Der
Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Polyurethane und Zubereitungen,
enthaltend derartige Polyurethane zur Verfügung zu stellen, welche die
aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere
lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Polyurethane
und Zubereitungen, enthaltend derartige Polyurethane zur Verfügung zu
stellen, welche sich als Klebstoffe oder Oberflächenbeschichtungsmittel eigen,
wobei die durch Klebstoff oder Oberflächenbeschichtungsmittel gebildete
Schicht im wesentlichen gegenüber
Wasser oder Wasserdampf eine Sperrfunktion ausübt. Weiterhin lag eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, Klebstoffe zur Verfügung zustellen,
welche unter Einfluss von Luftfeuchtigkeit aushärten, wobei die Klebstoffe
im wesentlichen portionsweise verpackt werden können und die Verpackungen zumindest
teilweise aus ausgehärtetem
Klebstoff besteht.
Die
der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden durch Polyurethane,
Zubereitungen enthaltend derartige Polyurethane, Klebstoffen und
Verfahren zu deren Herstellung gelöst, wie sie im Rahmen des nachfolgenden
Textes näher
beschrieben werden.
Gegenstand
der Erfindung ist ein mindestens eine Silylgruppe tragendes Polyurethan
oder Gemisch aus zwei oder mehr mindestens eine Silylgruppe tragenden
Polyurethanen mit mindestens einer Silylgruppe der allgemeinen Formel
I
worin
die Reste R
1 bis R
6 jeweils
unabhängig
voneinander für
einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 24 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten Cycloalkylrest
mit 4 bis etwa 24 C-Atomen
oder einen Arylrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen stehen, R
7 für
einen gegebenenfalls substituierten Alkylenrest mit 1 bis etwa 44
C-Atomen, einen gegebenenfalls substituierten Cycloalkenylrest mit
6 bis etwa 24 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten
Arylenrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen steht, n, m und j jeweils
für eine
ganze Zahl von 0 bis 3 stehen, wobei m + n + j = 3, a für eine ganze
Zahl von 0 bis 3, b für
eine ganze Zahl von 0 bis 2 und c für eine Zahl von 0 bis 8 steht
und R
8 für
einen gegebenenfalls substituierten linearen oder verzweigten C
1-24-Alkylrest, C
4- 18-Cyclohexyl-,
C
6-18-Aryl- oder C
7-19-Aralkylrest,
insbesondere für
einen linearen oder verzweigten C
1-10-Alkylrest,
Cyclohexyl-, Phenyl-, Tolyl-, Mesityl-, Trityl-, 2,4,6-Tri-tert-butylphenylrest
steht, wobei der Rest R
8 so gewählt wird,
dass das mindestens eine Silylgruppe tragende Polyurethan oder das
Gemisch aus zwei oder mehr mindestens eine Silylgruppe tragenden
Polyurethanen bei Feuchtigkeitseinfluss einen für Wasserdampf im wesentlichen
undurchlässigen Film
bildet.
Ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist ein mindestens eine Silylgruppe tragendes
Polyurethan, herstellbar durch Umsetzung von drei Komponenten A,
B und gegebenenfalls C, wobei
- a) als Komponente
A ein Polyisocyanat oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Polyisocyanaten,
- b) als Komponente B ein Silan der allgemeinen Formel II worin
die Reste R1 bis R6 jeweils
unabhängig
voneinander für
einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 24 C-Atomen, einen gesättigten
oder ungesättigten
Cycloalkylrest mit 4 bis etwa 24 C-Atomen oder einen Arylrest mit
6 bis etwa 24 C-Atomen stehen, R7 für einen
gegebenenfalls substituierten Alkylenrest mit 1 bis etwa 44 C-Atomen,
einen gegebenenfalls substituierten Cycloalkenylrest mit 6 bis etwa
24 C-Atomen oder
einen gegebenenfalls substituierten Arylenrest mit 6 bis etwa 24
C-Atomen steht, n, m und j jeweils für eine ganze Zahl von 0 bis
3 stehen, wobei m + n + j = 3, a für eine ganze Zahl von 0 bis
3, b für
eine ganze Zahl von 0 bis 2 und c für eine Zahl von 0 bis 8 steht
und R8 für
einen gegebenenfalls substituierten linearen oder verzweigten C1-24-Alkylrest,
C4-18-Cyclohexyl-, C6-18-Aryl-
oder C7-19-Aralkylrest, insbesondere für einen
linearen oder verzweigten C1-10-Alkylrest, Cyclohexyl-,
Phenyl-, Tolyl-, Mesityl-, Trityl-, 2,4,6-Tri-tert-butylphenylrest steht,
und
- c) gegebenenfalls als Komponente C ein Polyol oder ein Gemisch
aus zwei oder mehr Polyolen oder ein Polyamin oder ein Gemisch aus
zwei oder mehr Polyaminen oder ein Gemisch aus Polyolen und Polyaminen
eingesetzt
wird, wobei in Komponente B der Rest R8 oder
das Gemisch aus zwei oder mehr Silanen mit einem Rest R8 so
ausgewählt
wird, dass das Silylgruppen tragende Polyurethan bei Feuchtigkeitseinfluss
einen für Wasserdampf
im wesentlichen undurchlässigen
Film bildet.
Der
Begriff "Polyurethan" steht im Rahmen
der vorliegenden Erfindung für
eine Verbindung mit Polyurethanstruktur wie sie sich im Rahmen einer
gezielten ein- oder mehrstufigen Polyurethansynthese erhalten lässt. Ein
Polyurethan im erfindungsgemäßen Sinne
weist zwei oder mehr Urethangruppen auf. Der Begriff umfasst dabei
weiterhin alle Abweichungen von dieser Struktur, wie sie sich durch
die statistische Natur des Polyadditionsverfahrens ergeben.
Der
Begriff "Silylgruppen
tragendes Polyurethan" steht
dabei für
ein Polyurethan, welches eine oder mehrere Silylgruppen der allgemeinen
Formel I trägt.
Die Silylgruppen können
dabei terminal, also endständig, oder
als Seitenketten in regelmäßigen oder
unregelmäßigen Abständen am
Polyurethan angebracht sein.
