Erst am Ort der Verarbeitung wird das Gemisch gebildet und unter Erwärmung nach der üblichen "Hot elt"-Methode aufgetragen. Hierbei wird der Vorteil genutzt, daß sofort nach dem Erkalten physikalisch eine Anfangsfestigkeit der Klebstelle erzielbar ist, die ein sofortiges Weiterverarbeiten der verklebten Teile ermöglicht. Die Endfestigkeit der Klebstelle wird durch chemische Reaktion erreicht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß die chemische Vernetzungsreaktion aus den getrennt zusammengeführten Komponenten heraus erfolgt. Der Klebstoff ist nicht auf eine vorhandene Feuchtigkeit an der Klebstelle angewiesen. Dadurch können auch Substrate großflächig verklebt werden, die feuchtigkeitsundurchlässig sind, wie z.B. Metalle. Die Endfestigkeit entsteht an der Klebstelle als eine sichere chemische Reaktion, da die Komponenten für eine Vernetzung gezielt zusammengestellt sind. Während der Vernetzungsphase lassen sich aber die verklebten Teile bereits weiterverarbeiten, was den Fertigungsprozeß, in dem die Klebung verwendet wird, beschleunigt.

Bei der erfindungsgemäßen Kombination von beispielsweise NCO-Prepoly eren und Polymeren mit beispielsweise OH-Gruppen erhält man Gemische, die zur Vernetzung keine Feuchtigkeitszufuhr mehr benötigen. Man kann in vorteilhafter Weise mit solchen Kombinationen dampf- und gasdichte Materialien großflächig verkleben, ohne daß die Gefahr einer Untervernetzung wegen Feuchtigkeitsmangel in Kauf zu nehmen ist. In besonders vorteilhafter Weise lassen sich die einzelnen Komponenten wie folgt modifizieren:

Einer der Komponenten können Beschleuniger zugesetzt werden, wodurch die Vernetzungsgeschwindigkeit beeinflußt wird. Die Wahl der Komponente, der man den Beschleuniger zusetzt, kann dabei in vorteilhafter Weise so vorgenommen werden, daß die Lagerfähigkeit der Komponenten nicht beeinträchtigt wird. Adhäsionsverbessernde Zusätze, insbesondere Silane, zur Verbesserung der Keramik-, Glas- und Metallhaftung können beigemischt

sein. Die Verwendung von Silanen war bisher wegen der starken Flüchtigkeit der Silane bei der Klebstoffherstellung im Schmelzkessel nicht möglich. Sie können nunmehr der Komponente zugesetzt werden, die bei der Herstellung der geringsten Temperaturbeanspruchung unterliegt.

Den Komponenten können weiterhin Füllstoffe und/oder Farbpigmente beigemengt werden. Die Verwendung solcher Füllstoffe und Farbpigmente war bei reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffen gemäß dem Stand der Technik nur eingeschränkt möglich, da sie die Lagerfähigkeit dieses bekannten Hotmelts beeinträchtigten.

In einer der Komponenten können in besonders vorteilhafter Weise Graphit oder Ruß oder andere leitfähige Pigmente eingearbeitet werden, was zu einer leitfähigen Einstellung führt.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des reaktiven Schmelzklebstoffes werden die Komponenten in entsprechenden Gebinden abgefüllt, bis zur Verarbeitung getrennt aufbewahrt und erst kurz vor ihrer Anwendung zusammen gemischt. Dazu kann in vorteilhafter Weise ein beheizbares Rührwerk dienen, dem über Faßschmelzanlagen mit Dosierpumpen die beiden Komponenten zugeführt werden.

