DE69618229T2

DE69618229T2 - Verfahren zur verbesserung der haftung zwischen autokarosserie und verkleidungsteilen

Info

Publication number: DE69618229T2
Application number: DE69618229T
Authority: DE
Inventors: A. Smith; A. Waldenberger
Original assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Current assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Priority date: 1995-11-03
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: KR100254152B1; US6494977B1; DE69618229D1; ES2170268T3; ATE211151T1; BR9611134A; EP0858468B1; MX9803553A; WO1997016468A1; JPH11508956A; JP3560983B2; CA2232816A1; EP0858468A1; CA2232816C; KR19990063974A; ZA968180B; US5681868A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Haftung von dekorativen Teilen an Fahrzeugen, wie etwa Seitenformteile und Außenverzierungen von Autos und Aluminiumaußenverkleidungen von Lastkraftwagen-Anhängern. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Befestigen solcher dekorativen Teile mit Hilfe eines Polyurethanschaums, der besonders geartet ist, so dass er eine hinreichende Klebefähigkeit hat, geeignete physikalische Hoch- und Tieftemperatureigenschaften, Entspannungseigenschaften und andere funktionale Charakteristika, die früher nur durch eine Kombination von Acrylklebstoff und Dichtungsschaum erzielt werden konnten.
Die Polyurethanschaum-Dichtmittel wurden traditionell unter Verwendung von Polyol-Vorstufenmaterial mit einem Gehalt an 100% Diol oder einer Mischung aus Diolen und Triolen und einem Gehalt von weniger als 1% an Monolen hergestellt. Dieses Polyol-Material reagiert mit einem Isocyanat-Vorstufenmaterial, um eine Vielzahl an Polyurethanen zu bilden. Siehe "Optimizing Properties of Urethane Sealants," Adhesives & Sealants Industry, Juni/Juli 1994, Seiten 38-42. Solche Polyurethan-Dichtmittel weisen im wesentlichen keine Klebrigkeit oder Ablösebeständigkeit auf und sind nicht geeignet, um dekorative Teile an Fahrzeuge zu kleben.
Polyurethanklebstoffe verschiedener Art sind bekannt und übliche Zusammensetzungen sind in den US-Patenten Nummer US-A-3,779,794, US-A-4,624,996, US-A-4,625,012, US-A- 5,102,714 und US-A-5,227,409 offenbart. Während diese Produkte jedoch eine gute Haftung und andere wünschenswerte physikalische Eigenschaften zur Verwendung beim Befestigen von Autoteilen und dekorativen Teilen aufweisen können, zeigte keines von Ihnen vollständig geeignete Entspannungsfähigkeit und Tieftemperatureigenschaften. In einem Versuch, diese Probleme der Polyurethanklebstoffe zu überwinden, wurden Klebstoff und Schaumkombinationen vorgeschlagen. Zum Beispiel lehrt die EP-A-0 601 582 die Verwendung eines Schaumelastomersubstrats in Kombination mit einem druckempfindlichen Klebstoff, um eine hohe Haftung an rauen Oberflächen zu ermöglichen.
Gegenwärtig kommerziell erhältliche Klebstoff-Schaumkombinationen hatten, obwohl sie eine verbesserte Entspannungsfähigkeit aufwiesen, keine angemessene Gesamtkombination an Haftfähigkeit, Trennfestigkeit auf Mehrfachoberflächen, Zersetzungsbeständigkeit bei tiefen Temperaturen, Dehnung und ähnlichem, um den Erfordernissen des Marktes zu genügen. Diese Mängel sind für das in der Automobilindustrie existierende anspruchsvolle System besonders bedeutend. Lackierter Stahl oder faserverstärkte Kunststoffkomposit-Fahrzeugoberflächen und dekorative Verkleidung, hergestellt aus thermoplastischen Polymeren, wie etwa Olefinen oder Polyvinylchlorid, die schlechte Benetzbarkeitscharakteristiken haben, werden in der Industrie weithin verwendet.
Als Ergebnis wird heute ein Großteil der Haftung von Automobilteilen durch beiderseitiges Beschichten eines Schaumstreifens mit teuren druckempfindlichen Acrylklebstoffschichten bewältigt, so dass der Klebstoff das Fahrzeug und die dekorative Verkleidung oder das dekorative Teil berührt.