Unter
einer „Silylgruppe" wird im Rahmen der
vorliegenden Erfindung eine funktionelle Gruppe der allgemeinen
Formel I verstanden,
worin
die Reste R
1 bis R
6 jeweils
unabhängig
voneinander für
einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 24 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten Cycloalkylrest
mit 4 bis etwa 24 C-Atomen
oder einen Arylrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen stehen, R
7 für
einen gegebenenfalls substituierten Alkylenrest mit 1 bis etwa 44
C-Atomen, einen gegebenenfalls substituierten Cycloalkenylrest mit
6 bis etwa 24 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten
Arylenrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen steht, n, m und j jeweils
für eine
ganze Zahl von 0 bis 3 stehen, wobei m + n + j = 3, a für eine ganze
Zahl von 0 bis 3, b für
eine ganze Zahl von 0 bis 2 und c für eine Zahl von 0 bis 8 steht
und R
8 für
einen gegebenenfalls substituierten linearen oder verzweigten C
1-24-Alkylrest, C
4- 18-Cyclohexyl-,
C
6-18-Aryl- oder C
7-19-Aralkylrest,
insbesondere für
einen linearen oder verzweigten C
1-10-Alkylrest,
Cyclohexyl-, Phenyl-, Tolyl-, Mesityl-, Trityl-, 2,4,6-Tri-tert-butylphenylrest
steht.
Als
Komponente A wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polyisocyanat
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Polyisocyanaten eingesetzt.
Unter Polyisocyanaten werden Verbindungen verstanden, die mindestens
zwei Isocyanatgruppen (NCO-Gruppen)
tragen. In der Regel sind dies Verbindungen der allgemeinen Struktur
O=N=C-Z-C=N=O, wobei Z ein linearer oder verzweigter aliphatischer,
alicyclischer oder aromatischer Kohlenwasserstoffrest ist, der gegebenenfalls
weitere inerte oder in die Umsetzung eingreifende Substituenten
aufweisen kann.
Als
Polyisocyanate zum erfindungsgemäßen Einsatz
als Komponente A kommen beispielsweise Ethylendiisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat,
1,4-Tetramethoxybutandiisocyanat,
1,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3
und -1,4-diisocyanat, Bis(2-isocyanato-ethyl)fumarat, sowie Gemische
aus zwei oder mehr davon, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan
(Isophorondiisocyanat, IPDI), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat, Hexahydro-1,3-
oder -1,4-phenylendiisocyanat, Benzidindiisocyanat, Naphthalin-1,5-diisocyanat,
1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan,
1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, Xylylendiisocyanat (XDI),
Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat,
2,4- oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
(MDI) oder deren partiell oder vollständig hydrierte Cycloalkylderivate,
beispielsweise vollständig
hydriertes MDI (H12-MDI), alkylsubstituierte
Diphenylmethandiisocyanate, beispielsweise Mono-, Di-, Tri- oder
Tetraalkyldiphenylmethandiisocyanat sowie deren partiell oder vollständig hydrierte
Cycloalkylderivate, 4,4'-Diisocyanatophenylperfluorethan,
Phthalsäure-bis-isocyanatoethylester,
1-Chlormethylphenyl-2,4-
oder -2,6-diisocyanat, 1-Brommethylphenyl-2,4- oder -2,6-diisocyanat, 3,3-Bis-chlormethylether-4,4'-diphenyldiisocyanat,
schwefelhaltige Diisocyanate, wie sie durch Umsetzung von 2 mol
Diisocyanat mit 1 mol Thiodiglykol oder Dihydroxydihexylsulfid erhältlich sind,
die Di- und Triisocyanate der Di- und Trimerfettsäuren, oder
Gemische aus zwei oder mehr der genannten Diisocyanate, in Frage.
Als
Gemische dieser Isocyanate sind besonders die Gemische der jeweiligen
Strukturisomeren von Diisocyanatotoluol und Diisocyanatodiphenylmethan
von Bedeutung, insbesondere das Gemisch aus 80 mol-% 2,4-Diisocyanatotoluol
und 20 mol-% 2,6-Diisocyanatotoluol geeignet. Weiterhin sind die
Gemische von aromatischen Isocyanaten, wie 2,4-Diisocyanatotoluol
und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol mit aliphatischen oder cycloaliphatischen
Isocyanaten, wie Hexamethylendiisocyanat oder IPDI besonders vorteilhaft,
wobei das bevorzugte Mischungsverhältnis der aliphatischen zu
den aromatischen Isocyanaten etwa 4 : 1 bis 1 : 4 beträgt.
Um
Polyurethane mit einem gewissen Verzweigungs- oder Vernetzungsgrad
herzustellen, können drei-
oder vierwertigen Isocyanate oder deren Gemische eingesetzt werden.
Derartige Isocyanate werden beispielsweise dadurch erhalten, dass
man zweiwertige Isocyanate derart miteinander umsetzt, dass ein
Teil ihrer Isocyanatgruppen zu Allophanat-, Biuret- oder Isocyanuratgruppen
derivatisiert wird. Handelsübliche
Verbindungen sind beispielsweise das Isocyanurat oder das Biuret
des Hexamethylendiisocyanats.
Ebenso
im Sinne der vorliegenden Erfindung als Polyisocyanate in Komponente
A geeignet sind daher drei- oder höherwertige Isocyanate, wie
sie beispielsweise durch Oligomerisierung von Diisocyanaten, insbesondere
durch Oligomerisierung der oben genannten Isocyanate, erhältlich sind.
Beispiele für
besonders geeignete drei- oder höherwertigen
Polyisocyanate sind die Triisocyanurate von HDI oder IPDI oder deren
Gemische oder deren gemischte Triisocyanurate sowie Polyphenylmethylenpolyisocyanat,
wie es durch Phosgenierung von Anilin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten erhältlich ist.
Weitere
geeignete höherfunktionelle
Polyisocyanate sind zum Beispiel Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate
auf Basis von 2,4- und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol, IPDI oder Tetramethylendiisocyanat
einerseits und niedermolekularen Polyhydroxyverbindungen wie Trimethylolpropan
andererseits.
Besonders
bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Einsatz von
TDI, MDI oder Polymer-MDI oder einem Gemisch aus zwei oder mehr
davon als Komponente A.
Polyurethane
gemäß der vorliegenden
Erfindung tragen mindestens eine Silylgruppe gemäß der allgemeinen Formel I.