In besonders vorteilhafter Weise kann zur Homogenisierung der Komponenten ein beheizbarer Mischextruder herangezogen werden. Da der Mischvorgang hier bei einer höheren Viskosität erfolgen kann, ist die Compoundierung mit einem Extruder auch bei höherviskosen Materialien möglich, die mit anderen Verfahren nicht verarbeitet werden können. Es kann durch Verwendung des Mischextruders auch bei wesentlich tieferen Mischtemperaturen und in wesentlich kürzerer Zeit homogenisiert werden, was bei temperaturempfindlichen Systemen weitaus schonender für den Klebstoff ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann der Klebstoff nach dem Homogenisieren über einen Düsenkopf, der mit der Mischvorrichtung verbunden ist, direkt auf das zu verklebende Substrat aufgebracht werden.

Als besonders vorteilhaft des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist sich

die Kombination von hoher Anfangsfestigkeit mit gleichzeitig gesicherter, definierter Aushärtung des Schmelzklebstoffes, weitgehend unabhängig von Umgebungsbedingungen und den zu verklebenden Substraten. Weiterhin ist vorteilhaft die bessere Lagerbeständigkeit der einzelnen Komponenten, der verringerte Reinigungsaufwand bei der Produktion, das einfachere Handling bei der Produktion, Lagerung und Transport und insbesondere die breite Modifizierungsfähigkeit der Komponenten und somit der Klebstoffeigenschaften.

Bei Anwendung des Extruders zum Homogenisieren lassen sich auch höher molekulare Polymere verwenden. Gegenüber herkömmlichen Schmelzklebern sind bessere Kältefestigkeiten zu erwarten. Die Verarbeitungstemperatur kann im Vergleich zu den herkömmlichen Schmelzklebern niedrig gehalten werden.

Gegenüber den Einkomponenten, feuchtigkeitshärtenden Polyurethan- Schmelzklebern (gemäß DE-OS 3236313) lassen sich schwierigere Materialien, beispielsweise großflächige, dichte Materialen, verbinden oder, soweit beliebig dicke Klebefugen erforderlich sind, vernetzen diese über ihre Dicke vollständig durch.

Das folgende Beispiel erläutert die vorstehend allgemein beschriebene Erfindung anhand einer Ausführungsform mit zwei Komponenten A und B.

Der Komponente A dient ein kristallisierendes Polyurethan-Prepolymer mit 5 bis 6 Gewichtsprozent endständiger Isocyanatgruppen, hergestellt aus linearem Polyester (Hydroxylzahl 50) und 4,4 Diphenylmethandiisocyanat. Diese Komponente A (Handelsbezeichnung WI 8123) wird bis zur Verarbeitung in dicht schließenden Behältern verwahrt und transportiert.

Die Komponente B setzt sich im wesentlichen aus einem festen Epoxidharz auf Bisphenol A-Basis mit sekundären Hydroxylgruppen und einem Hydroxyl ert von ca. 0,28 (»Äquivalente pro 100 g) (Handelsbezeichnung: "Eurepox 7003") zusammen. Am Einsatzort kann erforderlichenfalls die einfach zu lagernde und zu transportierende Komponente B im Extruder plastifiziert und entgast werden. Die Komponente B kann aber auch plastifiziert in geeigneten Behältern angeliefert werden.

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Beide Komponenten A und B lassen sich in beliebigen Techniken erwärmen und mischen. Bevorzugt kann ein Extruder verwendet werden, in dessen erster Stufe die Plastifizierung der Komponente A erfolgt. Für die Mischzone des Extruders wird die Komponente B zugegeben, und in der Mischzone des Extruders werden beide Komponenten homogenisiert. Um das vorbestimmte Mischungsverhältnis der Komponenten zu gewährleisten, können die MaterialZuführungen zum Extruder mit allgemein bekannten Dosiervorrichtungen ausgestattet sein. Das Mundstück des Extruders ist heizbar und mit einem Düsenkopf ausgerüstet, über das das Schmelzklebstoff-Gemisch unmittelbar auf die zu verarbeitenden Substrate aufgebracht wird. Es kann ein kontinuierlicher oder intermittierender Klebstoffauftrag erfolgen.