Angesichts des fortschreitenden Wunsches, die Kosten der Herstellung von Automobilen, Lastkraftwagen, Booten, Anhängern, Zügen oder anderen Fahrzeugen zu vereinfachen und zu reduzieren, suchen Forschung und Entwicklung weiterhin verbesserte Klebstoffsysteme. Die vorliegende Erfindung ist ein Ergebnis dieser fortschreitenden Forschung.
Diese Erfindung stellt ein Verfahren zum Kleben eines dekorativen Teils an ein Fahrzeug bereit, umfassend die Schritte:
(a) Aufbringen eines druckempfindlichen Klebstoffs, bestehend aus einem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 324 bis 890 kg/cu Meter (20 bis 55 lbs/cu ft) auf eine innere Oberfläche des dekorativen Teils; und
(b) Verbinden des dekorativen Teils mit dem Fahrzeug mittels einer durch den Polyurethanschaum gebildeten Bindung, wobei die Bindung zwischen dem dekorativen Teil und dem Fahrzeug eine ASTM-D-1000-87-Trennversuchfestigkeit von wenigstens 0,357 kg/cm (2 lbs/inch) bei Abwesenheit irgendeines anderen Klebstoffs als dem Polyurethanschaum und von wenigstens 1,07 kg/cm (6 lbs/inch) bei Anwesenheit einer Zwischenschicht zwischen dem Polyurethanschaum und dem Fahrzeug hat.
Der erfindungsgemäße Polyurethanschaum umfasst eine Reaktionsmischung aus:
(a) 100 Teilen eines im wesentlichen linearen Polyetherpolyols mit einem Monoalkoholmolekülgehalt größer als 3 Gew.-%, einer Funktionalität kleiner als 2, einem funktionalen Molekulargewicht von 3000 bis 5000 und einer Viskosität von 700 bis 1500 centipoise bei 25ºC;
(b) 12-18 Teilen eines modifizierten Polyisocyanats, das 40-50 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 15-25 Gew.-% 2,2- und 2,4-Diphenylmethandiisocyanat, 10-20 Gew.-% Oligomere des Diphenylmethandiisocyanats und weniger als 2 Gew.-% Phenylisocyanate umfasst und einen Isocyanatmolekülgehalt von 25-30 Gew.-%, eine Viskosität bei 25ºC von 100-200 mPa und ein Äquivalenzgewicht von 140-170 aufweist;
(c) 0,1-1 Teilen eines thermischen Urethankatalysators;
(d) 1-5 Teilen eines Silikontensids; und
(e) 8-15 Teilen eines Schaumbildners, wobei eine hinreichende Menge an Gas in die Mischung durch den Schaumbildner eingearbeitet wird, um eine Dichte von 324-890 kg/cu Meter (20-55 lbs/cu ft) zu erhalten.
Der Polyurethanschaum kann auch mindestens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-5 Teilen eines Kettenverlängerers, 0,03-3 Teilen eines Pigments und 0,1-1 Teil eines Epoxystabilisierers, umfassen. In einer bevorzugten Zusammensetzung ist der Urethankatalysator ein Organo-Zinn-Katalysator, der Kettenverlängerer ein Dialkylenglykol und der Epoxystabilisierer ein Bisphenyl A/Epichlorhydrin.
Wenn das dekorative Teil eine eloxierte Aluminiumoberfläche umfasst und der Polyurethanschaum an der eloxierten Aluminiumoberfläche haftet, hat die Bindung zwischen dem Fahrzeug und dem dekorativen Teil eine ASTM-D-1000-87-Trennfestigkeit von wenigstens 1,07 kg/cm (6 lbs/inch), ohne die Verwendung einer zusätzlichen Schicht aus einem druckempfindlichen Klebstoff oder einem Haftmittler.
Wenn das dekorative Teil aus einem thermoplastischen Olefinpolymer besteht, oder in anderer Weise schwierig mit dem Polyurethanschaum zu benetzen ist, dann umfasst das erfindungsgemäße Verfahren des weiteren den Schritt des Zufügens einer Zwischenschichtzusammensetzung, wie etwa einem Acrylklebstoff oder einem Acrylpolymerhaftmittler oder einer Haftmittlermischung aus Acrylpolymer/hydroxyterminiertem Polyvinylchlorid oder einem Silan-Haftvermittler, zwischen dem Polyurethanschaum und dem Fahrzeug, um zwischen dem Fahrzeug und dem dekorativen Teil eine Bindung mit einer Trennversuchfestigkeit von wenigstens 1,07 kg/cm (6 lbs/inch) zu schaffen. Die erforderliche Menge an Klebstoff in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Polyurethanschaum ist jedoch 10-60% geringer als die erforderliche Menge in Kombinationen gemäß dem Stand der Technik.
