DE102009019484A1 - Adhesive composition, useful for bonding components and for detaching bonded components including e.g. metal, plastic, wood and natural or synthetic material, comprises an adhesive matrix with an expansion and a detaching material - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klebstoff-Zusammensetzung für lösbare Klebeverbindungen auf der Basis von Klebstoffmatrizes mit mindestens einem Expansionsstoff und mindestens einem Abbaureagenz. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf deren Verwendung in lösbaren Klebeverbindungen und Verfahren zum Verbinden bzw. Lösen von Klebeverbindungen in Verkehrsmitteln, insbesondere in Luftfahrzeugen.The The present invention relates to an adhesive composition for releasable adhesive joints based on adhesive matrices with at least one expansion substance and at least one degradation reagent. The invention further relates to their use in releasable Adhesive connections and methods for connecting or disconnecting of adhesive joints in means of transport, in particular in aircraft.
Insbesondere im Flugzeugbau werden zunehmend verschiedene metallische und/oder nicht-metallische Bauteile durch Verkleben miteinander verbunden, um einerseits den Produktionsprozess zu vereinfachen und um im Verhältnis zu konventionellen Niet-, Schraub- und/oder Schweißverbindungen Gewicht einzusparen. Um solche verbundenen Bauteile reparieren, austauschen, verschrotten oder recyceln zu können, müssen diese Klebeverbindungen jedoch wieder gelöst werden. Häufig gestaltet sich dieser Prozess jedoch als relativ schwierig, da die Klebeverbindungen während der Anwendungszeit eine hohe Klebkraft aufbauen und somit ein Lösen der Klebeverbindung nur unter hoher Krafteinwirkung, hohen Temperaturen oder mit Hilfe von chemischen Agenzien möglich ist, wobei die verbundenen Bauteile häufig beschädigt oder sogar zerstört werden. Lösbare Klebstoff-Zusammensetzungen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. In der Regel bestehen diese Zusammensetzungen aus einer Klebstoffmatrix (auch als Bindemittelmatrix bezeichnet) und einem darin eingebetteten Expansionsstoff. Diese Expansionsstoffe sollen zum Lösen der verbundenen Bauteile durch Energieeinbringung expandieren, um so die Klebeverbindung zu schwächen, so dass die Bauteile leichter voneinander getrennt werden können. Andere Zusammensetzungen enthalten ein Abbaureagenz, das die Klebstoffmatrix chemisch angreifen soll, so dass die Klebeverbindung schließlich getrennt werden kann.Especially In aircraft are increasingly different metallic and / or non-metallic Components joined together by gluing, on the one hand the Simplify the production process and in proportion to conventional riveting, screwing and / or welding connections Save weight. To repair such connected components, exchange, scrap or recycle However, these bonds are released again. Often designed However, this process is relatively difficult, since the adhesive joints Build up a high bond strength during the application time and thus a release of the adhesive bond only under high force, high temperatures or with the help of chemical agents possible is, with the connected components often damaged or even destroyed. Detachable adhesive compositions are known in different embodiments. In As a rule, these compositions consist of an adhesive matrix (also referred to as a binder matrix) and an expansion substance embedded therein. These expansion substances are said to release the associated Expand components by energy input, so as to the adhesive bond weaken, making the components more easily separated can be. Other compositions contain a degradation reagent, which should chemically attack the adhesive matrix so that the adhesive bond finally can be separated.
Die
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Das Lösen solcher Klebeverbindungen erweist sich jedoch häufig aufgrund der Vernetzungsdichte des ausgehärteten Klebstoffes als schwierig, da diese einen chemischen Angriff durch Abbaureagenzien in der Klebstoffmatrix erschwert. Des Weiteren erschwert eine hohe Vernetzungsdichte des Klebstoffes auch eine Expansion von in der Klebstoffschicht enthaltenen Expansionsstoffen, so dass die Klebeverbindung auch hier nur gering geschwächt wird und ein Lösen der verbundenen Bauteile nur mit einer zusätzlichen zum Teil erheblichen mechanischen Kraft möglich ist. Um eine solche mechanische Kraft zu vermeiden, werden alternativ teilweise sehr hohe Mengen an Expansionsstoffen bzw. Abbaureagenzien, bezogen auf die Klebstoffmenge, verwendet. Auch für sehr zähe Klebstoffe wie Polyurethan-Klebstoffe ist meist eine große Menge an darin eingebetteten Expansionsstoffen erforderlich, um überhaupt eine ausreichende Schwächung der Klebeverbindung und somit eine Trennung von Bauteilen erzielen zu können. Für lösbare Hochleistungsklebstoffe ist die Verwendung von Expansionsstoffen daher oft gänzlich ungeeignet. Zusätzlich müssen die Oberflächen von verbundenen Bauteilen nach einer entsprechenden Trennung meist noch chemisch oder mechanisch gereinigt werden, um darauf verbliebene Klebstoffrückstände vollständig zu entfernen.The Solving such adhesive joints proves, however, often due to the crosslink density of the cured adhesive as difficult as this is a chemical attack by degradation reagents difficult in the adhesive matrix. Furthermore, a high level makes it difficult Crosslinking density of the adhesive also has an expansion of in the Adhesive layer contained expansion materials, so that the adhesive bond here is weakened only slightly and a release the connected components only with an additional to Part considerable mechanical force is possible. To one alternatively, to avoid such mechanical force will become partial very high amounts of expansion substances or degradation reagents, based on the amount of adhesive used. Also for very tough Adhesives like polyurethane adhesives is usually a big one Amount of expansion agents embedded in it needed to ever a sufficient weakening of the adhesive bond and thus to achieve a separation of components. For High performance soluble adhesives is the use of Therefore expansion materials often completely unsuitable. additionally need the surfaces of connected components after a suitable separation usually still chemically or mechanically be cleaned, on remaining adhesive residue completely remove.
Daher besteht nach wie vor zur Herstellung lösbarer Klebeverbindungen ein Bedarf an Klebstoff-Zusammensetzungen, die während der Anwendungszeit in Klebeverbindungen eine ausreichende Klebkraft entwickeln, aber gleichzeitig bei Bedarf möglichst ohne Rückstände leicht zu lösen sind.Therefore still exists for the production of releasable adhesive bonds a need for adhesive compositions that during the application time in adhesive joints sufficient adhesion develop, but at the same time if necessary without any Residues are easy to solve.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, Klebstoff-Zusammensetzungen für lösbare Klebeverbindungen bereit zu stellen, die während der Anwendungszeit eine ausreichende Klebkraft aufweisen, die aber bei Bedarf leicht gelöst werden können, vorzugsweise ohne die verbundenen Bauteile zu beschädigen oder zu zerstören. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass die Klebstoffschichten, umfassend eine erfindungsgemäße Klebstoff-Zusammensetzung, nach dem Lösen leicht ohne Klebstoffrückstände von den Bauteilen entfernt werden können. Eine zusätzliche Aufgabe besteht darin, dass diese Klebstoff-Zusammensetzungen leicht aufzutragen sind und in der ausgehärteten Form eine ausreichende chemische und thermische Beständigkeit aufweisen.It is therefore an object of the present invention to provide adhesive compositions for releasable adhesive bonds which have sufficient bond strength during the time of use, but which can be readily released as needed, preferably without damaging or destroying the bonded components. A further object is that the adhesive layers, comprising an adhesive composition according to the invention, can be easily removed from the components after dissolution after dissolution without adhesive residues. An additional object is that these adhesive compositions are easy to apply and in the cured form have sufficient chemical and thermal resistance.
Die Lösung der genannten und weiterer Aufgaben ergibt sich aus den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich durch deren Kombination mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.The Solving the above and other tasks arises from the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments result from their Combination with the features of the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Klebstoff-Zusammensetzungen bereit gestellt, in der ein Expansionsstoff gemeinsam mit einem Abbaureagenz in eine Klebstoffmatrix eingebettet ist. Hierbei können die Partikel des Abbaureagenzes mindestens teilweise verkapselt sein. Diese Klebstoff-Zusammensetzungen können auf beliebige zu verbindende Oberflächen von Bauteilen, insbesondere bei Anwendungen in der Luftfahrtindustrie, aufgetragen werden.According to one Aspect of the present invention are adhesive compositions provided in an expansion fabric together with a Removal reagent is embedded in an adhesive matrix. Here you can the particles of the degradation reagent are at least partially encapsulated be. These adhesive compositions can be added to any connecting surfaces of components, especially in Applications in the aviation industry, be applied.
Im Unterschied zum Stand der Technik umfassen die erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen für lösbare Klebeverbindungen eine Klebstoffmatrix und einem darin eingebetteten Expansionsstoff und ein Abbaureagenz.in the Difference to the prior art include the inventive Adhesive compositions for releasable adhesive bonds an adhesive matrix and an expansion substance embedded therein and a degradation reagent.
Durch die gemeinsame Verwendung von einem Expansionsstoff und einem Abbaureagenz weisen die erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen eine Reihe verbesserter Eigenschaften auf. Zunächst ist festzuhalten, dass das Lösen von Klebeverbindungen, umfassend die erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen, ohne Beschädigung oder Zerstörung von verbundenen Bauteilen bzw. derer Oberflächen erfolgen kann. Ferner kann das Lösen dieser Klebeverbindungen ohne Klebstoffrückstände auf den Oberflächen der gelösten Bauteile erfolgen. Des Weiteren ist die einzubringende Energiemenge zum Lösen der Klebeverbindungen im Vergleich zu herkömmlichen Klebstoff-Zusammensetzungen in Klebeverbindungen reduziert. Ferner weisen die Klebstoff-Zusammensetzungen hervorragende Klebeeigenschaften auf. Diese hervorragenden Klebeeigenschaften spiegeln sich unter anderem in einer verlängerten Haltbarkeit und Anwendungsdauer wieder, wobei die Klebkraft auch mit zunehmender Dauer der Anwendung konstant bleibt und so ein frühzeitiges Lösen von entsprechend verbundenen Bauteilen vermieden wird. Des Weiteren zeigen die erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen auch eine geringere Beeinträchtigung der Klebstoffkennwerte als herkömmliche Klebstoff-Zusammensetzungen.By the joint use of an expansion substance and a degradation reagent have the adhesive compositions according to the invention a number of improved features. First is to note that the release of adhesive joints, comprising the adhesive compositions according to the invention, without damage or destruction of connected Components or their surfaces can be done. Further can solve these adhesive joints without adhesive residue take place on the surfaces of the dissolved components. Furthermore, the amount of energy to be introduced is to release the adhesive bonds compared to conventional adhesive compositions reduced in adhesive bonds. Furthermore, the adhesive compositions excellent adhesive properties. These excellent adhesive properties reflected, among other things in an extended shelf life and application time again, the bond strength with increasing Duration of application remains constant and so early Loosening of correspondingly connected components avoided becomes. Furthermore, the inventive show Adhesive compositions also have less impairment the adhesive characteristics as conventional adhesive compositions.