Erfindungsgemäße Polyurethane
mit entsprechenden Silylgruppen lassen sich beispielsweise leicht
durch Umsetzung von Polyisocyanaten oder Präpolymeren mit vorzugsweise
zwei oder mehr Isocyanatgruppen mit Aminosilanen der allgemeinen
Formel II
worin
die Reste R
1 bis R
6 jeweils
unabhängig
voneinander für
einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 24 C-Atomen, einen gesättigten oder ungesättigten Cycloalkylrest
mit 4 bis etwa 24 C-Atomen
oder einen Arylrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen stehen, R
7 für
einen gegebenenfalls substituierten Alkylenrest mit 1 bis etwa 44
C-Atomen, einen gegebenenfalls substituierten Cycloalkenylrest mit
6 bis etwa 24 C-Atomen oder einen gegebenenfalls substituierten
Arylenrest mit 6 bis etwa 24 C-Atomen steht, n, m und j jeweils
für eine
ganze Zahl von 0 bis 3 stehen, wobei m + n + j = 3, a für eine ganze
Zahl von 0 bis 3, b für
eine ganze Zahl von 0 bis 2 und c für eine Zahl von 0 bis 8 steht
und R
8 für
einen gegebenenfalls substituierten linearen oder verzweigten C
1-24-Alkylrest, C
4- 18-Cyclohexyl-,
C
6-18-Aryl- oder C
7-19-Aralkylrest,
insbesondere für
einen linearen oder verzweigten C
1-10-Alkylrest,
Cyclohexyl-, Phenyl-, Tolyl-, Mesityl-, Trityl-, 2,4,6-Tri-tert-butylphenylrest
steht, erhalten.
Grundsätzlich eignen
sich beliebige Verbindungen der allgemeinen Formel II zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Polyurethane,
sofern die geforderten Eigenschaften bezüglich der Bildung einer gegenüber Wasserdampf
im wesentlichen dichten Hülle
bei Feuchtigkeitseinfluss gegeben sind. Hinsichtlich ausreichender
Reaktivität
der Silylgruppen haben sich jedoch die nachfolgenden Verbindungen
als vorteilhaft herausgestellt, wobei die genannten Verbindungen
am N-Atom jeweils einen Substituenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus einem gegebenenfalls substituierten linearen oder verzweigten
C1-24-Alkylrest, C4-18-Cyclohexyl-,
C6-18-Aryl- oder C7-19-Aralkylrest,
insbesondere aus einem linearen oder verzweigten C1-10-Alkylrest, Cyclohexyl-,
Phenyl-, Tolyl-, Mesityl-, Trityl-, 2,4,6-Tri-tert-butylphenylrest aufweisen
müssen,
sofern sich dies nicht bereits aus dem Verbindungsnamen selbst ergibt:
N-(α-Methyldimethoxysilylmethyl)amin,
N-(α-Trimethoxysilylmethyl)amin,
N-(α-Diethylmethoxysilylmethyl)amin,
N-(α-Ethyldimethoxysilylmethyl)amin,
N-(α-Methyldiethoxysilylmethyl)amin,
N-(α-Triethoxysilylmethyl)amin,
N-(α-Ethyldiethoxysilylmethyl)amin,
N-(β-Methyldimethoxysilylethyl)amin,
N-(β-Trimethoxysilylethyl)amin,
N-(β-Ethyldimethoxysilylethyl)amin,
N-(β-Methyldiethoxysilylethyl)amin,
N-(β-Triethoxysilylethyl)amin,
N-(β-Ethyldiethoxysilylethyl)amin,
N-(γ-Methyldimethoxysilylpropyl)amin,
N-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin,
N-(γ-Ethyldimethoxysilylpropyl)amin,
N-(γ-Methyldiethoxysilylpropyl)amin,
N-(γ-Triethoxysilylpropyl)amin,
N-(γ-Ethyldiethoxysilylpropyl)amin,
N-(4-Methyldimethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Trimethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Diethylmethoxysilylbutyl)amin,
N-(4-Ethyldimethoxysilylbutyl)amin,
N-(4-Methyldiethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Triethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Diethylethoxysilylbutyl)amin, N-(4-Ethyldiethoxysilylbutyl)amin,
N-(5-Methyldimethoxysilylpentyl)amin, N-(5-Trimethoxysilylpentyl)amin, N-(5-Triethylsilylpentyl)amin,
N-(5-Ethyldimethoxysilylpentyl)amin, N-(5-Methyldiethoxysilylpentyl)amin, N-(5-Triethoxysilylpentyl)amin,
N-(5-Diethylethoxysilylpentyl)amin,
N-(5-Ethyldiethoxysilylpentyl)amin, N-(6-Methyldimethoxysilylhexyl)amin,
N-(6-Trimethoxysilylhexyl)amin, N-(6-Ethyldimethoxysilylhexyl)amin, N-(6-Methyldiethoxysilylhexyl)amin,
N-(6-Triethoxysilylhexyl)amin, N-(6-Ethyldiethoxysilylhexyl)amin, N-(γ-Trimethoxysiloxydimethylsilylpropyl)amin,
N-(γ-Trimethylsiloxydimethoxysilylpropyl)amin,
N-(γ-Triethoxysiloxydiethylpropyl)amin,
N-(γ-Triethoxysiloxydiethoxysilylpropyl)amin,
N,N-Butyl-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin,
N,N-Butyl-(γ-Triethoxysilylpropyl)amin,
N,N-Phenyl-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin,
N,N-Phenyl-(γ-Triethoxysilylpropyl)amin,
N,N-Cyclohexyl-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin,
N,N-Ethyl-(γ-Trimethoxysilylpropyl)amin,
Diethyl-N-(Trimethoxysilylpropyl)aspartat, Diethyl-N-(Triethoxysilylpropyl)aspartat N,N-Ethyl-(γ-Dimethoxymethylsilylpropyl)amin,
N,N-Ethyl-(γ-Trimethoxysilylisobutyl)-amin,
N,N-Bis-(trimethoxypropyl)-amin, N,N-Ethyl-(γ-Trimethoxysilylisobutyl)amin, N,N-Ethyl-(α-Trimethoxysilylmethyl)-amin,
Dibutyl-N-(trimethoxysilylpropyl)aspartat,
Dibutyl-N-(Triethoxysilylpropyl)aspartat, N,N-(β- Aminopropyl)-(γ-Trimethoxy-silylpropyl)amin,
N,N'-Di-(Trimethoxysilylpropyl)ethylendiamin,
Tetra-(Trimethoxysilylpropyl)ethylendiamin und N,N-Ethyl-(β-Trimethoxysilylethyl)amin
oder N-[γ-tris(Trimethylsiloxy)silylpropyl]amin
oder N,N-Cyclohexyl-α-triethoxysilylmethylamin
oder N,N-Cyclohexyl-α-methyldiethoxysilylmethylamin
oder N,N-Phenyl-α-trimethoxysilylmethylamin
oder N,N-Phenyl-α-methyldimethoxysilylmethylamin
oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Weiterhin
können
im Rahmen der vorliegenden Erfindung Aminosilane der allgemeinen
Formel II eingesetzt werden, in denen die mit dem Parameter c gekennzeichnete
Wiederholungseinheit für
eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel III
steht, worin c für einen
Wert von 1 bis etwa 6 steht.