Der in vorliegender Erfindung verwendete Polyurethanschaum ist das Reaktionsprodukt einer Reaktionsmischung umfassend ein hydroxyterminiertes Polyurethanvorpolymer, ein modifiziertes Polyisocyanat, einen Urethankatalysator, ein Tensid, und ggf. einen Kettenverlängerer, einen Epoxystabilisierer und ein Pigment, wobei die Komponenten in der Gegenwart von Glas-Mikrobläschen oder anderen Schaumbildnern reagieren oder in einem Verfahren, welches einen Schaum in dem Polyurethanprodukt bildet.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird in der vorliegenden Erfindung ein hydroxyterminiertes Polyurethanvorpolymer verwendet. Das Vorpolymer wird aus einem im wesentlichen linearen Polyetherpolyol mit einem hohen monofunktionellen Molekülgehalt (Monoalkohol), das heißt größer als 3 Gew.-%, einer Funktionalität kleiner als 2, und vorzugsweise einem Molekulargewicht von 3000 bis 5000 und einer Viskosität von 1200 bis 1800 centipoise hergestellt. Ein geeignetes Polyetherpolyol wird von Baye·Inc. unter dem Handelsnamen Multranol 9111 verkauft. Das Polyol reagiert mit einer kleinen Menge des modifizierten Polyisocyanats, um das Vorpolymer zu bilden.
Das modifizierte Polyisocyanat ist vorzugsweise eine Isocyanatmischung, die 40-50 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 15-25 Gew.-% 2,2- und 2,4-Diphenylmethandiisocyanat, 10-20 Gew.-% höhere Oligomere dieser MDIs und weniger als 2 Gew.-% Phenylisocyanat umfasst und einen Isocyanatmolekül(NCO)gehalt von 25-30%, eine Viskosität bei 25 ºC von 100-200 mPa, und ein Äquivalenzgewicht von 140-170 aufweist. Ein Fachmann weiß, dass auch andere Isocyanate, wie etwa Toluoldiisocyanate (TDI) oder verschiedene isocyanatterminierte Vorpolymere verwendet werden können.
Der Urethankatalysator ist ein thermisch oder anderweitig verzögerter Urethankatalysator (das heißt durch Wärme aktiviert), vorzugsweise ein Zinnkatalysator und besonders bevorzugt ein Organo-Zinn-Katalysator, wie etwa Zinn-Dioctoat, ggf. gelöst in einem organischen Lösungsmittel wie etwa Dioctylphthalat oder Polyglykol oder verschiedenen Polyethern oder Polyesterpolyolen. Die vorliegenden Urethane sind elastomere Produkte, die durch eine segmentierte Struktur der Hauptkette charakterisiert sind. Die zwei Segmente werden als harte und weiche Elemente bezeichnet. Die weichen Segmente werden aus dem hochmolekulargewichtigen Polyol gebildet und sind durch eine hohe Flexibilität und eine niedrige Glasübergangstemperatur charakterisiert. Die harten Segmente, die aus Kettenverlängerern gebildet sind, verleihen dem Elastomer Zugfestigkeit und Zähigkeit.
Das Kettenverlängerungsmaterial wird in geringer Menge verwendet, insbesondere, wenn das Polyol nominell difunktionell ist. Hier verwendet, umfasst der Begriff "Kettenverlängerer" Verbindungen mit 2-4 aktiven, wasserstoffenthaltenden Gruppen pro Molekül und einem Äquivalenzgewicht von 30-500, vorzugsweise 50-100. Eine bessere Klebrigkeit wird erhalten, wenn die Funktionalität einen Überschuss von 2, 2 hat und die Verbindung das bevorzugte Äquivalenzgewicht hat. Bevorzugte Mengen des Kettenverlängerers sind 1-5 Gewichtsanteile, basierend auf 100 Teilen des hier beschriebenen Polyolvorpolymers. Der Kettenverlängerer verleiht dem Elastomer Zugfestigkeit und Zähigkeit. Der Kettenverlängerer ist vorzugsweise ein Dialkylenglykol wie etwa Dipropylenglykol.
Die Polyurethanreaktionsmischung muss vor oder während des Härtens zum Schäumen gebracht werden. Es kann irgendein bekanntes Verfahren verwendet werden, vorausgesetzt, dass eine geeignete Schaumdichte, Zugfestigkeit, Dehnung und Klebe-Charakteristik erhalten werden. Es können physikalische Mittel, wie etwa das Frieren der Zusammensetzung, verwendet werden. Ein Gas wie etwa Luft, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid oder ein anderes Inertgas, wird in die Reaktionsmischung geschlagen, um Gaszellen zu bilden. Es können auch chemische Treibmittel verwendet werden. Geeignete Treibmittel sind, ohne darauf begrenzt zu sein, niedrigsiedende Alkane, halogenierte Alkane, Azo-Treibmittel und andere Materialien, wie etwa Wasser, die unter den Reaktions- oder Härtebedingungen beim Herstellen eines Polyurethanschaums ein Gas bilden.