Als Klebstoffmatrix (auch als Bindemittelmatrix bezeichnet) der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen können solche Matrizen verwendet werden, die üblicherweise in industriellen Anwendungen und insbesondere der Luftfahrtechnik verwendet werden. Die Klebstoffmatrix kann dabei nach ihren Eigenschaften ausgewählt werden, um z. B. die Klebkraft, Temperaturwiderstand bei hohen oder niedrigen Temperaturen, Verformbarkeit, Elastizität, Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, Chemikalien und mechanischen Belastungen zu verändern.When Adhesive matrix (also referred to as binder matrix) of the invention Adhesive compositions can use such matrices which are commonly used in industrial applications and in particular of aeronautical engineering. The adhesive matrix can be selected according to their properties, to z. As the bond strength, temperature resistance at high or low Temperatures, deformability, elasticity, resistance against moisture, chemicals and mechanical stress to change.
In einigen Ausführungsformen sind physikalisch abbindende Klebstoffe verwendbar. Dazu gehören Schmelzklebstoffe, lösemittelhaltige Nassklebstoffe, Kontakt- und Dispersionsklebstoffe, wasserbasierte Klebstoffe sowie Plastisole. Bevorzugt sind hierbei Klebstoffmatrizen auf der Basis von Ethylen-Vinylacetatcopolymeren, Polybutenen, Styrol-Isopren-Styrol- bzw. Styrol-Butadien-Styrolcopolymeren, thermoplastischen Elastomeren, amorphen Polyolefinen, linearen, thermoplastischen Polyurethanen, Copolyester, Polyamidharzen, Polyamid/EVA-Copolymeren, Polyaminoamiden auf Basis von Dimerfettsäuren, Polyester- und Polyetheramiden oder Mischungen davon.In Some embodiments are physically setting Adhesives usable. These include hotmelt adhesives, solvent-based wet adhesives, contact and dispersion adhesives, water-based adhesives and plastisols. Preference is given here Adhesive matrices based on ethylene-vinyl acetate copolymers, Polybutenes, styrene-isoprene-styrene or styrene-butadiene-styrene copolymers, thermoplastic elastomers, amorphous polyolefins, linear, thermoplastic polyurethanes, copolyesters, polyamide resins, polyamide / EVA copolymers, Polyaminoamides based on dimer fatty acids, polyester and polyetheramides or mixtures thereof.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind Reaktionsklebstoffe wie Polymerisationsklebstoffe, Polyadditionsklebstoffe und Polykondensationsklebstoffe als Klebstoffmatrix verwendbar. Dazu gehören Acrylatklebstoffe, wie z. B. Cyanacrylat-Klebstoffe oder Methylmethacrylat-Klebstoffe, anaerob härtende Klebstoffe, ungesättigte Polyester-Harze, strahlenhärtende Klebstoffe, Phenolformaldehyd-Klebstoffe, Silikon-Klebstoffe, silanvernetzende Polymer-Klebstoffe, Polyimid-Klebstoffe, Epoxidharz-Klebstoffe und Polyurethan-Klebstoffe.In Further preferred embodiments are reaction adhesives such as polymerization adhesives, polyaddition adhesives and polycondensation adhesives usable as adhesive matrix. These include acrylate adhesives, such as As cyanoacrylate adhesives or methyl methacrylate adhesives, anaerobic curing adhesives, unsaturated polyester resins, Radiation-curing adhesives, phenol-formaldehyde adhesives, Silicone adhesives, silane-crosslinking polymer adhesives, polyimide adhesives, Epoxy adhesives and polyurethane adhesives.
Unter einem einkomponentigen Klebstoff werden dabei Klebstoffzusammensetzungen verstanden, die sowohl entsprechende Klebstoffmonomere als auch Härter enthalten, wobei der Klebstoff durch eine Veränderung der Umgebungsbedingungen aushärtet. Dies kann beispielsweise durch eine Temperaturerhöhung, Zutritt von Luftfeuchtigkeit, Ausschluss von Luftsauerstoff oder Kontakt mit der Substratoberfläche geschehen. Im Gegensatz dazu werden unter zweikomponentigen Klebstoffen solche Klebstoffzusammensetzungen verstanden, bei denen die entsprechenden Klebstoffmonomere und der Härter getrennt aufbewahrt werden und erst vor der Applikation im korrekten Verhältnis intensiv vermischt werden. Mit dem Kontakt von Klebstoffmonomeren und Härter startet die chemische Reaktion zum Klebstoffpolymer.Under a one-component adhesive thereby adhesive compositions understood that both corresponding adhesive monomers as well Contain hardener, the glue being changed by a change the ambient conditions hardens. This can be, for example by a temperature increase, access of humidity, exclusion of atmospheric oxygen or contact with the substrate surface happen. In contrast, under two-component adhesives Such adhesive compositions understood in which the corresponding Adhesive monomers and the hardener are stored separately and intensive before the application in the correct ratio be mixed. With the contact of adhesive monomers and hardener starts the chemical reaction to the adhesive polymer.
Besonders bevorzugt sind hierbei Klebstoffmatrizen auf der Basis ein- bzw. zweikomponentiger Polyurethane, ein- oder zweikomponentiger Polyepoxide, ein- bzw. zweikomponentiger Silikonpolymere, silanmodifizierte Polymere und (Meth)acrylat- und Cyanacrylat-funktionelle Reaktionskleber oder Mischungen davon.Especially Preference is given here adhesive matrices on the basis or two-component polyurethanes, one- or two-component polyepoxides, one- or two-component silicone polymers, silane-modified polymers and (meth) acrylate and cyanoacrylate functional reactive adhesives or mixtures thereof.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe, sowie ein- oder zweikomponentige Polyurethan-Klebstoffe und ein- oder zweikomponentige Acrylat-Klebstoffe, wie z. B. Methylmethacrylat-Klebstoffe oder Cyanacrylat-Klebstoffe als Klebstoffmatrix. Des Weiteren kann jede Klebstoffmatrix, die eine ausreichende einheitliche Mischung mit dem Expansionsstoff und Abbaureagenz bildet, für die vorliegende Erfindung verwendet werden.Especially preferred embodiments of the present invention include one- or two-component polyepoxide adhesives, as well one- or two-component polyurethane adhesives and on or two-component acrylate adhesives, such as. As methyl methacrylate adhesives or cyanoacrylate adhesives as adhesive matrix. Furthermore, can any adhesive matrix that has a sufficient uniform mix forms with the expansion substance and degradation reagent for which present invention can be used.
Die Klebstoffmatrix der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen kann in einer Menge von 50 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 65 bis 99 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einer Menge von 80 bis 99 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung, vorliegen.The Adhesive matrix of the adhesive compositions according to the invention may in an amount of 50 to 99 wt .-%, preferably in one Amount of 65 to 99 wt .-% and most preferably in an amount from 80 to 99 wt .-%, each based on the total weight of Adhesive composition, present.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen bevorzugte Gruppe von Expansionsstoffen umfasst solche, die bei der Einbringung einer ausreichenden Energiemenge expandieren. Als Expansionsstoff werden dabei insbesondere solche Stoffe bezeichnet, die bei der Einbringung von Wärmeenergie in der Klebstoffmatrix ausreichend expandieren, um zu einer Schwächung von entsprechenden Klebeverbindungen zu führen. Darunter werden solche Expansionsstoffe verstanden, die sich bei der Einbringung von Energie zersetzen und dabei Gase wie beispielsweise Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid bilden und somit zu einer Ausdehnung des Expansionsstoffes führen. Darunter werden aber auch solche Expansionsstoffe verstanden, die zusätzliche Stoffe einschließen, die durch das Einbringen von Energie unzersetzt verdampfen und somit ebenfalls zu einer Ausdehnung des Expansionsstoffes führen. Diese freigesetzten Dämpfe können den Expansionsstoff wiederum chemisch angreifen und unter Freisetzung von Gasen zu einer weiteren Ausdehnung des Expansionsstoffes führen.The for the preparation of the adhesive compositions according to the invention preferred group of expansion materials include those that are included in expand the introduction of a sufficient amount of energy. When Expansionsstoff are referred to in particular such substances, in the introduction of heat energy in the adhesive matrix expand sufficiently to weaken corresponding ones To lead adhesive bonds. These include such expansion substances understood that decompose in the introduction of energy and while gases such as nitrogen or carbon dioxide form and thus lead to an expansion of the expansion substance. But this also means such expansion substances that include additional substances that are introduced by the introduction of energy undecomposed evaporate and thus also to an expansion of the expansion substance. These released vapors in turn can chemically attack the expansion substance and with the release of gases to a further expansion of the Lead expansion substance.
Die Einbringung von Energie kann prinzipiell durch jede Form von Energie, beispielsweise mittels erhöhter Temperatur oder induktiv durch den Einsatz eines elektrischen Feldes, magnetischen Feldes, elektromagnetischen Feldes, elektrischen Wechselfeldes, magnetischen Wechselfeldes oder elektromagnetischen Wechselfeldes, sowie mittels IR-, UV- oder Mikrowellenenergie erfolgen. Des Weiteren sind solche Expansionsstoffe bevorzugt, die erst bei Temperaturen oberhalb der Gebrauchstemperatur des Klebstoffes expandieren. Ferner sollten die Expansionsstoffe vorzugsweise nicht toxisch sein und/oder eine schlechte Löslichkeit in der Klebstoffmatrix aufweisen.The The introduction of energy can in principle be effected by any form of energy, for example by means of elevated temperature or inductive through the use of an electric field, magnetic field, electromagnetic Field, alternating electric field, alternating magnetic field or alternating electromagnetic field, as well as by means of IR, UV or microwave energy respectively. Furthermore, such expansion substances are preferred which only at temperatures above the service temperature of the adhesive expand. Furthermore, the expansion materials should preferably not be toxic and / or be poor in solubility Have adhesive matrix.
Der erfindungsgemäße Expansionsstoff wird so in der Klebstoffmatrix verteilt, dass sich dieser vorzugsweise an den Stellen befindet, an denen seine Wirkung erforderlich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Expansionsstoff möglichst homogen in der Klebstoffmatrix verteilt, um beim Einbringen einer ausreichenden Energiemenge zum Lösen der Klebeverbindung eine möglichst gleichmäßige Schwächung der Klebeverbindung zu erzielen. In einer weiteren Ausführungsform kann es jedoch vorteilhaft sein, dass der Expansionsstoff ungleichmäßig in der Klebstoffschicht verteilt ist, um so beim Einbringen einer ausreichenden Energiemenge zum Lösen der Klebeverbindung eine partielle und/oder örtlich begrenzte Schwächung dieser Klebeverbindung zu erzielen.Of the Inventive expansion material is so in the Adhesive matrix distributed, that this preferably in the places where its action is needed. In a preferred Embodiment, the expansion substance is possible homogeneously distributed in the adhesive matrix in order to introduce a sufficient amount of energy to release the adhesive bond a uniform as possible weakening to achieve the adhesive bond. In a further embodiment However, it may be advantageous that the expansion substance in nonuniform the adhesive layer is distributed so as to introduce sufficient Amount of energy to release the adhesive bond a partial and / or localized weakening of this adhesive bond to achieve.