Vorzugsweise
werden Verbindungen eingesetzt, die mindestens eine Methoxygruppe
oder eine Ethoxygruppe am Siliziumatom tragen, besonders bevorzugt
sind Verbindungen mit zwei oder drei Methoxygruppen oder zwei oder
drei Ethoxygruppen oder beliebigen Gemischen aus Methoxy und Ethoxygruppen.
Als
besonders vorteilhaft hat es sich beispielsweise herausgestellt,
wenn der Rest R8 für Cyclohexyl oder für Phenyl
steht. Besonders geeignete Aminosilane der allgemeinen Formel II
sind N-Cyclohexyl(triethoxysilylmethyl)-amin, N-Cyclohexyl(α-methyldiethoxysilylmethyl)-amin,
N-Phenyl(triethoxysilylmethyl)-amin oder N-Phenyl(α-methyl-diethoxysilylmethyl)-amin
oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Komponente
B wird in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in einer solchen Menge eingesetzt, dass ihr Anteil
im erfindungsgemäßen Silylgruppen tragenden
Polyurethan weniger als etwa 70 Gew.-%, insbesondere etwa 0,5 bis
etwa 60 Gew.-%, beispielsweise etwa 2 bis etwa 50 Gew.-%, beträgt.
Es
ist erfindungsgemäß möglich, die
erfindungsgemäßen Polyurethane
durch Umsetzung eines Polyisocyanats mit einem geeigneten Aminosilan
der allgemeinen Formel II herzustellen. Es hat sich jedoch als ebenfalls
vorteilhaft herausgestellt, wenn die Eigenschaften des Polyurethans
durch die Verwendung eines oder mehrerer Polyole bei der Polyurethansynthese
auf die spezifischen Bedürfnisse
der Klebstoffanwender angepasst werden.
Als
Komponente C kann daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei
der Polyurethansynthese ein Polyol oder ein Gemisch aus zwei oder
mehr Polyolen eingesetzt werden. Wenn zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Polyurethans
ein Polyol als Komponente C eingesetzt werden soll, so kann die
Umsetzung zum erfindungsgemäßen Polyurethan
im wesentlichen in beliebiger, dem Fachmann bekannter Weise erfolgen.
So kann beispielsweise bei der Umsetzung ein Gemisch der Komponenten
A, B und C vorliegen. Es ist jedoch ebenso möglich und im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, wenn zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane
zunächst
durch Umsetzung der Komponenten A und C ein Polyurethanpräpolymeres
mit NCO-Endgruppen hergestellt wird und anschließend die Umsetzung mit dem
Aminosilan oder dem Gemisch aus zwei oder mehr Aminosilanen gemäß der allgemeinen
Formel II erfolgt.
Der
Begriff "Polyol" umfasst im Rahmen
der vorliegenden Erfindung eine Verbindung, die mindestens zwei
OH-Gruppen aufweist, unabhängig
davon, ob die Verbindung noch weitere funktionelle Gruppen aufweist. Vorzugsweise
umfasst ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetztes Polyol
jedoch nur OH-Gruppen als funktionelle Gruppen, oder sofern weitere
funktionelle Gruppen vorliegen, sind alle weiteren funktionellen
Gruppen zumindest gegenüber
Isocyanaten unter den bei der Umsetzung von Komponente A und C herrschenden
Bedingungen nicht reaktiv.
Bei
den Polyolen der Komponente C handelt es sich beispielsweise um Polyesterpolyole,
die z.B. aus Ullmanns Enzyklopädie
der technischen Chemie, 4. Aufl., Bd. 19, S. 62–65, bekannt sind. Bevorzugt
werden Polyesterpolyole eingesetzt, die durch Umsetzung von zweiwertigen
Alkoholen mit mehrwertigen, bevorzugt zweiwertigen Polycarbonsäuren erhalten
werden. Die Polycarbonsäuren
können
aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch
sein und gegebenenfalls z.B. durch Halogenatome substituiert und/oder
ungesättigt
sein. Als Beispiele hierfür
seien genannt Korksäure,
Azelainsäure,
Phthalsäure,
Isophthalsäure,
Phthalsäureanhydrid,
Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
Hexahydrophthalsäureanhydrid,
Tetrachlorphthalsäureanhydrid,
Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid,
Glutarsäureanhydrid,
Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure
und/oder dimere Fettsäuren.
Die
genannten Polycarbonsäuren
können
entweder einzeln als ausschließliche
Säurekomponente oder
im Gemisch untereinander zum Aufbau der Komponente C eingesetzt
werden. Bevorzugt sind die Carbonsäuren der allgemeinen Formel
HOOC-(CH2)y-COOH, wobei y
eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20,
ist, z.B. Bernsteinsäure,
Adipinsäure,
Dodecandicarbonsäure
und Sebacinsäure.
Anstelle der freien Polycarbonsäuren
können
auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechenden
Polycarbonsäureester
von niederen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyesterpolyole
verwendet werden.
Als
mehrwertige Alkohole zur Reaktion mit der Polycarbonsäurekomponente
zum Aufbau der Komponente C kommen z.B. Ethylenglykol, Propan-1,2-diol,
Propan-1,3-diol,
Butan-1,3-diol, Buten-1,4-diol, Butin-1,4-diol, Pentan-1,5-diol,
Hexan-1,6-diol, Neopentylglykol, Bis-(hydroxymethyl)cyclohexane,
wie 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan, 2-Methyl-propan-1,3-diol,
Methylpentandiole, ferner Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol,
Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol
und Polybutylenglykol in Betracht. Bevorzugt sind Neopentylglykol
und Alkohole der allgemeinen Formel HO-(CH2)x-OH, wobei x eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt
eine gerade Zahl von 2 bis 20, ist. Beispiele hierfür sind Ethylenglykol,
Butan-1,4-diol, Hexan-1,6-diol, Octan-1,8-diol und Dodecan-1,12-diol.
Ebenfalls
als Alkohole zum Aufbau eines Polyesterpolyols geeignet sind Polyetherdiole,
sofern Sie den Aufbau einer für
Wasserdampf im wesentlichen undurchlässigen Schicht im Polyurethan
nicht behindern. Geeignet sind beispielsweise Polyoxypropylenalkohole
mit einer Molmasse von wenigstens etwa 150, bevorzugt wenigstens
etwa 200.
Ferner
kommen als Komponente C auch Polycarbonatdiole, wie sie z.B. durch
Umsetzung von Phosgen mit einem Überschuss
von den als Aufbaukomponenten für
die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen Alkohole erhalten
werden können,
in Betracht.