Bei langen Auftragspausen läßt sich der Düsenkopf mit einer der Komponenten A oder B, die für die Reinigung allein benutzt wird, reinigen und betriebsbereit halten.

Die Vorteile der Erfindung liegen in einer Vernetzung ohne Energiezufuhr. Die Vernetzung erfolgt ohne Feuchtigkeitsaufnahme aus der Umgebung oder anderen zufälligen Reaktionspartnern. Vielmehr läßt sich eine definierte und rasche Durchhärtung erzielen. Insbesondere im Vergleich zu reinen Reaktions-Zweikomponenten-Systemen wird eine hohe Anfangsfestigkeit geboten, wie der folgende Vergleich der Scherfestigkeit einer 2 x 2 cm ² großen Holz/Holz-Verklebung bei 22" C zeigt. Die Scherfestigkeiten einer mit einem bekannten lösungsmittelfreien Zwe komponenten-Klebstoff auf Polyurethan-Basis mit einer Topfzeit von 2 min bei einem Mischungsverhältnis Binder (Handelsbezeichnung Irubbit RM 805/9) zu Härter (Handelsbezeichnung 79/21 S) von 100 : 90 beträgt:

nach 5 min < 1 N/4 cm ² nach 10 min 1 N/4 cm ² nach 15 min 12 N/4 cm ² nach 20 min > 200 N/4 cm ² .

Demgegenüber läßt sich mit dem oben beschriebenen Zweikomponenten- Schmelzkleber, in einem Mischungsverhältnis Komponente A: 55 Teile zu Komponente B: 45 Teile, folgende überlegene Scherfestigkeit nach kurzer

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Zeit erreichen:

nach 1 min 115 N/4 cm ² nach 2 min > 200 N/4 cm ² .

Gegenüber dem gemäß DE-OS 3236313 bekannten Einkomponenten- Schmelzkleber, der auf Feuchtigkeit als zweite Komponente angewiesen ist, ergibt sich eine höhere Wärmefestigkeit, wie folgender Vergleich der Scherfestigkeit einer 2 x 2 cm ² großen Metall/Metall-Verklebung bei 100" C zeigt:

a) Herkömmlicher gefüllter Schmelzkleber auf Ethylenvinylacetat-Basis

(Handelsbezeichnung "Rakoll K 570"): < 0,1 N/mm ²

b) Einkomponenten-Schmelzkleber gemäß DE-OS 3236313 : < 0,3 N/mm ²

c) Zweikomponenten-Schmelzkleber gemäß vor¬ liegendem Ausführungsbeispiel der Erfindung: 2,8 N/mm ² .

Ein zweites Beispiel betrifft ein System aus drei Komponenten zur Regulierung der Topfzeit, nämlich den Komponenten AI, A2 und B. Die Komponente AI setzt sich zusammen aus einem Isocyanat, nämlich einem Prepolymer (Handelsbezeichnung WI 8123) zu 100 Teilen. Die Komponente A2 setzt sich zusammen aus einem Isocyanat, nämlich einem Prepolymer (Handelsbezeichnung WI 8123) zu 96,5 Teilen und einem Regler (Handelsbezeichnung ZL) zu 3,5 Teilen. Der Regler ist ein stark saurer Kationenaustauscher auf der Basis Polystyrol. Die Komponente B besteht aus einem hydroxylgruppenhaltigen Epoxydharz (Handelsbezeichnung Eurepox 7003) zu 100 Teilen. Mit dieser Mischung ist eine vorteilhafte Topfzeit eingestellt.

Eine Mischung aus 55 Teilen AI mit 45 Teilen B ergibt eine Topfzeit von 1,5 Minuten.

Bei einer Mischung aus 55 Teilen A2 mit 45 Teilen B ergibt sich eine

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Topfzeit von 5 Minuten.