Besonders geeignet als Expansionsstoff der vorliegenden Erfindung sind alle natürlichen, halbsynthetischen und synthetischen Materialien, insbesondere anorganische und/oder organische Expansionsstoffe, die unter den eingesetzten Bedingungen eine ausreichende Expansion zeigen, um eine Klebeverbindung zu lösen.Especially suitable as the expansion substance of the present invention are all natural, semi-synthetic and synthetic materials, in particular inorganic and / or organic expansion substances, which under the conditions used sufficient expansion show to solve an adhesive bond.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Expansionsstoffe verwendbaren anorganischen und/oder organischen Materialien umfassen in bestimmten Ausführungsformen schäumbare Stoffe, Treibmittel und intumeszente Stoffe. Intumeszente Stoffe sind Materialien, die unter Hitzeeinwirkung einer Volumenzunahme und/oder einer Dichteabnahme unterliegen.The for the preparation of the expansion materials according to the invention usable inorganic and / or organic materials In certain embodiments, foamable materials, blowing agents and intumescent substances. Intumescent substances are materials that under the influence of heat of an increase in volume and / or a decrease in density subject.
In einer Ausführungsform ist der organische Expansionsstoff beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Azoisobutyronitril (AIBN), Azodicarbonamid (ADC), Dinitrosopentamethylentramine (DPT), Benzensulfonylhydrazid, N,N'-dinitroso-N,N'-dimethylterephthalamid, p,p-Oxy-bis-benzensulfonylhydrazid (OBSH), p-Toluolsulfonylhydrazid (TSH), 5-Phenyltetrazol (5-PT), Sulfonylsemicarbazide wie z. B. p-Toluolsulfonylsemicarbazid (PTSS) oder Mischungen daraus. Diese Gruppe organischer Expansionsstoffe zersetzt sich bei einer ausreichenden Energieeinbringung vorzugsweise unter Bildung von Stickstoff und/oder flüchtigen Kohlenwasserstoffen bzw. Kohlenstoffdioxid, die zu einer Expansion des Expansionsstoffes und so zu einer Schwächung der Klebeverbindung führt.In One embodiment is the organic expansion substance for example, selected from the group consisting of Azoisobutyronitrile (AIBN), azodicarbonamide (ADC), dinitrosopentamethylenetramine (DPT), benzenesulfonylhydrazide, N, N'-dinitroso-N, N'-dimethylterephthalamide, p, p-oxy-bis-benzenesulfonylhydrazide (OBSH), p-toluenesulfonyl hydrazide (TSH), 5-phenyltetrazole (5-PT), sulfonyl semicarbazides such. B. p-toluenesulfonyl semicarbazide (PTSS) or mixtures thereof. These Group of organic expansion substances decomposes if sufficient Energy input preferably to form nitrogen and / or volatile hydrocarbons or carbon dioxide, which leads to an expansion of the expansion substance and thus to a weakening of the Adhesive connection leads.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Expansionsstoffe verwendbaren Stoffe anorganische Expansionsstoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus expandierbaren Graphiten (EG), Glimmer, Vermiculit, Hydrotalkit oder Mischungen daraus. Diese Gruppe der anorganischen Expansionsstoffe schließt vorzugsweise zusätzliche Reagenzien, wie z. B. Säuren ein, die durch das Einbringen von Energie unzersetzt verdampfen, und so zu einer Ausdehnung des Expansionsstoffes führen. Des Weiteren können die freigesetzten Säuredämpfe, aber auch die flüssige Säure, insbesondere bei erhöhter Temperatur, den eingeschlossenen Expansionsstoff chemisch angreifen und unter Freisetzung von Gasen zu einer weiteren Ausdehnung des Expansionsstoffes führen.In a further embodiment, the substances which can be used for the production of the expansion materials according to the invention comprise inorganic expansion substances selected from the group consisting of expandable graphites (EG), mica, vermiculite, hydrotalcite or mixtures thereof. This group of inorganic expansion materials preferably includes additional reagents, such as. As acids, which evaporate by the introduction of energy undecomposed, and thus lead to an expansion of the expansion substance. Furthermore, the liberated acid vapors, but also the liquid acid, especially at elevated temperature, chemically attack the enclosed expansion substance and lead to the release of gases to a further expansion of the expansion substance.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Azodicarbonamid (ADC) als erfindungsgemäßen organischen Expansionsstoff. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst expandierbare Graphite (EG) als erfindungsgemäßen anorganischen Expansionsstoff. Weitere Ausführungsformen umfassen Mischungen aus den oben genannten anorganischen und organischen Expansionsstoffen.A preferred embodiment of the present invention Azodicarbonamide (ADC) as organic according to the invention Expansion fabric. Another preferred embodiment The present invention includes expandable graphites (EG) as Inventive inorganic expansion substance. Other embodiments include mixtures of the above said inorganic and organic expansion materials.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein- oder zweikomponentige Polyurethan-Klebstoffe als Klebstoffmatrix und Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe als Klebstoffmatrix und Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Acrylat-Klebstoffe als Klebstoffmatrix und Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff. Ferner umfasst eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein- oder zweikomponentige Polyurethan-Klebstoffe als Klebstoffmatrix und expandierbare Graphite (EG) als anorganischen Expansionsstoff. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe als Klebstoffmatrix und expandierbare Graphite (EG) als anorganischen Expansionsstoff. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Acrylat-Klebstoffe als Klebstoffmatrix und expandierbare Graphite (EG) als anorganischen Expansionsstoff.Especially preferred embodiments of the present invention include one- or two-component polyurethane adhesives as adhesive matrix and azodicarbonamide (ADC) as organic expansion agent. A another particularly preferred embodiment of the present invention Invention includes one or two component polyepoxide adhesives as an adhesive matrix and azodicarbonamide (ADC) as an organic expansion substance. Another particularly preferred embodiment of the present invention Invention includes one- or two-component acrylate adhesives as an adhesive matrix and azodicarbonamide (ADC) as an organic expansion substance. Further includes a particularly preferred embodiment of the present invention Invention one- or two-component polyurethane adhesives as Adhesive matrix and expandable graphites (EG) as inorganic Expansion fabric. Another particularly preferred embodiment of the present invention comprises one or two component polyepoxide adhesives as an adhesive matrix and expandable graphites (EG) as inorganic Expansion fabric. Another particularly preferred embodiment The present invention encompasses one- or two-component acrylate adhesives as an adhesive matrix and expandable graphites (EG) as inorganic Expansion fabric.
Der Gehalt an dem erfindungsgemäß verwendeten mindestens einem Expansionsstoff kann in einem weiten Bereich variieren, sollte aber in einem Bereich liegen, in dem noch eine ausreichende Klebkraft in einer Klebeverbindung erzielt wird. In einigen Ausführungsformen sollte der Mengenanteil des Expansionsstoffes daher höchstens 45 Gew.-% betragen, noch bevorzugter höchstens 30 Gew.-% und am meisten bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung.Of the Content of the invention used at least An expansion substance may vary within a wide range but lie in an area in which there is still sufficient adhesive power achieved in an adhesive bond. In some embodiments Therefore, the amount of the expansion substance should be at most 45% by weight, more preferably at most 30% by weight and most preferably at most 15% by weight, each based on the total weight of the adhesive composition.
Der Expansionsstoff sollte außerdem in einer Menge hinzugegeben werden, die eine ausreichende Expansion nach Einbringung von Energie zum Lösen der Klebeverbindung gewährleistet. Bevorzugterweise liegt daher der Mengenanteil des Expansionsstoffes in einem Mengenbereich von mindestens 1 Gew.-%, vorzugsweise in einem Mengenbereich von mindestens 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einem Mengenbereich von mindestens 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung.Of the Expansion material should also be added in quantity be that sufficient expansion after energy injection guaranteed to release the adhesive bond. preferably, Therefore, the proportion of the expansion substance in a tonnage range of at least 1% by weight, preferably in a range of at least 5% by weight and most preferably in a tonnage range of at least 10 wt .-%, each based on the total weight of the adhesive composition.
Bestimmte Ausführungsformen umfassen daher vorzugsweise 1 bis 45 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 30 Gew.-% und am meisten bevorzugt 10 bis 15 Gew.-% des Expansionsstoffes, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung.Certain Embodiments therefore preferably include 1 to 45 Wt .-%, more preferably 5 to 30 wt .-% and most preferably 10 to 15 wt .-% of the expansion substance, each based on the Total weight of the adhesive composition.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäß verwendete Expansionsstoff bei Temperaturen beständig, die üblicherweise beim Aushärten von Klebstoff-Zusammensetzungen in Klebeverbindungen auftreten. Ferner sollte der Expansionsstoff so gewählt werden, dass die verbundenen/verklebten Bauteile bei Anwendungsbedingungen, die üblicherweise in der Luftfahrtechnik auftreten, eine ausreichende Beständigkeit aufweisen.Preferably is the expansion substance used in the invention Resistant to temperatures that commonly occur during curing of adhesive compositions in adhesive bonds. Furthermore, the expansion substance should be chosen so that the bonded components under application conditions commonly used in of aeronautical engineering, a sufficient resistance exhibit.
In bestimmten Ausführungsformen weist der Expansionsstoff eine thermische Beständigkeit bei einer Temperatur von etwa 180°C für etwa 2 Stunden auf, noch bevorzugter bei einer Temperatur von etwa 190°C für etwa 2 Stunden und am meisten bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 200°C für etwa 2 Stunden. Insbesondere weist der Expansionsstoff eine thermische Beständigkeit bis zu einer Temperatur von etwa 180°C für eine Dauer von 2 Stunden auf.In certain embodiments, the expansion substance a thermal resistance at a temperature of about 180 ° C for about 2 hours, more preferably at a temperature of about 190 ° C for about 2 Hours and most preferably at a temperature of about 200 ° C for about 2 hours. In particular, the expansion substance a thermal resistance up to a temperature of about 180 ° C for a period of 2 hours.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Expansionsstoff eine dauernde thermische Stabilität in einem Anwendungsbereich auf, der üblicherweise in der Luftfahrttechnik auftritt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Expansionsstoff daher eine dauernde thermische Stabilität bis zu einer Temperatur von 100°C auf, noch bevorzugter bis zu einer Temperatur von 120°C und am meisten bevorzugt bis zu einer Temperatur von 140°C. Der Expansionsstoff der vorliegenden Erfindung weist außerdem eine ausreichende Stabilität bei niedrigen Temperaturen auf, vorzugsweise bis zu einer Temperatur von –50°C, noch bevorzugter bis zu einer Temperatur von –75°C und am meisten bevorzugt bis zu einer Temperatur von –100°C.In Another preferred embodiment of the present invention Invention, the expansion substance has a lasting thermal stability in a field of application that is commonly used in aeronautical engineering occurs. In a particularly preferred embodiment indicates the expansion substance according to the invention therefore a lasting thermal stability up to a temperature from 100 ° C, more preferably to a temperature from 120 ° C, and most preferably up to a temperature of 140 ° C. The expansion substance of the present invention has In addition, sufficient stability at low Temperatures, preferably up to a temperature of -50 ° C, more preferably up to a temperature of -75 ° C and most preferably up to a temperature of -100 ° C.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen daher eine dauernde Stabilität in einem Temperaturbereich von –50°C bis 100°C auf, noch bevorzugter in einem Bereich von –75°C bis 120°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich von –100°C bis 140°C.Certain Embodiments of the present invention therefore have a lasting stability in a temperature range of -50 ° C to 100 ° C, more preferably within a range of -75 ° C to 120 ° C and most preferably in a range of -100 ° C up to 140 ° C.