Geeignet
sind als Komponente C auch Polyesterdiole auf Lacton-Basis, wobei
es sich um Homo- oder Mischpolymerisate von Lactonen, bevorzugt
um endständige
Hydroxylgruppen aufweisende Anlagerungsprodukte von Lactonen an
geeignete difunktionelle Startermoleküle handelt. Beispiele für geeignete
Lactone sind ε-Caprolacton, (β-Propiolacton, γ-Butyrolacton
und/oder Methyl-ε-caprolacton
sowie deren Gemische. Geeignete Starterkomponenten sind z.B. die
vorstehend als Aufbaukomponente für die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen
zweiwertigen Alkohole. Auch niedermolekulare Polyesterdiole oder
Polyetherdiole können als
Starter zur Herstellung der Lactonpolymerisate eingesetzt werden.
Anstelle der Polymerisate von Lactonen können auch die entsprechenden
chemisch äquivalenten
Polykondensate der den Lactonen entsprechenden Hydroxycarbonsäuren eingesetzt
werden.
Die
Polyesterpolyole können
auch unter Zuhilfenahme untergeordneter Mengen an mono- und/oder höherfunktionellen
Monomeren aufgebaut werden.
Ebenfalls
als Polyolkomponente C geeignet sind OH-Gruppen tragende Polyacrylate,
welche beispielsweise durch die Polymerisation von ethylenisch ungesättigten
Monomeren, die eine OH-Gruppe tragen, erhältlich sind. Solche Monomere
sind beispielsweise durch die Veresterung von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren und
difunktionellen Alkoholen, wobei der Alkohol in der Regel in einem
leichten Überschuß vorliegt,
erhältlich.
Hierzu geeignete ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren sind
beispielsweise Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Crotonsäure
oder Maleinsäure.
Entsprechende OH-Gruppen tragende Ester sind beispielsweise 2-Hydroxyethylacrylat,
2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 3-Hydroxypropylacrylat
oder 3-Hydroxypropylmethacrylat oder Gemische aus zwei oder mehr
davon.
Daneben
kommen als Komponente C Polyetherdiole in Betracht. Sie sind insbesondere
durch Polymerisation von Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran,
Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z.B. in Gegenwart
von BF3 oder durch Anlagerung dieser Verbindungen
gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten
mit reaktionsfähigen
Wasserstoffatomen, wie Wasser, Alkohole oder Amine, z.B. Propan-1,2-diol,
Propan-1,3-dio, 1,2-Bis(4-hydroxydiphenyl)-propan oder Anilin, erhältlich.
Besonders geeignete Polyetherpolyole sind im wesentlichen nicht
wasserlöslich
und stören
nach ihrem Einbau in das erfindungsgemäße Polyurethan den Aufbau einer
für Wasserdampf
im wesentlichen undurchlässigen
Schicht nicht.
Sowohl
zur Herstellung der Polyesterpolyole als auch zur Herstellung der
Polyetherpolyole können
Alkohole mit einer Funktionalität
von mehr als zwei in untergeordneten Mengen eingesetzt werden. Insbesondere
sind dies Verbindungen wie beispielsweise Trimethylolpropan, Pentaerythrit,
Glycerin, Zucker, wie beispielsweise Glucose, oligomerisierte Polyole
wie beispielsweise di- oder trimere Ether von Trimethylolpropan,
Glycerin oder Pentaerythrit, teilveresterte polyfunktionelle Alkohole
der oben beschriebenen Form, wie beispielsweise teilverestertes
Trimethylolpropan, teilverestertes Glycerin, teilveresterter Pentaerythrit,
teilverestertes Polyglyzerin und dergleichen, wobei zur Veresterung
vorzugsweise monofunktionelle aliphatische Carbonsäuren benutzt
werden. Gegebenenfalls können
die Hydroxylgruppen der Polyole durch Umsetzung mit Alkylenoxiden
verethert sein. Die vorstehenden Verbindungen sind ebenfalls als
Starterkomponente zum Aufbau der Polyetherpolyole geeignet.
Vorzugsweise
werden die Polyolverbindungen mit einer Funktionalität > 2 nur in untergeordneten
Mengen zum Aufbau der Polyesterpolyole bzw. Polyetherpolyole herangezogen.
Ebenfalls
als Komponente C geeignet sind Polyhydroxyolefine, bevorzugt solche
mit zwei endständigen
Hydroxylgruppen, z.B. α,ω-Dihydroxypolybutadien, α,ω-Dihydroxypolymethacrylester
oder α,ω-Dihydroxypolyacrylester.
Als
weitere Polyole werden auch die oben genannten kurzkettigen Alkandiole
eingesetzt, wobei Neopentylglykol und die unverzweigten Diole mit
2 bis 12 C-Atomen,
beispielweise Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol oder
1,6-Hexandiol, bevorzugt
werden.
Die
als Komponente C einsetzbar aufgezählten Polyole können auch
als Gemische in beliebigen Verhältnissen
eingesetzt werden.
Als
Komponente C können
beispielsweise auch mehr als zweiwertige Verbindungen eingesetzt
werden, die mindestens eine primäre
oder sekundäre
oder, insofern mehr als eine Aminogruppe pro Molekül vorhanden
ist, auch primäre
und sekundäre
Aminogruppen gleichzeitig aufweisen können.
Neben
den Aminogruppen können
die entsprechenden Aminoverbindungen der Komponente C noch weitere
funktionelle Gruppen, insbesondere Isocyanaten gegenüber reaktive
Gruppen, aufweisen. Hierzu zählen
insbesondere die Hydroxylgruppe oder die Mercaptogruppe.
Zu
den im Sinne der Erfindung als Bestandteil der Komponente C einsetzbaren
Verbindungen zählen beispielsweise
Monoaminoalkohole mit einer aliphatisch gebundenen Hydroxylgruppe,
wie Ethanolamin, N-Methyl-ethanolamin, N-Ethyl-ethanolamin, N-Butyl-ethanolamin, N-Cyclohexyl-ethanolamin,
N-tert.-Butylethanolamin,
Leucinol, Isoleucinol, Valinol, Prolinol, Hydroxyethylanilin, 2-(Hydroxymethyl)-piperidin,
3-(Hydroxymethyl)-piperidin, 2-(2-hydroxyethyl)-piperidin, 2-Amino-2-phenylethanol,
2-Amino-1-phenylethanol, Ephedrin, p-Hydroxyephedrin, Norephedrin, Adrenalin,
Noradrenalin, Serin, Isoserin, Phenylserin, 1,2-Diphenyl-2-amino-ethanol,
3-Amino-1-propanol, 2-Amino-1-propanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol,
Isopropanolamin, N-Ethyl-isopropanolamin, 2-Amino-3-phenylpropanol, 4-Amino-1-butanol,
2-Amino-1-butanol, 2-Aminoisobutanol, Neopentanolamin, 2-Amino-1-pentaol,
5-Amino-1-pentanol, 2-Ethyl-2-butyl-5-aminopentanol, 6-Amino-1-hexanol, 2-Amino-1-hexanol,
2-(2-Aminoethoxy)-ethanol, 3-(Aminomethyl)-3,5,5-trimethylcyclohexanol,
2-Aminobenzylalkohol, 3-Aminobenzylalkohol,
3-Amino-5-methylbenzylalkohol, 2-Amino-3-methylbenzylalkohl.