Der Schaum enthält vorzugsweise Glas-Mikrobläschen, um einen Schaum zu erzeugen, in dem der Durchmesser der Glas-Mikrobläschen von 1 bis 150 um und bevorzugt von 15-30 um reicht.
Das Tensid ist vorzugsweise ein Silikontensid. Es kann irgendein Tensid verwendet werden, welches eine gute Benetzung der verschiedenen Zusatzstoffe und eine gute Beschichtungscharakteristik auf dem Releasepapier gewährleistet. Die Menge des Tensids ist vorzugsweise 0,5-1 Gewichtsanteil, basierend auf 100 Teilen des Polyolvorpolymers. Wenn mechanische Mittel verwendet werden, um die Zusammensetzung zum Schäumen zu bringen, wird der Tensidgehalt um das 2-3-fache erhöht.
Der Klebstoff kann auch ein Pigment (optional) enthalten, um den Schaum in der für bestimmte Anwendungen gewünschten Farbe zu färben. Pigmentbeispiele umfassen Ruß, TiO&sub2; Titandioxid und Fe&sub2;O&sub3; Eisenoxid.
Der Schaum hat auch einen Epoxystabilisierer, der ihn gegen Wärmezersetzung stabilisiert. Hierbei nützliche Epoxystabilisierer umfassen, ohne darauf begrenzt zu sein, epoxydiertes Sojabohnenöl und Bisphenol A/Epichlorhydrin, welches zu 0,1 bis 1 Gewichtsanteilen, basierend auf 100 Teilen des Polyolvorpolymers, verwendet werden kann.
Es können andere optionale Komponenten, die zur Verwendung in Klebstoffen und Polyurethanschäumen bekannt sind, verwendet werden, vorausgesetzt, dass ihre Verwendung nicht die Zugfestigkeit, die Dehnung, die thermische und mechanische Belastungsstabilität und die Klebecharakteristik des Polyurethanschaums beeinträchtigen.
Der Polyurethanschaum kann durch Mischen der Komponenten und Aufbringen der Mischung auf ein Substrat, wo sie zu einem Polyurethanschaum gehärtet wird, gebildet werden. Das Aufbringen der Reaktionsmischung kann mit einem Arztmesser oder irgendeiner geeigneten Methode zur Bildung einer Schicht auf dem Substrat erfolgen. Das Härten erfolgt vorzugsweise durch Wärmeanwendung, kann aber durch irgendeine andere geeignete Methode erfolgen. Die Wärmeanwendung erfolgt für eine hinreichende Zeit, um im wesentlichen alle Isocyanate zu verwenden, z. B. für bis zu 2 Stunden bei 90-200ºC, und das Vervollständigen des Härtens kann durch Messung freier Isocyanatgruppen verfolgt werden.
Wenn zu Beginn des Verfahrens kein Polyolvorpolymer gebildet wird, ist die Viskosität der Reaktionsmischung vor dem Härten für ein Auftragen auf ein Releasepapier in herkömmlichen Herstellungsverfahren zu niedrig. Für den Fall, dass die Reaktionsmischung kein Vorpolymer enthält und eine niedrige Viskosität aufweist, kann der Polyurethanschaum eher in einer mit Releasepapier ausgekleideten Form gehärtet werden als auf der Oberfläche eines Releasepapiers, um ein Bogen oder einen Streifen des Schaums zu erhalten.
Während der erfindungsgemäße druckempfindliche Polyurethanschaumklebstoff aus spezifischen Komponenten unter Verwendung herkömmlicher Urethantechnologie hergestellt werden kann, ist es gemäß einem bevorzugten Verfahren erforderlich, erst ein Vorpolymer aus dem Polyol und einem Teil des modifizierten Polyisocyanats zu bilden, in dem diese beiden Komponenten in der Gegenwart eines Polyurethankatalysators bei Raumtemperatur unter Rühren für mehrere Stunden, vorzugsweise 3-5 Stunden, reagieren, um ein hydroxyterminiertes Vorpolymer mit einer Viskosität von 8000-15000 centipoise herzustellen. 