Die Expansionsstoffe können in partikulärer Form vorliegen, wobei diese im Allgemeinen eine mittlere Partikelgröße von < 1 mm, bevorzugt eine mittlere Partikelgröße von < 500 μm, noch bevorzugter eine Partikelgröße von < 250 μm und am meisten bevorzugt eine mittlere Partikelgröße von < 100 μm aufweisen. Die durchschnittliche Partikelgröße sollte jedoch geringer sein als die Schichtdicke der Klebstoffschicht der ausgehärteten Klebstoff-Zusammensetzung. Vorzugsweise weisen die Expansionsstoffe eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 100 μm und besonders bevorzugt zwischen 2 und 50 μm auf.The expansion substances can be in particulate In general, they have a mean particle size of <1 mm, preferably an average particle size of <500 μm, more preferably a particle size of <250 μm and most preferably an average particle size of <100 μm. However, the average particle size should be less than the layer thickness of the adhesive layer of the cured adhesive composition. Preferably, the expansion agents have an average particle size of 1 to 100 microns and more preferably between 2 and 50 microns.
Als weiteren Bestandteil umfasst die erfindungsgemäße Klebstoff-Zusammensetzung mindestens ein Abbaureagenz. Unter Abbaureagenzien werden dabei solche Stoffe verstanden, die durch Energieeinbringung aktivierbar sind, so dass infolge einer chemischen Reaktion mit der Klebstoffmatrix eine starke Veränderung der Molmasse und/oder Vernetzungsdichte der Klebstoffmatrix erfolgt und zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit des Klebstoffes führt. Die Hauptaufgabe des Abbaureagenzes in den Klebstoff-Zusammensetzungen ist der gezielte zumindest partielle Abbau der ausgehärteten Klebstoffmatrix bei Einbringung einer ausreichenden Energiemenge in die Klebstoffschicht der Klebeverbindungen, so dass sich die Klebeverbindungen leichter lösen lassen. Dabei sind die Abbaureagenzien in einer Ausführungsform möglichst homogen in der Klebstoffmatrix verteilt, um beim Einbringen einer ausreichenden Energiemenge zum Lösen der Klebeverbindung einen möglichst gleichmäßigen Abbau der Klebstoffmatrix zu erzielen. In einer weiteren Ausführungsform kann es jedoch vorteilhaft sein, dass das Abbaureagenz ungleichmäßig in der Klebstoffschicht verteilt ist, um beim Einbringen einer ausreichenden Energiemenge zum Lösen der Klebeverbindungen nur eine partielle und/oder örtlich begrenzte Schwächung der Klebeverbindungen zu erzielen.When further constituent comprises the inventive Adhesive composition at least one degradation reagent. Be under degradation reagents In this case understood such substances that can be activated by energy input are so that as a result of a chemical reaction with the adhesive matrix a strong change in molecular weight and / or crosslink density the adhesive matrix occurs and leads to a loss of mechanical Strength of the adhesive leads. The main task of the Degradation reagent in the adhesive compositions is the targeted at least partial degradation of the cured adhesive matrix upon introduction a sufficient amount of energy in the adhesive layer of the adhesive bonds, so that the adhesive joints can be solved more easily. The degradation reagents are in one embodiment distributed as homogeneously as possible in the adhesive matrix in order to Introducing a sufficient amount of energy to release the Adhesive connection as even as possible To achieve degradation of the adhesive matrix. In a further embodiment however, it may be advantageous for the degradation reagent to be uneven is distributed in the adhesive layer to when introducing a sufficient Amount of energy to release the adhesive bonds only a partial and / or localized weakening of the adhesive bonds to achieve.
Als Abbaureagenz kommen grundsätzlich alle organischen oder anorganischen Verbindungen, Salze, Metalle, Metallverbindungen oder Materialien in Betracht, die zu einem Abbau der jeweiligen ausgehärteten Klebstoffmatrix in der Lage sind und in der Klebstoff-Zusammensetzung eine ausreichende Stabilität zeigen. Dabei sind insbesondere solche Stoffe als Abbaureagenzien geeignet, die eine chemische Spaltung einer Bindung im Polymerrückgrat der entsprechenden Klebstoffmatrix bewirken und so zu einer Schwächung der Klebeverbindung führen.When In principle, degradation reagents are all organic or inorganic compounds, salts, metals, metal compounds or Materials considered to be a degradation of the respective cured Adhesive matrix are capable and in the adhesive composition show sufficient stability. Here are in particular such substances suitable as degradation reagents, which is a chemical cleavage a bond in the polymer backbone of the corresponding adhesive matrix cause and thus to a weakening of the adhesive bond to lead.
Unter diesen sind in bestimmten Ausführungsformen organische Hydrazide, Amine, insbesondere primäre und sekundäre Amine, Amide und polyfunktionelle Verbindungen bevorzugt, gegebenenfalls auch Triazine. Beispiele für Abbaureagenzien auf der Basis von Hydraziden umfassen insbesondere Carbohydrazid, Isophthalsäuredihydrazid, Adipinsäuredihydrazid, Oxalsäuredihydrazid, Malonsäuredihydrazid, Bernsteinsäuredihydrazid, Glutarsäuredihydrazid, Sebazinsäuredihydrazid, Maleinsäuredihydrazid, Fumarsäuredihydrazid, Glutaminsäuredihydrazid, Itaconsäuredihydrazid, Butadiensäuredihydrazid, Asparaginsäuredihydrazid, Maleinsäuredihydrazid, Weinsäuredihydrazid, Terephthalsäurebishydrazid, Isophthalsäurebishydrazid, Phthalsäurebishydrazid, Cyclohexandicarbonsäure-dihydrazid und Cyclohexylmethylmalonsäure-dihydrazid, p-Toluolsulfonylhydrazid, 1,3,5-Triisopropylbenzolsulfonylhydrazid oder Mischungen daraus.Under these are organic in certain embodiments Hydrazides, amines, especially primary and secondary Amines, amides and polyfunctional compounds are preferred, if appropriate also triazines. Examples of degradation reagents on the base hydrazides include, in particular, carbohydrazide, isophthalic dihydrazide, Adipic dihydrazide, oxalic dihydrazide, malonic dihydrazide, Succinic dihydrazide, glutaric dihydrazide, Sebazine dihydrazide, maleic dihydrazide, Fumaric dihydrazide, glutamic acid dihydrazide, Itaconic dihydrazide, butadienedihydrazide, Aspartic dihydrazide, maleic dihydrazide, Tartaric dihydrazide, terephthalic acid bis-hydrazide, Isophthalic bishydrazide, phthalic acid bis-hydrazide, Cyclohexanedicarboxylic acid dihydrazide and cyclohexylmethylmalonic acid dihydrazide, p-toluenesulfonylhydrazide, 1,3,5-triisopropylbenzenesulfonyl hydrazide or mixtures thereof.
Beispiele für Abbaureagenzien aus der Gruppe der Amine umfassen insbesondere Diaminobenzidin, Benzidin, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 3,3'-Diaminodiphenylsulfon, 1,3-Diaminobenzol, 1,5-Diaminonaphthalin, 3,4-Diaminotoluol, o-Ethylendianilin, p-Ethylendianilin, 2,3,5,6-Tetramethyl-1,4-phenylendiamin, Triaminoethylamin, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, Diethanolamin, Diisopropanolamin, Bisethylentriamin, Bishexamethylentriamin, Bisethylentriamin, aromatische Polyamine und Mischungen daraus.Examples for degradation reagents from the group of amines include in particular Diaminobenzidine, benzidine, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 1,3-diaminobenzene, 1,5-diaminonaphthalene, 3,4-diaminotoluene, o-ethylenedianiline, p-ethylenedianiline, 2,3,5,6-tetramethyl-1,4-phenylenediamine, triaminoethylamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, diethanolamine, diisopropanolamine, bisethylenetriamine, bishexamethylenetriamine, bisethylenetriamine, aromatic polyamines and mixtures thereof.
Beispiele für Abbaureagenzien auf der Basis von Triazinen umfassen insbesondere Tris-(4-aminophenoxy)-1,3,5-triazin, 2,4,6-Tris-(ω-hydroxypolyalkoxy-)-1,3,5-triazin, 1,3,5-Triazin-2,4-diamin, 1,3,5-Triazin-2,4,6-triamin, 1,3,5-Triazin, 2,4-Diamino-6-[2-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)ethyl]triazin, Tris(2-methylimidazol-1-yl)triazin, Tris(2-ethyl-4-methylimidazol-1-yl)triazin, Tris(2-phenylimidazol-1-yl)triazin und Mischungen daraus.Examples for degradation reagents based on triazines in particular tris (4-aminophenoxy) -1,3,5-triazine, 2,4,6-tris (ω-hydroxypolyalkoxy) -1,3,5-triazine, 1,3,5-triazine-2,4-diamine, 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine, 1,3,5-triazine, 2,4-diamino-6- [2- (2-methyl-1 H -imidazol-1-yl) ethyl] triazine, tris (2-methylimidazol-1-yl) triazine, Tris (2-ethyl-4-methylimidazol-1-yl) triazine, tris (2-phenylimidazol-1-yl) triazine and mixtures thereof.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform umfasst Carbohydrazid als Abbaureagenz der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzung.A Particularly preferred embodiment includes carbohydrazide as degradation reagent of the adhesive composition according to the invention.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein- oder zweikomponentige Polyurethan-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, expandierbare Graphite (EG) als anorganischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz.Especially preferred embodiments of the present invention include one- or two-component polyurethane adhesives as adhesive matrix, Azodicarbonamide (ADC) as organic expansion agent and carbohydrazide as a degradation reagent. Another particularly preferred embodiment of the present invention comprises one or two component polyepoxide adhesives as adhesive matrix, azodicarbonamide (ADC) as organic expansion substance and carbohydrazide as a degradation reagent. Another particularly preferred Embodiment of the present invention comprises on or two-component polyepoxide adhesives as adhesive matrix, expandable Graphite (EG) as an inorganic expansion substance and carbohydrazide as a degradation reagent.