Wenn
der Einsatz von Komponente C beispielsweise der Erzeugung von Kettenverzweigungen
dienen soll, so lassen sich z.B. Monoaminopolyole mit zwei aliphatisch
gebundenen Hydroxylgruppen, wie 1-Amino-2,3-propandiol, 2-Amino-1,3-propandiol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol,
2-Amino-2-ethyl-1,3-propandiol, 2-Amino-1-phenyl-1,3-propandiol, Diethanolamin,
Diisopropanolamin, 3-(2-Hydroxyethylamino)propanol und
N-(3-Hydroxypropyl)-3-hydroxy-2,2-dimethyl-1-aminogruppen einsetzen.
Ebenfalls
möglich
ist der Einsatz von Polyaminen als Komponente C. Hierzu zählen beispielsweise Verbindungen
wie Hydrazin, Ethylendiamin, 1,2- und 1,3-Propylendiamin, Butylendiamine, Pentamethylendiamine,
Hexamethylendiamine wie beispielsweise das 1,6-Hexamethylendiamin,
Alkylhexamethylendiamine wie beispielsweise das 2,4-Dimethylhexamethylendiamin,
allgemein Alkylendiamine mit bis zu etwa 44 C-Atomen, wobei auch
cyclisch oder polycyclische Alkylendiamine eingesetzt werden können wie
sie z.B. aus den Dimerisierungsprodukten ungesättigter Fettsäuren in
bekannter Weise gewonnen werden können. Ebenfalls einsetzbar,
aber nicht bevorzugt, sind aromatische Diamine wie beispielsweise
1,2-Phenylendiamin, 1,3-Phenylendiamin
oder 1,4-Phenylendiamin. Ferner können im Sinne der Erfindung
höhere
Amine, wie z.B. Diethylentriamin, Aminomethyldiaminooctan-1,8 und
Triethylentetramin eingesetzt werden.
Im
Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein erfindungsgemäßes Polyurethan
unter Verwendung der folgenden Komponenten hergestellt:
| Komponente
A: | TDI,
MDI, Polymer-MDI oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon. |
| Komponente
B: | N-Cyclohexyl(α-triethoxysilylmethyl)-amin,
N-Phenyl(trimethoxysilylmethyl)-amin oder deren Gemisch. |
| Komponente
C: | Polypropylenglykol
mit einer Molemasse (Mw von 400 oder weniger,
Polyesterdiole mit einer Molmasse (Mw) von
1000 oder weniger, Dipropylenglykol oder ein Gemisch aus zwei oder
mehr davon. |
Die
vorliegende Erfindung betrifft auch Zubereitungen, die ein erfindungsgemäßes Polyurethan,
wie es im Rahmen des vorliegenden Textes beschrieben wurde, und
mindestens einen weiteren Zusatzstoff enthalten.
Eine
erfindungsgemäße Zubereitung
enthält
daher das erfindungsgemäße silanisierte
Polyurethan oder mehrere voneinander verschiedenen Polyurethane
und beispielsweise eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Weichmachern, Reaktivverdünnern.,
Antioxidantien, Katalysatoren, Härtern,
Füllstoffen,
Tackifiern und UV-Stabilisatoren.
Das
erfindungsgemäße Silylgruppen
tragende Polyurethan kann bereits in der bislang beschriebenen Form
im Rahmen der erfindungsgemäßen Einsatzvorschläge zu seinem
endgültigen
Einsatz kommen. In der Regel ist es jedoch vorteilhaft, wenn das
erfindungsgemäße Polyurethan
in einer Zubereitung zum Einsatz kommt, die weitere Verbindungen,
beispielsweise zur Regulierung der Viskosität oder der Materialeigenschaften,
enthält.
Es
ist beispielsweise möglich,
dass die Viskosität
des erfindungsgemäßen Polyurethans
für bestimmte Anwendungen
zu hoch ist. Es wurde jedoch gefunden, dass sich die Viskosität des erfindungsgemäßen Polyurethans
in der Regel durch Verwendung eines "Reaktivverdünners" auf einfache und zweckmäßige Weise verringern
lässt,
ohne dass die Materialeigenschaften des ausgehärteten Polyurethans wesentlich
darunter leiden.
Als
Reaktivverdünner
eignet sich beispielsweise ein zweites Polyurethan mit mindestens
einer gegenüber
Wasser reaktiven Endgruppe, insbesondere einer NCO-Gruppe oder einer
Alkoxysilangruppe, oder beidem, dessen Molekulargewicht (Mn höchstens
10.000 beträgt
und um mindestens 3.000 vorzugsweise mindestens 5.000 geringer ist
als das Molekulargewicht des ersten Polyurethans, als Reaktivverdünner.
Vorzugsweise
weist der Reaktivverdünner
mindestens eine funktionelle Gruppe auf, die unter Feuchtigkeitseinfluss
in der Lage ist mit einer reaktiven Gruppe des ersten, erfindungsgemäßen Polyurethans
unter Kettenverlängerung
bzw. Vernetzung zu reagieren (Reaktivverdünner). Bei der mindestens einen
funktionellen Gruppe kann es sich um jede unter Feuchtigkeitseinfluss
mit Vernetzung oder Kettenverlängerung
reagierende funktionelle Gruppe handeln.
Als
Reaktivverdünner
eignen sich alle polymeren Verbindungen, die mit dem ersten, erfindungsgemäßen Polyurethan
unter Verringerung der Viskosität
mischbar sind und die Materialeigenschaften des nach Aushärtung oder
Vernetzung entstehenden Produkts weitgehend unbeeinflusst lassen,
oder zumindest nicht so nachteilig beeinflussen, dass die Unbrauchbarkeit
des Produkts daraus resultiert. Geeignet sind beispielsweise Polyester,
Polyether, Polymerisate von Verbindungen mit olefinisch ungesättigter
Doppelbindung oder Polyurethane, sofern die oben genannten Voraussetzungen
erfüllt
werden.
Vorzugsweise
handelt es sich bei den Reaktivverdünnern jedoch um Polyurethane
mit wenigstens einer Alkoxysilangruppe als reaktive Gruppe.