100 Teile des Hochmonoalkoholpolyols reagieren mit 2-3 Teilen des modifizierten Polyisocyanats, um das Vorpolymer zu bilden. Danach werden 67,5 Teile des Vorpolymers kombiniert mit 32,5 Teilen Hochmonoalkoholpolyol, 12-16 Teilen zusätzlichem modifiziertem Polyisocyanat, 8-15 Teilen Glas-Mikrobläschen, 1-5 Teilen Kettenverlängerer, bis zu 3 Teilen Pigment, 0,1-2 Teilen Tensid und 0,1-1 Teilen Epoxystabilisierer und gleichmäßig gemischt. Die gleichmäßige Mischung wird dann mit der gewünschten Dicke, im allgemeinen 0,4-3 mm, auf ein Releasepapier geschichtet und durch Wärmeeinwirkung gehärtet, z. B. bei 350ºF (176,7ºC) für 3 Minuten.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaumbefestigungsbändern, die mit einer oder mehreren Klebstoffschichten beschichtet werden müssen, ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung, dass das Schaumsubstrat direkt an der Oberfläche des Automobilteils haftet. Die Vorteile davon sind geringere Kosten und verbesserte Effizienz.
Hierfür geeignete Schäume sind druckempfindliche Klebstoffe, die eine Verbindung/Befestigung sowohl von ähnlichen als auch von unähnlichen Materialien ermöglichen. Im allgemeinen umfassen geeignete Materialien irgendwelche metallischen oder plastischen Materialien, die gewöhnlich für Automobilteile verwendet werden. Solche Materialien umfassen Aluminium, rostfreien Stahl, Polyvinylchlorid (PVC), thermoplastische Olefine (TPO) und Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und bevorzugte Materialien umfassen eloxiertes Aluminium oder grundiertes PVC oder TPO.
Die Schäume zeigen eine hohe Dehnung, vorzugsweise größer als 500%, besonders bevorzugt größer als 700%. Die Schäume haben eine geringe Zugfestigkeit, vorzugsweise von 30- 120 psi, besonders bevorzugt 40-80 psi. Die Schäume haben eine mittlere Dichte von 20-55, vorzugsweise 25-45, Pfund/Quadratfoot. Die Fähigkeit des Schaums, an verschiedenen Materialien zu haften, kann durch einen Standardtest, wie etwa dem ASTM D-1000-87 180º Trennversuch, bestimmt werden. Der Schaum zeigt eine 180º Ablösung gegenüber eloxiertem Aluminium mit einer Größe von mindestens 1,07 (6,0), vorzugsweise von mindestens 1,25 kg/cm (7,0 Pfund/inch).
Darüber hinaus ist die Haftung bei erhöhter Temperatur, wie sie über Durchführung eines Belastungsscherversuches bei 190ºF (87,8ºC) bestimmt wird, größer als 72 Stunden, vorzugsweise größer als 96 Stunden. Der Belastungsscherversuch wird mittels Befestigen eines 1 Kilogramm-Gewichtes an einem Probestück, welches aus zwei 25 mal 75 mm mal 0,4 mm großen Aluminiumstücken besteht, die durch ein 25 mm mal 25 mm Stück aus drucksensitivem Schaum verbunden sind, durchgeführt.
Bei geringer Temperaturbelastung erfüllt der Schaum die Biegsamkeitsvoraussetzung ESBM3G89C2 der Ford Motor Company bei einer Temperatur von -22ºF (-30ºC).
Auch wenn es für die meisten Anwendungen im allgemeinen nicht erforderlich ist, kann eine erhöhte Haftung durch Hinzufügen einer Schicht aus einem üblichen drucksensitiven Acrylklebstoff auf eine oder beide Seiten des Schaums erzielt werden. Ein Schaum mit solch einer zweiten Klebeschicht, der über die zweite Schicht an rostfreiem Stahl haftet, weist üblicherweise eine 180º Ablösung von mindestens 1,25 (7,0), vorzugsweise 1,78 kg/cm (10 Pfund/inch) auf.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Es ist klar, dass diese Beispiele nur der Veranschaulichung dienen und die Erfindung nicht beschränken sollen.
Das Polypropylendiol MW 4000 (Multrol 9111 Polyol) und das polymere Isocyanat mit einer NCO-Funktionalität von 2,3-2,4 (Modus E-448) der folgenden Beispiele wurden von der Bayer Inc., Polymerabteilung, Pittsburgh, PA erhalten. Diese Materialien reagierten (100 Teile Polyol auf 2-3 Teile Isocyanat) mit einem Zinnkatalysator (T-190, erhalten von Tylo, Parsippany, New Jersey) bei Raumtemperatur unter Rühren für 4 Stunden oder bis eine Viskosität erreicht wurde, die geeignet war für Anwendungen auf einem Schaumbandreleasepapier (das heißt 8000-12000). Dieses Vorpolymer wurde dann mit den anderen Komponenten vermischt und wie unten beschrieben gehärtet.