Die Abbaureagenzien liegen vorzugsweise in partikulärer Form vor, wobei die Partikel des Abbaureagenzes durch Anbindung von Schutzgruppen oder Komplexierung mit einem Komplexbildner geschützt sind, so dass die Reaktivität von funktionellen Gruppen des Abbaureagenzes herabgesetzt ist.The degradation reagents are preferably present in particulate form, wherein the particles of the degradation reagent are protected by attachment of protective groups or complexation with a complexing agent, so that the reactivity of functional Groups of the degradation reagent is reduced.
Vorzugsweise werden die Abbaureagenzien dabei in einem Metallhalogenidkomplex komplexiert und so an einem vorzeitigen bzw. ungewollten Abbau der Klebstoffmatrix gehindert. Als Komplexbildner des Abbaureagenzes können daher insbesondere solche Materialien verwendet werden, die zusammen mit dem Abbaureagenz im Wesentlichen stabile Komplexe bilden, und sich im Wesentlichen bei einer Belastung durch Druck, oder hohe oder niedrige Temperaturen, wie sie in der Flugzeugindustrie üblicherweise auftreten, nicht auflösen oder zersetzen.Preferably The degradation reagents are thereby in a metal halide complex Complexed and so on a premature or unwanted degradation of Adhesive matrix prevented. As complexing agent of the degradation reagent Therefore, in particular, such materials can be used which, together with the degradation reagent, are essentially stable complexes form, and essentially at a pressure load, or high or low temperatures, as commonly used in the aircraft industry occur, do not dissolve or decompose.
In bestimmten Ausführungsformen sind daher anorganische Salze als Komplexbildner für Abbaureagenzien auf der Basis von Aminen bevorzugt, insbesondere solche, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Lithiumbromid und Natriumchlorid.In certain embodiments are therefore inorganic salts as a complexing agent for degradation reagents based on Amines are preferred, especially those which are selected from the group consisting of lithium bromide and sodium chloride.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen Triaminoethylamin als Abbaureagenz und Lithiumbromid als Komplexbildner. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst 4,4'-Diaminodiphenylmethan als Abbaureagenz und Natriumchlorid als Komplexbildner.Especially preferred embodiments of the present invention include triaminoethylamine as degradation reagent and lithium bromide as Complexing agent. Another particularly preferred embodiment The present invention includes 4,4'-diaminodiphenylmethane as Degradation reagent and sodium chloride as complexing agent.
Die Partikel des Abbaureagenzes können aber auch mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, verkapselt sein. Unter einem verkapselten Abbaureagenz werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Abbaureagenzien verstanden, die durch ein Hüllmaterial oder eine Beschichtung an einem vorzeitigen bzw. ungewollten Abbau der Klebstoffmatrix gehindert werden. Als Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial der Verkapselung können daher solche Materialien verwendet werden, die eine Hülle oder Schicht um das Abbaureagenz bilden, so dass das die Klebstoffmatrix vor und nach dem Aushärten vor darin eingeschlossenen Abbaureagenzien geschützt wird. Zusätzlich sollte das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des erfindungsgemäßen Abbaureagenzes in einem Bereich, der üblicherweise in der Luftfahrt auftritt, thermisch stabil sein, um den Schutz des darin eingeschlossenen Abbaureagenzes zu gewährleisten und einen vorzeitigen Abbau der Klebstoffmatrix zu vermeiden. Des Weiteren sollte das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des Abbaureagenzes bei einer gezielten Energieeinbringung entfernbar, beispielsweise zerbrechbar oder schmelzbar sein, so dass das Abbaureagenz zum Lösen der Klebeverbindung freigesetzt werden kann.The Particles of the degradation reagent can also be at least partially, preferably completely, encapsulated. Under an encapsulated degradation reagent are within the meaning of the present Invention such degradation reagents understood by a shell material or a coating on premature or unwanted degradation the adhesive matrix are prevented. As wrapping material or coating material of the encapsulation can therefore such materials are used, which are a shell or Form the layer around the degradation reagent so that the adhesive matrix Protected before and after curing before enclosed in the degradation reagents becomes. In addition, the wrapping material or Coating material of the degradation reagent of the invention in an area that commonly occurs in aviation, be thermally stable to the protection of the trapped therein Assay degradation and premature degradation to avoid the adhesive matrix. Furthermore, the wrapping material should or coating material of the degradation reagent in a targeted Energy input removable, for example, breakable or meltable so that the degradation reagent to release the adhesive bond can be released.
Als Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des Abbaureagenzes können daher insbesondere solche Materialien verwendet werden, die im Wesentlichen bei einer Belastung durch Druck, oder hohe oder niedrige Temperaturen, wie sie in der Flugzeugindustrie üblicherweise auftreten, nicht schmelzen, sich verformen, auflösen oder zerbrechen/aufreißen.When Covering material or coating material of the degradation reagent Therefore, in particular, such materials can be used which are essentially at a pressure load, or high or low temperatures, as is common in the aircraft industry occur, do not melt, deform, dissolve or break / tear.
In bestimmten Ausführungsformen sind Polymere auf der Basis von thermoplastischen Polymeren, insbesondere solche, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC), Polyester (PE), Polyamid (PA), Polylactat (PL), Polymethylmethacrylat (PMMA), Nylon und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acetal, Acrylsäure, Celluloseacetat (CA), Celluloseacetatbutyrat (CAB), Ethylenvinylacetat (EVA), Phenylenoxid-basierte, Polyharnstoff- und Polysulfon-Polymere und Ethylen-Acrylsäure-Copolymer (EAA), Phenol-Formaldehyd-Harz, Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Melamin-Formaldehyd-Harz, Epoxidharz, Vinylchlorid/Acrylnitril Copolymer, Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral, Polyacrylnitril und Glas Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer (EMA), Polyvinylchlorid (PVC) und Ethylen-basierte Copolymere, die mit Metallsalzen neutralisiert sind (Ionomere) oder Mischungen daraus, als Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des verkapselten Abbaureagenzes verwendbar.In In certain embodiments, polymers are based on of thermoplastic polymers, especially those selected are from the group consisting of low density polyethylene (LDPE), High density polyethylene (HDPE), polyethylene terephthalate (PET), Polypropylene (PP), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polyester (PE), polyamide (PA), polylactate (PL), polymethyl methacrylate (PMMA), Nylon and acrylonitrile butadiene styrene (ABS), acetal, acrylic acid, Cellulose acetate (CA), cellulose acetate butyrate (CAB), ethylene vinyl acetate (EVA), Phenylene oxide based, polyurea and polysulfone polymers and Ethylene-acrylic acid copolymer (EAA), phenol-formaldehyde resin, Urea-formaldehyde resin, melamine-formaldehyde resin, epoxy resin, Vinyl chloride / acrylonitrile copolymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, Polyacrylonitrile and glass ethylene-methacrylic acid copolymer (EMA), polyvinyl chloride (PVC) and ethylene-based copolymers, the neutralized with metal salts (ionomers) or mixtures thereof, as shell material or coating material of the encapsulated Removal reagent usable.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des verkapselten Abbaureagenzes ausgewählt aus Polyharnstoffen. Des Weiteren kann jedes Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial verwendet werden, das einen ausreichenden Schutz der Klebstoffmatrix gegenüber dem Abbaureagenz gewährleistet.In a particularly preferred embodiment is the shell material or coating material of the encapsulated degradation reagent made of polyureas. Furthermore, any shell material or coating material can be used which has a sufficient Guaranteed protection of the adhesive matrix against the degradation reagent.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein- oder zweikomponentige Polyurethan-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz, wobei das Hüllmaterial des Abbaureagenzes Polyharnstoffe umfasst. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz, wobei das Hüllmaterial des Abbaureagenzes Polyharnstoffe umfasst. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, expandierbare Graphite (EG) als anorganischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz, wobei das Hüllmaterial des Abbaureagenzes Polyharnstoffe umfasst.Especially preferred embodiments of the present invention include one- or two-component polyurethane adhesives as adhesive matrix, Azodicarbonamide (ADC) as organic expansion agent and carbohydrazide as degradation reagent, wherein the shell material of the degradation reagent Polyureas comprises. Another particularly preferred embodiment of the present invention comprises one or two component polyepoxide adhesives as adhesive matrix, azodicarbonamide (ADC) as organic expansion substance and carbohydrazide as a degradation reagent, wherein the shell material of the Degradation reagent comprises polyureas. Another particularly preferred Embodiment of the present invention comprises a or two-component polyepoxide adhesives as adhesive matrix, expandable Graphite (EG) as an inorganic expansion substance and carbohydrazide as degradation reagent, wherein the shell material of the degradation reagent Polyureas comprises.
Das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des erfindungsgemäßen Abbaureagenzes wird so eingestellt, dass dieses thermisch stabil ist. Vorzugsweise gewährleistet das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des verkapselten Abbaureagenzes, dass dieses bei Temperaturen beständig ist, die üblicherweise beim Aushärten von Klebstoff-Zusammensetzungen in Klebeverbindungen auftreten.The wrapping material or coating material al of the degradation reagent according to the invention is adjusted so that it is thermally stable. Preferably, the shell material or coating material of the encapsulated degradation reagent ensures that it is stable at temperatures commonly encountered in curing adhesive compositions in adhesive bonds.
In bestimmten Ausführungsformen gewährleistet das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des Abbaureagenzes eine thermische Beständigkeit bei einer Temperatur von etwa 160°C für etwa 2 Stunden, noch bevorzugter bei einer Temperatur von etwa 170°C für etwa 2 Stunden und am meisten bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 180°C für etwa 2 Stunden. Insbesondere gewährleistet das Hüllmaterial des verkapselten Abbaureagenzes eine thermische Beständigkeit bis zu einer Temperatur von etwa 200°C für eine Dauer von 2 Stunden.In certain embodiments ensures that Covering material or coating material of the degradation reagent a thermal resistance at a temperature of about 160 ° C for about 2 hours, more preferably at a temperature of about 170 ° C for about 2 Hours and most preferably at a temperature of about 180 ° C for about 2 hours. In particular, guaranteed the shell material of the encapsulated degradation reagent has a thermal stability up to a temperature of about 200 ° C for a Duration of 2 hours.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewährleistet das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des Abbaureagenzes eine dauernde thermische Stabilität in einem Anwendungsbereich, der üblicherweise in der Luftfahrttechnik auftritt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform gewährleistet das erfindungsgemäße Abbaureagenz daher eine dauernde thermische Stabilität bis zu einer Temperatur von 100°C, noch bevorzugter bis zu einer Temperatur von 120°C und am meisten bevorzugt bis zu einer Temperatur von 140°C. Das Abbaureagenz der vorliegenden Erfindung bietet außerdem eine ausreichende Stabilität bei niedrigen Temperaturen, vorzugsweise bis zu einer Temperatur von –50°C, noch bevorzugter bis zu einer Temperatur von –75°C und am meisten bevorzugt bis zu einer Temperatur von –100°C.In Another preferred embodiment of the present invention Invention ensures the shell material or Coating material of the degradation reagent a lasting thermal Stability in a range of application, usually occurs in aviation technology. In a particularly preferred Embodiment ensures the inventive Degradation reagent therefore a lasting thermal stability up to a temperature of 100 ° C, more preferably to to a temperature of 120 ° C and most preferred up to a temperature of 140 ° C. The degradation reagent of The present invention also provides sufficient Stability at low temperatures, preferably until to a temperature of -50 ° C, more preferably up to a temperature of -75 ° C and most preferably up to a temperature of -100 ° C.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen insbesondere eine dauernde Stabilität in einem Temperaturbereich von –50°C bis 100°C, noch bevorzugter in einem Bereich von –75°C bis 120°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich von –100°C bis 140°C.Certain Embodiments of the present invention show in particular a lasting stability in a temperature range from -50 ° C to 100 ° C, more preferably in the range of -75 ° C to 120 ° C and most preferably in a range of -100 ° C up to 140 ° C.