Die
Reaktivverdünner
können
ein oder mehrere funktionelle Gruppen aufweisen, bevorzugt liegt
die Zahl der funktionellen Gruppen jedoch bei 1 bis etwa 6, insbesondere
bei etwa 2 bis etwa 4, beispielsweise etwa 3.
Die
Viskosität
der Reaktivverdünner
beträgt
in einer bevorzugten Ausführungsform
weniger als etwa 20.000 mPas, insbesondere etwa 1.000 bis etwa 10.000,
beispielsweise etwa 3.000 bis etwa 6.000 mPas (Brookfield RVT, 23°C, Spindel
7, 2,5 U/min).
Die
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
einsetzbaren Reaktivverdünner
können
eine beliebige Molekulargewichtsverteilung (PD) aufweisen, und sind
demnach nach den üblichen
Methoden der Polymerchemie herstellbar.
Vorzugsweise
werden als Reaktivverdünner
Polyurethane eingesetzt, die aus einer Polyolkomponente und einer
Isocyanatkomponente und anschließender Funktionalisierung mit
einer oder mehreren Alkoxysilylgruppen hergestellt werden können.
Der
Begriff "Polyolkomponente" umfasst dabei im
Rahmen des vorliegenden Textes ein einzelnes Polyol oder ein Gemisch
von zwei oder mehr Polyolen, die zur Herstellung von Polyurethanen
herangezogen werden können.
Unter einem Polyol wird ein polyfunktioneller Alkohol verstanden,
d.h., eine Verbindung mit mehr als einer OH-Gruppe im Molekül, wie sie bereits im Rahmen
des vorliegenden Textes als Komponente C beschrieben wurde.
Als
Polyolkomponente zur Herstellung der Reaktivverdünner kann eine Vielzahl von
Polyolen eingesetzt werden. Beispielsweise sind dies aliphatische
Alkohole mit 2 bis 4 OH-Gruppen pro Molekül. Die OH-Gruppen können sowohl
primär
als auch sekundär
sein. Zu den geeigneten aliphatischen Alkoholen zählen beispielsweise
Ethylenglykol, Propylenglykol und dergleichen polyfunktionelle Alkohole
wie sie bereits im Rahmen des vorliegenden Textes genannt wurden.
Ebenfalls
zum Einsatz als Polyolkomponente geeignet sind Polyether, die durch
Vinylpolymere modifiziert wurden. Derartige Produkte sind beispielsweise
erhältlich,
indem Styrol- und/oder Acrylnitril in der Gegenwart von Polyethern
polymerisiert werden.
Ebenfalls
als Polyolkomponente für
die Herstellung des Reaktivverdünners
geeignet, sind Polyesterpolyole mit einem Molekulargewicht von etwa
200 bis etwa 5.000. So können
beispielsweise Polyesterpolyole verwendet werden, die durch die
bereits oben beschriebene Umsetzung von niedermolekularen Alkoholen, insbesondere
von Ethylenglykol, Diethylenglykol, Neopentylglykol, Hexandiol,
Butandiol, Propylenglykol, Glycerin oder Trimethylolpropan mit Caprolacton
entstehen. Ebenfalls als polyfunktionelle Alkohole zur Herstellung
von Polyesterpolyolen geeignet sind, wie bereits genannt, 1,4-Hydroxymethylcyclohexan,
2-Methyl-1,3-propandiol, Butandiol-1,2,4, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol,
Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Dibutylenglykol
und Polybutylenglykol.
Weitere
geeignete Polyesterpolyole sind, wie bereits oben beschrieben, durch
Polykondensation herstellbar. So können difunktionelle und/oder
trifunktionelle Alkohole mit einem Unterschuss an Dicarbonsäuren und/oder
Tricarbonsäuren,
oder deren reaktiven Derivaten, zu Polyesterpolyolen kondensiert
werden. Geeignete Dicarbonsäuren
und Tricarbonsäuren
sowie geeignete Alkohole wurden bereits oben genannt.
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt als Polyolkomponente
zur Herstellung der Reaktivverdünner
eingesetzte Polyole sind beispielsweise Dipropylenglykol und/oder
Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 400 bis etwa
2500, sowie Polyesterpolyole, bevorzugt Polyesterpolyole erhältlich durch
Polykondensation von Hexandiol, Ethylenglykol, Diethylenglykol oder
Neopentylglykol oder Gemischen aus zwei oder mehr davon und Isophthalsäure oder
Adipinsäure,
oder deren Gemische.
Ebenfalls
als Polyolkomponente zur Herstellung der Reaktivverdünner geeignet
sind Polyacetale. Unter Polyacetalen werden Verbindungen verstanden,
wie sie aus Glykolen, beispielsweise Diethylenglykol oder Hexandiol
mit Formaldehyd erhältlich
sind. Im Rahmen der Erfindung einsetzbare Polyacetale können ebenfalls
durch die Polymerisation cyclischer Acetale erhalten werden.
Weiterhin
als Polyole zur Herstellung der Reaktivverdünner geeignet sind Polycarbonate.
Polycarbonate können
beispielsweise durch die Reaktion von Diolen wie Propylenglykol,
Butandiol-1,4 oder Hexandiol-1,6, Diethylenglykol, Triethylenglykol
oder Tetraethylenglykol oder Gemischen aus zwei oder mehr davon
mit Diarylcarbonaten, beispielsweise Diphenylcarbonat, oder Phosgen,
erhalten werden.
Ebenfalls
als Polyolkomponente zur Herstellung der Reaktivverdünner geeignet,
sind OH-Gruppen tragende Polyacrylate. Diese Polyacrylate sind beispielsweise
erhältlich
durch die Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, die eine
OH-Gruppe tragen.
Solche Monomeren sind beispielsweise durch die Veresterung von ethylenisch
ungesättigten
Carbonsäuren
und difunktionellen Alkoholen, wobei der Alkohol in der Regel in
einem leichten Überschuss
vorliegt, erhältlich.
Hierzu geeignete ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren sind
beispielsweise Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Crotonsäure
oder Maleinsäure.
Entsprechende OH-Gruppen tragende Ester sind beispielsweise 2-Hydroxyethylacrylat,
2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat,
3-Hydroxypropylacrylat oder 3-Hydroxypropyhnethacrylat
oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Zur
Herstellung der erfindungsgemäß bevorzugten
Reaktivverdünner
wird die entsprechende Polyolkomponente jeweils mit einem mindestens
difunktionellen Isocyanat umgesetzt. Als mindestens difunktionelles Isocyanat
kommt grundsätzlich
jedes Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen in Frage, in
der Regel sind jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verbindungen
mit zwei bis vier Isocyanatgruppen, insbesondere mit zwei Isocyanatgruppen,
bevorzugt.
Zur
Herstellung der Reaktivverdünner
besonders geeignet sind die oben bereits genannten Polyisocyanate.