Beispiel 1

Der Klebstoffschaum hat die folgende Zusammensetzung

KOMPONENTE GEWICHTSTEILE

Hydroxyterminiertes Vorpolymer 96
Dipropylenglykol 4
Silikontensida 1
Ruß 0,5
ScotchliteTM Glasbläschen 10,0
Bisphenyl A/Epichlorhydrin 0,5
27,5% NCO Gehalt an Polyisocyanat 12,5
a. 3M Company, Minneapolis, Minnesota
Der Schaum wurde auf eine geeignete Release-Einlage mit einer Dicke von 1,2 mm beschichtet und für 3 Minuten bei 350ºF (177ºC) gehärtet. Das resultierende Produkt war ein Bogen aus drucksensitivem Klebstoff, bestehend aus Polyurethanschaum mit einer Zugfestigkeit von 3,5 kg/sq cm (50 psi) und einer Dehnung von 800%.
Der Schaum wurde auf der Rückseite eines eloxierten Aluminiumemblems befestigt und anschließend an der Aluminiumaußenverkleidung eines Sattelschleppers befestigt. Nach 24 Stunden wurde eine überschüssige Kraft von 11,34 kg (25 Pfund) benötigt, um das Emblem zu entfernen.

Beispiel 2

Der Schaum des Beispiel 1 wurde an einem rückwärtig mit eloxiertem Aluminium versehenen PVC-Pressteil befestigt, welches anschließend an der Aluminiumaußenverkleidung eines Sattelschleppers befestigt wurde. Nach 24 Stunden wurde eine Kraft von 6,8 kg (15 Pfund) benötigt, um den Rest des Pressteils abzulösen.

Beispiel 3

Der Schaum des Beispiel 1 wurde an einem PVC-Pressteil befestigt, der mit Tite-R-BondTM 4070 Haftmittler, eine Mischung aus Acrylpolymer und hydroxyterminiertem Polyvinylchlorid, welches von der Norton Performance Plastics, Granville, New York erhalten wurde, grundiert wurde. Das Pressteil wurde anschließend an der Aluminiumaußenverkleidung eines Sattelschleppers befestigt. Nach 24 Stunden wurde eine Kraft von 6,8 kg (15 Pfund) benötigt, um den Rest des Pressteils abzulösen.

Beispiel 4

Der Schaum des Beispiel 1 wurde an einer Seite mit einem üblichen druckempfindlichen Acrylklebstoff (Polytac 414, erhalten von H & N Chemical Company) beschichtet. Die Nicht- Acrylseite wurde an einem rückwärtig mit Aluminium versehenen PVC-Pressteil befestigt. Die Acrylseite wurde anschließend an ein Metallblech geklebt, welches mit einem herkömmlichen Autolack lackiert war, um zu simulieren, dass das Pressteil an einer Autotür befestigt ist. Nach 24 Stunden wurde eine Kraft von 9,07 kg (20 Pfund) benötigt, um den Rest des Pressteils abzulösen.

Beispiel 5

Ein Klebstoffschaum mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.

KOMPONENTE GEWICHTSTEILE

Hydroxyterminiertes Vorpolymer 67,5
Hochmonoalkoholpolymer 37,5
Silikontensid 1,0
Dipropylenglykol 2,0
Ruß 1,0
ScotchliteTM Glasbläschen 8,0
27,5% NCO Gehalt an Polyisocyanat 10,0
Der Schaum wurde auf eine geeignete Release-Einlage mit einer Dicke von 1,2 mm beschichtet und für 3 Minuten bei 350ºF (177ºC), gehärtet. Das resultierende Produkt war ein Bogen aus drucksensitivem Klebstoff, bestehend aus Polyurethanschaum mit einer Zugfestigkeit von 2,46 kg/sq cm (35 psi) und einer Dehnung von 1000%.
Der Schaum wurde auf der Rückseite eines grundierten TPO-Pressteils befestigt, welches anschließend an einem Metallblech befestigt wurde, welches mit herkömmlichem Autolack lackiert war. Das Pressteil auf dem Blech wurde dann 5 Umgebungszyklen ausgesetzt, bestehend aus
- 8 Stunden bei -30ºC
- 8 Stunden bei 80ºC
- 8 Stunden bei Raumtemperatur
Nach den Zyklen wurde keine Klebeverschlechterung des Pressteils an den lackierten Blechen festgestellt.

Beispiel 6

Der 180º Trennversuch nach dem ASTM D-1000-87-Verfahren wurde an den Polyurethanschäumen und den Kontrollmaterialien durchgeführt. Die Ergebnisse werden unten gezeigt.
In diesen Trennversuchen hatte der erfindungsgemäße Polyurethanschaum eine Trennfestigkeit von mindestens 0,357 kg/cm (2 lbs/inch) ohne die Verwendung eines Haftmittlers oder Klebstoffes. Mit einer einzigen Schicht eines Acrylklebstoffes in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Schaum stieg die Trennfestigkeit auf 57% über der der Kombination eines herkömmlichen Polyurethanschaums mit einem Acrylklebstoff an. Diese Verbesserung wurde trotz der Verwendung von 16,6 Gew.-% zusätzlichem Acrylklebstoff zu dem herkömmlichen Schaum beobachtet. Ein herkömmlicher Polyurethanschaum ist durch eine Trennversuchfestigkeit von 0 kg/cm (0 lbs/inch) charakterisiert.
Für dekorative PVC-Teile ergab der erfindungsgemäße Polyurethanschaum zusammen mit einem PVC-Haftmittler überlegene Trennversuchfestigkeiten.