Vorzugsweise liegen die Partikel des Abbaureagenzes dabei mindestens teilweise verkapselt vor, das bedeutet, dass das Abbaureagenz mindestens teilweise von dem Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial eingeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind 70 bis 100% der Oberfläche des Abbaureagenzes mit dem Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial bedeckt, vorzugsweise 80 bis 100%, noch bevorzugter 90 bis 100% und am meisten bevorzugt 95 bis 100%. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Abbaureagenz vollständig in dem Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial eingeschlossen. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Abbaureagenz in einem Metallhalogenid-komplex komplexiert, so dass die Reaktivität von funktionellen Gruppen des Abbaureagenzes herabgesetzt ist.Preferably The particles of the degradation reagent are at least partially encapsulated before, that means that the degradation reagent is at least partially enclosed by the wrapping material or coating material is. In a preferred embodiment, 70 to 100% the surface of the degradation reagent with the shell material or coating material, preferably 80 to 100%, still more preferably 90 to 100%, and most preferably 95 to 100%. In a particularly preferred embodiment is the degradation reagent completely in the shell material or coating material locked in. In a further particularly preferred embodiment the degradation reagent is complexed in a metal halide complex, allowing the reactivity of functional groups of the degradation reagent is lowered.
Im Allgemeinen weisen die Abbaureagenzien eine mittlere Partikelgröße von < 1 mm auf, bevorzugt ist eine Partikelgröße von < 500 μm, noch bevorzugter ist eine Partikelgröße von < 250 μm und am meisten bevorzugt ist eine Partikelgröße von < 100 μm. Die durchschnittliche Partikelgröße sollte jedoch geringer sein als die Schichtdicke der Klebstoffschicht der ausgehärteten Klebstoff-Zusammensetzungen. Vorzugsweise weisen die Abbaureagenzien eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 150 μm und besonders bevorzugt zwischen 5 und 75 μm auf.in the Generally, the degradation reagents have an average particle size of <1 mm, a particle size of <500 μm is preferred, even more preferred is a particle size of <250 microns and most preferred is a particle size of <100 μm. However, the average particle size should be lower be as the layer thickness of the adhesive layer of the cured Adhesive compositions. Preferably, the degradation reagents have a average particle size of 1 to 150 microns and more preferably between 5 and 75 microns.
Die Ausprägung der Schwächung der Klebstoffmatrix beim Lösen einer Klebeverbindung kann durch den Mengenanteil des Abbaureagenzes beeinflusst und variiert werden, da die erzielbare Schwächung der Klebeverbindung von der Konzentration und der Art des Abbaureagenzes abhängig ist. Durch eine Erhöhung der Menge des Abbaureagenzes in den erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen lassen sich dementsprechend größere Schwächungen der Klebeverbindungen erzielen, so dass sich diese leichter trennen lassen.The Expression of the weakening of the adhesive matrix when releasing an adhesive bond can by the proportion the degradation reagent can be influenced and varied, since the achievable Weakening the adhesive bond from the concentration and depends on the type of degradation reagent. By an increase the amount of degradation reagent in the invention Adhesive compositions can be correspondingly greater weakenings achieve the adhesive joints, so that they separate easily to let.
Der Gehalt an verwendetem Abbaureagenz in den erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen kann daher in einem weiten Bereich variieren, sollte aber in einigen Ausführungsformen höchstens 30 Gew.-% betragen, noch bevorzugter höchstens 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung.Of the Content of used degradation reagent in the inventive Adhesive compositions can therefore vary within a wide range, but should in some embodiments at most 30% by weight, more preferably at most 20% by weight and most preferably at most 10% by weight, each based on the total weight of the adhesive composition.
Das Abbaureagenz sollte außerdem in Mengen hinzugegeben werden, so dass eine ausreichende Schwächung der Klebeverbindungen bzw. ein leichtes Entfernen von Klebstoffrückständen erzielt werden kann. Vorzugsweise liegt daher der Mengenanteil des Abbaureagenzes bei mindestens 0,5 Gew.-%, noch bevorzugter bei mindestens 1 Gew.-% und am meisten bevorzugt bei mindestens 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung.The Degradation reagent should also be added in quantities allowing a sufficient weakening of the adhesive bonds or a slight removal of adhesive residues can be achieved. Preferably, therefore, the proportion of the Degradation reagent at least 0.5% by weight, more preferably at least 1% by weight, and most preferably at least 2% by weight, respectively based on the total weight of the adhesive composition.
Bestimmte Ausführungsformen umfassen daher vorzugsweise 0,5 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 0,5 bis 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% des Abbaureagenzes, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung. Weitere Ausführungsformen umfassen dagegen vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% des Abbaureagenzes, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung. Weitere Ausführungsformen umfassen dagegen vorzugsweise 2 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 2 bis 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt 2 bis 10 Gew.-% des Abbaureagenzes, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung.Certain embodiments therefore preferably comprise 0.5 to 30 wt%, more preferably 0.5 to 20 wt%, and most preferably 0.5 to 10 wt% of the degradation reagent, based in each case on the total weight of the adhesive. Composition. By contrast, further embodiments preferably comprise from 1 to 30% by weight, more preferably from 1 to 20% by weight and most preferably from 1 to 10% by weight of the degradation reagent, based in each case on the total weight of the adhesive composition. By contrast, further embodiments preferably comprise from 2 to 30% by weight, more preferably from 2 to 20% by weight and most preferably 2 to 10 wt .-% of the degradation reagent, each based on the total weight of the adhesive composition.
In bestimmten Ausführungsformen umfassen die Klebstoff-Zusammensetzungen vorzugsweise höchstens 60 Gew.-%, noch bevorzugter höchstens 40 Gew.-% und am meisten bevorzugt höchstens 20 Gew.-% an Expansionsstoff und Abbaureagenz, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung. Um einen ausreichenden Abbau bzw. Schwächung der Klebstoffmatrix zum Lösen der Klebeverbindungen zu gewährleisten, sollten die Zusammensetzungen jedoch mindestens 1 Gew.-%, noch bevorzugter 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 7,5 Gew.-% an Expansionsstoff und Abbaureagenz umfassen.In certain embodiments include the adhesive compositions preferably at most 60% by weight, more preferably at most 40% by weight and most preferably at most 20% by weight on expansion substance and degradation reagent, in each case based on the total weight the adhesive composition. In order to ensure sufficient degradation or Weakening of the adhesive matrix to release the adhesive bonds to ensure, however, the compositions should at least 1 wt%, more preferably 5 wt%, and most preferably at least 7.5% by weight of the expansion agent and degradation reagent.
Die erfindungsgemäß verkapselten Abbaureagenzien können durch alle gängigen Verfahren hergestellt werden, durch die das Abbaureagenz verkapselt oder beschichtet werden kann. Insbesondere kann eine solche Verkapselung oder Beschichtung des Abbaureagenzes durch alle gängigen Mikroverkapselungsverfahren erzielt werden, insbesondere durch eine Grenzflächenpolymerisation, In-situ-Polymerisation oder Matrixpolymerisation. Geeignet sind aber auch andere Verfahren zur Verkapselung bzw. Beschichtung von Stoffen, wie die Wirbelschichttechnologie, die Koazervation, die Sprühtrocknung oder Sol-Gel-Verfahren.The According to the invention encapsulated degradation reagents can be prepared by all common methods, by the degradation reagent can be encapsulated or coated. In particular, can such encapsulation or coating of the degradation reagent all common microencapsulation processes are achieved, in particular by interfacial polymerization, in situ polymerization or matrix polymerization. However, other methods are also suitable for the encapsulation or coating of substances, such as fluidized bed technology, coacervation, spray-drying or sol-gel methods.
Weiterhin können mischbare Zusatzstoffe zu den Klebstoff-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wie gewünscht hinzugefügt werden, wie z. B. Härter, Beschleuniger, Katalysatoren, zusätzliche Harze zur Verbesserung der Klebeeigenschaften, Thixotropiermittel, Weichmacher, Toughener, Klebehilfsstoffe, Stabilisierungsmittel, Farbstoffe, Tenside, Modifier, Füllstoffe, Lösungsmittel und Ähnliches, die üblicherweise in Klebstoff-Zusammensetzungen verwendet werden, jedoch die wesentlichen Merkmale der Zusammensetzung nicht verschlechtern.Farther can mixable additives to the adhesive compositions added to the present invention as desired be such. As hardeners, accelerators, catalysts, additional resins for improving the adhesive properties, Thixotropic agents, plasticizers, tougheners, adhesive adjuvants, stabilizers, Dyes, surfactants, modifiers, fillers, solvents and the like, commonly used in adhesive compositions used, but the essential characteristics of the composition do not worsen.
Die erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen können zum Verbinden bzw. Lösen von Bauteilen aus Metall, Kunstoff, insbesondere temperaturbeständigem Kunstoff, Holz, Glas, natürlichen oder synthetischen Werkstoffen oder Verbundmaterialien hieraus verwendet werden. Sie kommen daher für das Verkleben bzw. Verbinden von Bauteilen im Innen- und Außenbereich, von Möbeln, Türen, Fensterrahmen, industriellen Bauteilen für den privaten und industriellen Gebrauch und für Bauteile in Transportvorrichtungen jeglicher Art, inklusive Flugzeugen, Kraftfahrzeugen und Schiffen in Betracht. Besonders bevorzugt sind dabei Anwendungen im Bereich der Luftfahrtechnik.The adhesive compositions according to the invention can be used to connect or disconnect components made of metal, plastic, in particular heat-resistant Plastic, wood, glass, natural or synthetic materials or composite materials used therefrom. They come therefore for gluing or joining components in the interior and outdoor, of furniture, doors, window frames, industrial components for the private and industrial Use and for components in transport devices of any kind Art, including aircraft, motor vehicles and ships into consideration. Especially preferred are applications in the field of aviation technology.