Das Gesamtmischungsverhältnis von A : B muß dabei stets 55 : 45 Teile bleiben. Die Komponente A kann sich dabei entweder aus AI oder A2 oder einer Mischung aus diesen beiden Komponenten zusammensetzen.

Die Topfzeit variiert dann dabei zwischen 1,5 Minuten und 5 Minuten, je nach Zusammensetzung der Komponente A.

In der beigefügten Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel mit einem Zweikomponenten-Schmelzklebstoff dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Ablaufschaubild des Verwendungsverfahrens nach dem Prinzip der Erfindung,

Fig. 2a ein schematisch vergrößerter Schnitt durch eine in Fig. 1 mit II bezeichnete Klebstelle nach der Erkaltung des Schmelzklebstoffes und

Fig. 2b eine ähnliche Darstellung nach der Vernetzung des Schmelzklebstoffes.

Wie aus Figur 1 hervorgeht, wird ein Schmelzklebstoff mit nur zwei chemisch reaktiven Komponenten A und B verarbeitet. Die Komponenten A und B werden bis zur Verarbeitung getrennt hergestellt, transportiert und bereitgestellt. Am Einsatzort wird die Komponente A im Behälter 10 und die Komponente B im Behälter 12 aufbereitet, gegebenenfalls durch Erwärmung. Hierfür ist im Behälter 10 eine Heizung 11 und im Behälter 12 eine Heizung 13 vorgesehen. Die gewünschte Dosierung erfolgt aus den Behältern 10 (für "A") und 12 (für "B") auf dem Weg einer Zuführung 14 für die Komponente A und einer Zuführung 16 für die Komponente B zu einem Mischgerät 18 mit einer Mischvorrichtung 20 und einer Heizung 22. Der in diesem Mischgerät 18 gemischte und auf Temperatur gehaltene Schmelzklebstoff wird flüssig mittels Düse 24 oder einer Reihe von Düsen 24 auf ein vorbeigeführtes Substrat aufgebracht. Das an der

°1 Verarbeitungsstelle aufbereitete warme, flüssige Schmelzklebstoffgemisch wird als gleichmäßiger Film oder Schicht 26 verteilt. Auf diese Schicht 26 wird das zweite Teil 30 so aufgebracht, daß die Substratfläche des Teils 30 benetzt wird. Beide Teile 28 und 30 werden in ihrer Lage zueinander fixiert.

In den Figuren 2a und 2b werden zwei zeitlich aufeinander folgende Zustände der Klebschicht 26 dargestellt. Die Figur 2a zeigt den Zustand der Klebschicht 26' nach der Abkühlung, wodurch physikalisch eine Anfangsfestigkeit entsteht, welche die Teile 28 und 30 in der gewünschten Verbindung zueinander hält. Die mechanische Fixierung der beiden Teile ist von diesem Zeitpunkt an nicht mehr notwendig. Die physikalische Bindung wird in Figur 2a durch die Symbole 32 in der Klebschicht 26' angedeutet. Die chemisch reaktiven Stoffe sind in diesem Zustand noch nicht vernetzt und in der Darstellung von Figur 2a durch noch unterbrochene Strichsymbole 34 angedeutet. In diesem schnell erreichbaren Zustand reicht die Anfangsbindung für eine Weiterverarbeitung der Teile 28 und 30 aus. Nur eine erneute Erwärmung könnte wieder zu einer Trennung der Teile 28 und 30 und so in die Anfangsphase führen.

Die Figur 2b stellt eine spätere Phase dar. Die reaktiven Teile der exakt dosierten und vermischten Komponenten A und B gehen nach einiger Zeit in eine irreversible chemische Vernetzung über. Dieser vernetzte Zustand 36 in der Klebschicht 26" wird in Figur 2b als durchgezogene dicke Striche dargestellt. Selbst wenn die verbundenen Teile 28 und 30 nach der chemischen Vernetzung einer Erwärmung ausgesetzt werden, bleibt die Klebverbindung fest bestehen.