Claims

1. Ein Verfahren zum Kleben eines dekorativen Teils an ein Fahrzeug, umfassend die Schritte:

(a) Aufbringen eines druckempfindlichen Klebstoffs, bestehend aus einem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 324 bis 890 kg/cu Meter (22 bis 55 lbs/cu ft) auf eine innere Oberfläche des dekorativen Teils; und

(b) Verbinden des dekorativen Teils mit dem Fahrzeug mittels einer durch den Polyurethanschaum gebildeten Bindung,

wobei die Bindung zwischen dem dekorativen Teil und dem Fahrzeug eine ASTM-D-1000- 87-Trennversuchfestigkeit von wenigstens 0,375 kg/cm (2 lbs/inch) bei Abwesenheit irgendeines anderen Klebstoffs als dem Polyurethanschaum und von wenigstens 1,07 kg/cm (6 lbs/inch) bei Anwesenheit einer Zwischenschicht zwischen dem Polyurethanschaum und dem Fahrzeug hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Polyurethanschaum wirksame Mengen umfaßt an:

(a) einem im wesentlichen linearen Polyetherpolyol mit einem Monoalkoholmolekülgehalt größer als 3 Gew.-%, einer Funktionalität kleiner als 2, einem Molekulargewicht von 3000 bis 5000 und einer Viskosität von 700 bis 1500 centipoise bei 25ºC;

(b) einem modifizierten Polyisocyanat, das 40-50 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 15-25 Gew.-% 2,2- und 2,4-Diphenylmethandiisocyanate, 10-20 Gew.-% Oligomere der Diphenylmethandiisocyanate und weniger als 2 Gew.-% Phenylisocyanat umfaßt und einen Isocyanatmolekülgehalt von 25-30 Gew.-%, eine Viskosität bei 25ºC von 100-200 mPa und ein Äquivalenzgewicht von 140-170 aufweist;

(c) einem thermischen Urethankatalysator; und

(d) einem Silikontensid, wobei ein Schaum hergestellt wird durch Aufschäumen einer Mischung, umfassend (a), (b), (c) und (d), um eine hinreichende Menge an Gas einzuarbeiten, um einen gehärteten Polyurethanschaum der Dichte von 324 bis 890 kg/cu Meter (20 bis 55 lbs/cu ft) zu erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Polyurethanschaum des weiteren wenigstens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kettenverlängerer, Pigment, Lösungsmittel und Epoxystabilisierer umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Urethankatalysator ein Organo-Zinn-Katalysator ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Urethankatalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinn-dioctoat, Organo-Zinn-Verbindungen, Zinn-dioctoat gelöst in einem Dioctylphthalatlösungsmittel und Organo-Zinn-Verbindungen gelöst in einem Polyglykollösungsmittel.

6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Kettenverlängerer ein Dialkylenglykol ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Kettenverlängerer ein Dipropylenglykol ist.

8. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Polyurethanschaum des weiteren Glas- Mikrobläschen umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Epoxystabilisierer ein Bisphenyl A/Epichlorhydrin ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Polyurethanschaum umfaßt:

(a) ein im wesentlichen lineares Polyetherpolyol mit einem Monoalkoholmolekülgehalt größer als 3 Gew.-%, einer Funktionalität kleiner als 2, einem Molekulargewicht von 3000 bis 5000 und einer Viskosität von 700 bis 1500 centipoise bei 25ºC;

(b) ein modifiziertes Polyisocyanat, das 40-50 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 15- 25 Gew.-% 2,2- und 2,4-Diphenylmethandiisocyanat, 10-20 Gew.-% Oligomere des Diphenylmethandiisocyanats und weniger als 2 Gew.-% Phenylisocyanat umfaßt und einen Isocyanatmolekülgehalt von 25-30 Gew.-%, eine Viskosität bei 25ºC von 100-200 mPa und ein Äquivalenzgewicht von 140-170 aufweist;

(c) einen thermischen Urethankatalysator;