Die Klebstoff-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können dabei direkt in Form einer Flüssigkeit auf die zu verbindenden Bauteile aufgetragen werden, wobei eine Klebstoffschicht der jeweiligen Klebstoff-Zusammensetzung gebildet wird. In einer Ausführungsform können die Klebstoff-Zusammensetzungen vorzugsweise nur auf die Oberfläche eines Bauteils, das mit der Oberfläche eines anderen Bauteils verbunden werden soll, aufgetragen und anschließend mit diesem in Kontakt gebracht werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Klebstoff-Zusammensetzungen auf die Oberfläche zweier oder mehrerer zu verbindenden Bauteile aufgetragen werden, die anschließend miteinander in Kontakt gebracht werden. In einer weiteren Ausführungsform kann zunächst eine Schicht der jeweiligen Klebstoff-Zusammensetzung gebildet und auf einem flexiblen Film getrocknet werden. Anschließend kann dieser trockene Film verwendet werden, um die zu verbindenden Bauteile zu befestigen/zu verkleben.The Adhesive compositions of the present invention may doing so directly in the form of a liquid to be connected Components are applied, with an adhesive layer of the respective Adhesive composition is formed. In one embodiment For example, the adhesive compositions may preferably only on the surface of a component that matches the surface another component is to be connected, applied and then be contacted with this. In a further embodiment can the adhesive compositions on the surface of two or several components to be joined, which are subsequently applied be brought into contact with each other. In a further embodiment First, a layer of the respective adhesive composition be formed and dried on a flexible film. Subsequently This dry film can be used to join the To fasten / glue components.
Das Auftragen der Klebstoff-Zusammensetzungen kann dabei in jeder Form erfolgen, die sicher stellt, dass die Klebstoffe die Oberflächen der Bauteile in der gewünschten Weise beschichten. Zum Beispiel können die Klebstoff-Zusammensetzungen durch Sprühen oder durch eine Bürste oder Walze oder Gießen auf die Oberflächen aufgebracht werden. Eine andere Möglichkeit ist, dass die zu verbindenden Bauteile in die Klebstoff-Zusammensetzungen eingetaucht werden.The Application of the adhesive compositions can be in any form which ensures that the adhesives are the surfaces coat the components in the desired manner. To the For example, the adhesive compositions can be sprayed or through a brush or roller or pouring be applied to the surfaces. Another possibility is that the components to be joined in the adhesive compositions be immersed.
Ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen kann darin bestehen, dass eine erfindungsgemäße Klebstoff-Zusammensetzung auf die Oberfläche von mindestens einem Bauteil durch übliche Verfahren aufgetragen wird und die zu verbindenden Bauteile miteinander in Kontakt gebracht werden. Die entsprechende Klebeverbindung, umfassend eine Klebstoffschicht und mindestens zwei Bauteile, kann dann mittels erhöhter Temperatur oder induktiv durch den Einsatz eines elektrischen Feldes, magnetischen Feldes, elektromagnetischen Feldes, elektrischen Wechselfeldes, magnetischen Wechselfeldes oder elektromagnetischen Wechselfeldes auf eine Temperatur, bei der die Vernetzung der Klebstoffmatrix einsetzt, erwärmt und die Klebstoff-Zusammensetzung ausgehärtet werden.One A method of joining components may be that an adhesive composition according to the invention on the surface of at least one component by conventional Method is applied and the components to be joined together be brought into contact. The corresponding adhesive bond comprising an adhesive layer and at least two components, can then by means of elevated temperature or inductively through the use of a electric field, magnetic field, electromagnetic field, alternating electric field, alternating magnetic field or electromagnetic Alternating field to a temperature at which the crosslinking of the adhesive matrix used, heated and cured the adhesive composition become.
Das Zeitintervall zum Aushärten der Klebstoff-Zusammensetzungen in den entsprechenden Klebeverbindungen kann je nach Zusammensetzung und optional verwendeter Zusatzstoffe variieren. Die Dauer des Aushärtens liegt bei den induktiven Verfahren im Sekunden- bis Minutenbereich, während bei den thermischen Härtungsverfahren eine vollständige Aushärtung meist innerhalb weniger Stunden, vorzugsweise innerhalb von 2 Stunden, erzielt werden kann. Damit sind die erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen insbesondere auch für das Verbinden von empfindlichen Bauteilen geeignet.The time interval for curing the adhesive compositions in the respective adhesive compositions may vary depending on the composition and optionally used additives. The duration of curing is in the inductive method in the second to minute range, while in the thermal curing process complete curing usually within a few hours, preferably within 2 hours, can be achieved. Thus, the invention Adhesive compositions are particularly suitable for joining sensitive components.
Der durch das Aushärten der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen erhaltene Verbund aus Bauteilen umfasst somit mindestens zwei Bauteile und eine Klebstoffschicht in Form einer Klebeverbindung, wobei die Klebstoffschicht eine erfindungsgemäße Klebstoff-Zusammensetzung umfasst.Of the by curing the invention Adhesive compositions obtained composite of components thus at least two components and an adhesive layer in the form an adhesive bond, wherein the adhesive layer is an inventive Adhesive composition comprises.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Lösen der Klebeverbindung, die durch Aushärten der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen erhältlich ist, kann derart durchgeführt werden, dass die ausgehärtete Klebstoffschicht der Klebeverbindung mittels erhöhter Temperatur, z. B. in einem Luftofen oder induktiv durch den Einsatz eines elektrischen Feldes, magnetischen Feldes, elektromagnetischen Feldes, elektrischen Wechselfeldes, magnetischen Wechselfeldes oder elektromagnetischen Wechselfeldes erwärmt wird. In einer weiteren Ausführungsform kann die erforderliche Energie auch mittels IR-, UV- oder Mikrowellenenergie eingebracht werden. Im Falle der Energieeinbringung mittels Mikrowellenenergie kann das Lösen der Klebeverbindung schon innerhalb weniger Minuten (z. B. bis zu 10 min) erfolgen.The inventive method for solving the adhesive bond by curing the inventive Adhesive compositions can be obtained in such a way be carried out that the cured adhesive layer the adhesive bond by means of elevated temperature, for. B. in an air oven or inductively by the use of an electric Field, magnetic field, electromagnetic field, electric Alternating field, alternating magnetic field or electromagnetic alternating field is heated. In a further embodiment The required energy can also be obtained by means of IR, UV or microwave energy be introduced. In the case of energy input by means of microwave energy can solve the adhesive bond already within less Minutes (eg up to 10 minutes).
Bei diesen Verfahren sollten die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes und die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes in Temperaturbereichen liegen, die über den üblicherweise in der Luftfahrtechnik auftretenden Temperaturen liegt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die Bauteile schließlich per Hand voneinander getrennt werden. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Klebstoffschicht schließlich ohne Rückstände von den verbundenen Bauteilen entfernt werden.at This procedure should use the temperature to activate the degradation reagent and the expansion temperature of the expansion substance in temperature ranges lie about the usually in the aviation technology occurring temperatures. In a particularly preferred Embodiment, the components finally be separated by hand. In another particular preferred embodiment, the adhesive layer may finally without residue from the connected components be removed.
In einem bevorzugten Verfahren zum Lösen der Klebeverbindung wird die Klebstoffschicht in der Klebeverbindung auf eine Temperatur erwärmt, die ausreicht, um das Abbaureagenz zu aktivieren, d. h. dass das Hüllmaterial oder Beschichtungsmaterial des Abbaureagenzes schmilzt, aufbricht/aufreißt oder sich auflöst, so dass das Abbaureagenz freigesetzt wird. Dadurch kann ein Lösen der Klebeverbindung in der Form erfolgen, dass die Molmasse der Klebstoffmatrix infolge eines chemischen Abbaus durch das Abbaureagenz abgesenkt wird und so bei einer weiteren Erhöhung der Temperatur eine weitestgehend ungehinderte Expansion des Expansionsstoffes in dieser geschwächten Klebstoffmatrix erfolgen kann. In dieser Ausführungsform liegt somit die Temperatur, die zum Aktivieren des Abbaureagenzes erforderlich ist, niedriger als die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes. Die erforderliche Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes sowie die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes sind dabei abhängig von der verwendeten Klebstoffmatrix bzw. den eingesetzten Abbaureagenzien und Expansionsstoffen.In a preferred method for releasing the adhesive bond the adhesive layer in the adhesive bond is at a temperature heated enough to activate the degradation reagent, d. H. that the shell material or coating material of the Degradation reagent melts, breaks up / breaks up or dissolves, so that the degradation reagent is released. This can cause a release the adhesive bond in the form that the molecular weight of the adhesive matrix lowered due to a chemical degradation by the degradation reagent and so on with a further increase in temperature a largely unhindered expansion of the expansion substance can be done in this weakened adhesive matrix. In this embodiment is thus the temperature, the is required to activate the degradation reagent, lower than the expansion temperature of the expansion substance. The required temperature to activate the degradation reagent as well as the expansion temperature of the expansion substance are dependent on the used Adhesive matrix or the degradation reagents and expansion agents used.
Vorzugsweise liegt die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes dabei in einem Bereich zwischen 120 und 280°C, noch bevorzugter in einem Bereich zwischen 150 und 250°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich zwischen 180 und 210°C. Die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes liegt in dieser Ausführungsform vorzugsweise in einem Bereich zwischen 140 und 300°C, noch bevorzugter in einem Bereich zwischen 170 und 270°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich zwischen 120 und 230°C. Die Expansionstemperatur liegt in besonders bevorzugten Verfahren etwa 40°C höher, noch bevorzugter etwa 30°C höher und am meisten bevorzugt etwa 20°C höher als die Temperatur, die zum Aktivieren des Abbaureagenzes verwendet wird.Preferably the temperature for activating the degradation reagent is in a range between 120 and 280 ° C, more preferably in a range between 150 and 250 ° C and most preferred in a range between 180 and 210 ° C. The expansion temperature of the expansion substance is preferably in this embodiment in a range between 140 and 300 ° C, more preferably in a range between 170 and 270 ° C and most preferably in a range between 120 and 230 ° C. The Expansion temperature is about particularly preferred method 40 ° C higher, more preferably about 30 ° C higher and most preferably about 20 ° C higher as the temperature used to activate the degradation reagent becomes.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dieses Verfahren für sehr zähe Klebstoff-Zusammensetzungen geeignet, da durch den Abbau der Klebstoffmatrix bereits eine Schwächung der Klebeverbindung eintritt, wodurch eine verbesserte Expansion des Expansionsstoffes zum Lösen der Klebeverbindung möglich ist. Dieses Verfahren ist daher insbesondere für Klebstoff-Zusammensetzung auf der Basis von Polyepoxid-, Polyurethan- und Acrylat-Klebstoffen geeignet.In a particularly preferred embodiment is this Process for very tough adhesive compositions suitable, since by the degradation of the adhesive matrix already a weakening of the Adhesive connection occurs, whereby an improved expansion of the Expansion substance for releasing the adhesive connection possible is. This method is therefore especially for adhesive composition based on polyepoxide, polyurethane and acrylate adhesives suitable.
In einer weiteren Ausführungsform, wird dagegen die Klebeschicht der Klebeverbindung auf eine Temperatur erwärmt, die zunächst nur zu einer Expansion des Expansionsstoffes führt. Dadurch kann ein Lösen der Klebeverbindung in der Form erfolgen, dass zunächst die Klebstoffmatrix durch den expandierenden Expansionsstoff geschwächt wird und nach einer weiteren Erhöhung der Temperatur eine Aktivierung des Abbaureagenzes erfolgt, die einen Abbau der Klebstoffmatrix ermöglicht. In dieser Ausführungsform liegt somit die Temperatur, die für eine Expansion des Expansionsstoffes erforderlich ist, niedriger, als die Temperatur, die zum Aktivieren des Abbaureagenzes benötigt wird.In In another embodiment, on the other hand, the adhesive layer becomes the adhesive joint is heated to a temperature that is initially only leads to an expansion of the expansion substance. This can a release of the adhesive bond in the form take place that first the adhesive matrix through the expanding expansion substance is weakened and after another increase the temperature is an activation of the degradation reagent, the allows degradation of the adhesive matrix. In this embodiment thus lies the temperature necessary for an expansion of the Expansion substance is required, lower than the temperature, which is needed to activate the degradation reagent.
In einer besonderen Ausführungsform kann dieses Verfahren dazu verwendet werden, um zunächst die Klebeverbindung zwischen verbundenen Bauteilen zu lösen und anschließend, nach einer erneuten Temperaturerhöhung, die Entfernung von Klebstoffrückständen auf diesen Bauteilen durch das Aktivieren des Abbaureagenzes zu ermöglichen. Die erforderliche Expansionstemperatur des Expansionsstoffes, sowie die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes, sind dabei abhängig von der verwendeten Klebstoffmatrix bzw. der eingesetzten Abbaureagenzien und Expansionsstoffe.In a particular embodiment, this method can be used to first solve the adhesive bond between connected components and then, after a renewed increase in temperature, to allow the removal of adhesive residues on these components by activating the degradation reagent. The required expansion temperature of the expansion substance, as well as the temperature for activating the degradation reagent, are dependent on the adhesive matrix used or the Ab used construction reagents and expansion substances.
Vorzugsweise liegt die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes dabei in einem Bereich zwischen 120 und 280°C, noch bevorzugter in einem Bereich zwischen 150 und 250°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich zwischen 180 und 210°C. Die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes liegt in dieser Ausführungsform vorzugsweise in einem Bereich zwischen 140 und 300°C, noch bevorzugter in einem Bereich zwischen 170 und 270°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich zwischen 120 und 230°C. Die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes liegt in einem besonders bevorzugten Verfahren etwa 40°C höher, noch bevorzugter etwa 30°C höher und am meisten bevorzugt etwa 20°C höher als die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes. In einer bestimmten Ausführungsform wird dieses Verfahren insbesondere für weniger zähe Klebstoff-Zusammensetzungen verwendet, da hier eine Expansion der Expansionsstoffe in der Klebstoffmatrix möglich ist, so dass bereits eine Schwächung der Matrix eintritt, wodurch ein leichterer Abbau der Klebstoffmatrix durch das Abbaureagenz zum Lösen der Klebeverbindung möglich ist.Preferably the expansion temperature of the expansion substance is in one Range between 120 and 280 ° C, more preferably in one range between 150 and 250 ° C, and most preferably in one Range between 180 and 210 ° C. The temperature to activate the degradation reagent is preferably in this embodiment in a range between 140 and 300 ° C, more preferably in a range between 170 and 270 ° C and most preferably in a range between 120 and 230 ° C. The Temperature for activating the degradation reagent is in a particularly preferred Process about 40 ° C higher, more preferably about 30 ° C higher, and most preferably about 20 ° C higher than the expansion temperature of the expansion substance. In a particular embodiment, this method becomes especially for less tough adhesive compositions used, since here an expansion of the expansion materials in the adhesive matrix is possible, so that already a weakening of the Matrix occurs, causing a lighter degradation of the adhesive matrix by the degradation reagent for releasing the adhesive bond possible is.
In einer weiteren Ausführungsform, wird die Klebeschicht der Klebeverbindung auf eine Temperatur erwärmt, die sowohl zu einer Expansion des Expansionsstoffes als auch zum Aktivieren des Abbaureagenzes führt. Dadurch kann gleichzeitig ein Abbau der Klebstoffmatrix durch das Abbaureagenz und eine Expansion des Expansionsstoffes in der Matrix zum Lösen der Klebeverbindung erfolgen. In dieser Ausführungsform liegen somit die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes als auch die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes in einem ähnlichen Bereich, wobei die erforderliche Expansionstemperatur des Expansionsstoffes sowie die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes dabei abhängig sind von der verwendeten Klebstoffmatrix bzw. den eingesetzten Abbaureagenzien und Expansionsstoffen.In According to another embodiment, the adhesive layer is the Adhesive bond heated to a temperature that both to an expansion of the expansion substance as well as to activate the degradation reagent leads. This can be simultaneously Degradation of the adhesive matrix by the degradation reagent and an expansion of the expansion substance in the matrix for releasing the adhesive bond respectively. In this embodiment, therefore, the expansion temperature of the expansion substance as well as the temperature for activating the Degradation reagent in a similar area, with the required Expansion temperature of the expansion substance and the temperature To activate the degradation reagent thereby depend on the adhesive matrix used or the degradation reagents used and expansion materials.
Vorzugsweise liegen die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes und die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes in einem Bereich zwischen 120 und 280°C, noch bevorzugter in einem Bereich zwischen 150 und 250°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich zwischen 180 und 210°C. Die Expansionstemperatur des Expansionsstoffes und die Temperatur zum Aktivieren des Abbaureagenzes liegen dabei insbesondere um höchstens etwa 15°C, noch bevorzugter um höchstens etwa 10°C und am meisten bevorzugt um höchstens etwa 5°C auseinander.Preferably are the expansion temperature of the expansion substance and the temperature for activating the degradation reagent in a range between 120 and 280 ° C, more preferably in a range between 150 and 250 ° C, and most preferably in a range between 180 and 210 ° C. The expansion temperature of the expansion substance and the temperature for activating the degradation reagent are thereby in particular by at most about 15 ° C, more preferably at most about 10 ° C and most preferred at most about 5 ° C apart.
Das Lösen der Klebeverbindungen kann dabei mit üblicherweise für diese Zwecke verwendeten Geräten erfolgen. Die jeweils benötigten Geräte, Parameter und Geräteeinstellungen hängen dabei von der verwendeten Klebstoff-Zusammensetzung ab. Des Weiteren hängt die zum Lösen erforderliche Temperatur von der Wärmestabilität des jeweiligen mikroverkapselten Expansionsstoffes und optionaler aktiver Füllstoffe und deren Gehalt in der Klebstoffmatrix ab. Auf Grund der lokalen Nähe des Hüllmaterials und der optionalen aktiven Füllstoffe zu dem in dem Hüllmaterial eingeschlossenen Expansionsstoff, erfolgt die Einbringung der Energie und somit auch das Lösen der Klebeverbindung besonders effektiv.The Loosening the adhesive joints can usually with used for these purposes. The required devices, parameters and device settings depend on the adhesive composition used from. Furthermore, the temperature required for releasing depends from the thermal stability of each microencapsulated Expansion substance and optional active fillers and their content in the adhesive matrix from. Due to the local proximity the shell material and the optional active fillers to the expansion material enclosed in the shell material the introduction of energy and thus the release of the Adhesive bond particularly effective.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein- oder zweikomponentige Polyurethan-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, Azodicarbonamid (ADC) als organischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz, wobei das Hüllmaterial des Abbaureagenzes Polyharnstoffe umfasst. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein- oder zweikomponentige Polyepoxid-Klebstoffe als Klebstoffmatrix, expandierbare Graphite (EG) als anorganischen Expansionsstoff und Carbohydrazid als Abbaureagenz, wobei das Hüllmaterial des Abbaureagenzes Polyharnstoffe umfasst.preferred Embodiments of the present invention include or two-component polyurethane adhesives as adhesive matrix, azodicarbonamide (ADC) as organic expansion substance and carbohydrazide as degradation reagent, wherein the shell material of the degradation reagent polyureas includes. Another preferred embodiment of the present invention Invention includes one or two component polyepoxide adhesives as adhesive matrix, expandable graphites (EG) as inorganic Expansion substance and carbohydrazide as degradation reagent, wherein the shell material the degradation reagent comprises polyureas.
Im folgenden sind Beispiele vorteilhafter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzungen aufgeführt, dabei sind %-Angaben als Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Klebstoff-Zusammensetzung angegeben: in the The following are examples of advantageous embodiments the adhesive compositions of the invention listed,% are given as wt .-%, based on the total weight of the adhesive composition indicated:
Beispiel 1example 1
Ein Polyurethan-Klebstoff (Pliogrip 9400/9405) wurde mit 12 Gew.-% Azodicarbonamid (ADC; Porofor®ADC M/C1, Hersteller: Lanxess AG, Leverkusen, Deutschland) als Expansionsstoff und 5 Gew.-% Carbohydrazid (CHz; Sigma-Aldrich, Deutschland) mit einem Hüllmaterial aus Polyharnstoffen als Abbaureagenz homogen mit Hilfe eines SpeedMixers vermischt. Anschließend wurden 2 Bauteile aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff (CFK) mit dieser Klebstoff-Zusammensetzung in Kontakt gebracht und die Klebeverbindung ausgehärtet.A polyurethane adhesive (Pliogrip 9400/9405) was mixed with 12 wt .-% azodicarbonamide (ADC; Porofor ADC ® M / C1, manufactured by Lanxess AG, Leverkusen, Germany) as an expansion agent and 5 wt .-% carbohydrazide (CHz; Sigma -Aldrich, Germany) mixed homogeneously with a polyurea wrapping material as a degradation reagent using a SpeedMixer. Subsequently, 2 components made of a fiber-plastic composite material (CFRP) were brought into contact with this adhesive composition and the adhesive bond was cured.
Beispiel 2Example 2
Die Klebeverbindung aus Beispiel 1 wurde zum Lösen der Klebeverbindung in einen Luftofen bei 200°C gestellt. Innerhalb von 5 min konnten die Bauteile leicht voneinander getrennt werden. Anschließend wurden die Bauteile mit den auf der Oberfläche befindlichen Klebstoffrückständen für 30 min bei 220°C erwärmt, wodurch die Klebstoffrückstände zähflüssig wurden und von den Oberflächen der Bauteile ohne zusätzliche chemische oder mechanische Behandlung entfernt werden konnten.The adhesive compound of Example 1 was placed in an air oven at 200 ° C for releasing the adhesive bond. Within 5 minutes, the components could be easily separated. The components were then heated with the surface adhesive residues at 220 ° C for 30 minutes, whereby the adhesive residues became viscous and from the surfaces of the components without additional chemical or mechanical Treatment could be removed.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - WO 00/40648 A1 [0003] WO 00/40648 A1 [0003]
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