(d) ein Silikontensid; und

(e) einen Schaumbildner, wobei eine hinreichende Menge an Gas in die Mischung, umfassend (a), (b), (c), (d) und (e), durch den Schaumbildner eingearbeitet wird, um einen gehärteten Polyurethanschaum einer Dichte von 20 bis 55 lbs/cu ft zu erhalten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Polyurethanschaum des weiteren mindestens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kettenverlängerer, Pigment, Lösungsmittel und Epoxystabilisierer umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Urethankatalysator ein Organo-Zinn- Katalysator ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Urethankatalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinn-dioctoat, Organo-Zinn-Verbindungen, Zinn-dioctoat gelöst in einem Dioctylphthalatlösungsmittel und Organo-Zinn-Verbindungen gelöst in einem Polyglykollösungsmittel.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Kettenverlängerer ein Dialkylenglykol ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Kettenverlängerer ein Dipropylenglykol ist.

16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Epoxystabilisierer ein Bisphenyl A/Epichlorhydrin ist.

17. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schaumbildner ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glas-Mikrobläschen, Treibmitteln und Kombinationen davon.

18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das dekorative Teil eine eloxierte Aluminiumoberfläche umfaßt, der Polyurethanschaum an die eloxierte Aluminiumoberfläche geklebt wird und die Bindung zwischen dem Fahrzeug und dem dekorativen Teil eine ASTM D- 1000-87-Trennfestigkeit von wenigstens 1,07 kg/cm (6 lbs/inch) hat.

19. Verfahren nach Anspruch 1, des weiteren umfassend den Schritt des Zufügens einer Zwischenschichtzusammensetzung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Akrylklebstoffen, Akrylpolymerhaftmittlern und einer Haftmittlermischung aus Akrylpolymer/hydroxyterminierten Polyvinylchloriden und Silan-Haftvermittlern, zwischen den Polyurethanschaum und das Fahrzeug, um zwischen dem Fahrzeug und dem dekorativen Teil eine Bindung mit einer Trennfestigkeit von wenigstens 1,07 kg/cm (6 lbs/inch) zu schaffen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das dekorative Teil aus einem thermoplastischen Polymer gebildet ist.

21. Ein druckempfindlicher Klebstoff bestehend aus einem Polyurethanschaum, wobei der Polyurethanschaum eine Mischung umfaßt aus:

(a) 100 Teilen eines im wesentlichen linearen Polyetherpolyols mit einem Monoalkoholmolekülgehalt größer als 3 Gew.-%, einer Funktionalität kleiner als 2, einem Molekulargewicht von 3000 bis 5000 und einer Viskosität von 700 bis 1500 centipoise bei 25ºC;

(b) 12-18 Teilen eines modifizierten Polyisocyanats, das 40-50 Gew.-% 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 15-25 Gew.-% 2,2- und 2,4-Diphenylmethandiisocyanat, 10-20 Gew.-% Oligomere des Diphenylmethandiisocyanats und weniger als 2 Gew.-% Phenylisocyanaten umfaßt und einen Isocyanatmolekülgehalt von 25-30 Mol-%, eine Viskosität bei 25ºC von 100-200 mPa und ein Äquivalenzgewicht von 140-170 aufweist;

(c) 0,01-1 Teilen eines thermischen Urethankatalysators;

(d) 1-5 Teilen eines Silikontensids; und

(e) 8-15 Teilen eines Schaumbildners, wobei eine hinreichende Menge an Gas in die Mischung durch den Schaumbildner eingearbeitet wird, um eine Dichte von 324 bis 890 kg/cu Meter (20 bis 55 lbs/cu ft) in dem gehärteten Polyurethanschaum zu erhalten.

22. Klebstoff nach Anspruch 21, wobei der Polyurethanschaum des weiteren mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1-5 Teilen eines Kettenverlängerers, 0,03-3 Teilen eines Pigments und 0,1-1 Teil eines Epoxystabilisierers umfaßt.

23. Klebstoff nach Anspruch 21, wobei der Urethankatalystor ein Organo-Zinn-Katalysator ist.

24. Klebstoff nach Anspruch 23, wobei der Urethankatalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinn-dioctoat, Organo-Zinn-Verbindungen, Zinn-dioctoat gelöst in einem Dioctylphthalatlösungsmittel und Organo-Zinn-Verbindungen gelöst in einem Polyglykollösungsmittel.

25. Klebstoff nach Anspruch 22, wobei der Kettenverlängerer ein Dialkylenglykol ist.

26. Klebstoff nach Anspruch 25, wobei der Kettenverlängerer Dipropylenglykol ist.

27. Klebstoff nach Anspruch 22, wobei der Epoxystabilisierer ein Bisphenyl A/Epichlorhydrin ist.

28. Klebstoff nach Anspruch 21, wobei der Schaumbildner ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glas-Mikrobläschen, Treibmitteln und Kombinationen davon.