Vorzugsweise
weist die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Reaktivverdünner vorliegende
Verbindung mindestens eine Alkoxysilangruppe auf, wobei unter den
Alkoxysilangruppen die Di- und Trialkoxysilangruppen bevorzugt sind.
Es
kann unter bestimmten Anwendungsbedingungen vorteilhaft sein, wenn
die funktionellen Gruppen des Reaktivverdünners eine andere Reaktivität gegenüber Feuchtigkeit
oder dem jeweils eingesetzten Härter aufweisen,
als die funktionellen Gruppen des ersten Polyurethans mit dem höheren Molekulargewicht.
So kann es beispielsweise erwünscht
sein, dass der Reaktivverdünner
schneller reagiert als das erste Polyurethan, um einen möglichst
schnellen Hautbildungeffekt zu erhalten. Wenn das erste Polyurethan
eine oder mehrere Alkoxysilan-Endgruppen aufweist, so lässt sich
die Reaktivität
der Endgruppen des Reaktivverdünners
beispielsweise durch Verwendung anderer Alkoxygruppen als in den
Endgruppen des ersten Polyurethans steuern.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
enthält
das erfindungsgemäße Polyurethan
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr erfindungsgemäßen Polyurethanen
und den Reaktivverdünner
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Reaktivverdünnern in der Regel in einem
solchen Verhältnis,
dass die Zubereitung eine Viskosität von höchstens 300.000 mPas (Brookfield
RVT, 23°C,
Spindel 7, 2,5 U/min aufweist. Hierzu ist in der Regel ein Anteil
an Reaktivverdünner
(hierunter fällt
auch ein Gemisch aus zwei oder mehr Reaktivverdünnern), bezogen auf die gesamte
Zubereitung, von etwa 1 Gew.-% bis zu etwa 70 Gew.-%, insbesondere
von etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% geeignet.
Zur
Reduzierung der Viskosität
der erfindungsgemäßen Polyurethans
lässt sich
neben oder anstatt eines Reaktivverdünners auch ein Weichmacher
einsetzen.
Als "Weichmacher" werden im Rahmen
der vorliegenden Erfindung Verbindungen bezeichnet, die gegenüber dem
ersten Polyurethan inert sind und die Verringerung der Viskosität einer
Zubereitung bewirken, die ein erfindungsgemäßes Polyurethan oder ein Gemisch
aus zwei oder mehr erfindungsgemäßen Polyurethanen
enthält.
Als
Weichmacher geeignet sind beispielsweise Ester wie Abietinsäureester,
Adipinsäureester,
Azelainsäureester,
Benzoesäureester,
Buttersäureester,
Essigsäureester,
Ester höherer
Fettsäuren
mit etwa 8 bis etwa 44 C-Atomen, Ester OH-Gruppen tragender oder
epoxidierter Fettsäuren,
Fettsäureester
und Fette, Glykolsäureester,
Phosphorsäureester,
Phthalsäureester,
von 1 bis 12 C-Atomen enthaltenden linearen oder verzweigten Alkoholen,
Propionsäureester,
Sebacinsäureester,
Sulfonsäureester,
Thiobuttersäureester,
Trimellithsäureester,
Zitronensäureester
sowie Ester auf Nitrocellulose- und Polyvinylacetat-Basis, sowie
Gemische aus zwei oder mehr davon. Besonders geeignet sind die asymmetrischen
Ester der difunktionellen, aliphatischen Dicarbonsäuren, beispielsweise
das Veresterungsprodukt von Adipinsäuremonooctylester mit 2-Ethylhexanol
(Edenol DOA, Fa. Cognis, Düsseldorf).
Außerdem
geeignet sind weichmachende Alkylsulfonsäureester wie Phenylalkylsulfonsäureester.
Ebenfalls
als Weichmacher geeignet sind die reinen oder gemischten Ether monofunktioneller,
linearer oder verzweigter C4-16-Alkohole oder Gemische aus zwei
oder mehr verschiedenen Ethern solcher Alkohole, beispielsweise
Dioctylether (erhältlich
als Cetiol OE, Fa. Cognis, Düsseldorf).
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
werden als Weichmacher endgruppenverschlossene Polyethylenglykole
eingesetzt. Beispielsweise Polyethylen- oder Polypropylenglykoldi-C1-10-alkylether, insbesondere die Dimethyl-
oder Diethylether von Diethylenglykol oder Dipropylenglykol, sowie
Gemische aus zwei oder mehr davon.
Ebenfalls
im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Weichmacher geeignet sind
Diurethane. Diurethane lassen sich beispielsweise durch Umsetzung
von Diolen mit OH-Endgruppen mit monofunktionellen Isocyanaten herstellen,
indem die Stöchiometrie
so gewählt
wird, dass im wesentlichen alle freien OH-Gruppen abreagieren. Gegebenenfalls überschüssiges Isocyanat
kann anschließend
beispielsweise durch Destillation aus dem Reaktionsgemisch entfernt
werden. Eine weitere Methode zur Herstellung von Diurethanen besteht in
der Umsetzung von monofunktionellen Alkoholen mit Diisocyanaten,
wobei möglichst
sämtliche
NCO-Gruppen abreagieren.
Zur
Herstellung der Diurethane auf Basis von Diolen können Diole
mit 2 bis etwa 22 C-Atomen
eingesetzt werden, beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol,
1,2-Propandiol,
Dibutandiol, Hexandiol, Octandiol oder technische Gemische von Hydroxyfettalkoholen
mit etwa 14 C-Atomen, insbesondere Hydroxystearylalkohol. Bevorzugt
werden lineare Diolmischungen, insbesondere solche, die Polypropylenglykol
mit einem mittleren Molekulargewicht (Mn von
etwa 1.000 bis etwa 6.000 in Mengen über etwa 50 Gew.-%, insbesondere über etwa
70 Gew.-% enthalten. Ganz besonders bevorzugt werden Diurethane
ausschließlich
auf der Basis von Propylenglykol mit gleichen oder verschiedenen
mittleren Molekulargewichten von etwa 1.000 bis etwa 4.000. Die
freien OH-Gruppen der Diolmischungen werden im wesentlichen alle
mit aromatischen oder aliphatischen Monoisocyanaten oder deren Gemischen
abreagiert. Bevorzugte Monoisocyanate sind Phenylisocyanat oder
Toluylenisocyanat oder deren Gemische.
Zur
Herstellung der Diurethane auf Basis von Diisocyanaten werden aromatische
oder aliphatische Diisocyanate oder deren Gemische eingesetzt. Als
aromatische oder aliphatische Diisocyanate sind beispielsweise die
Isocyanate geeignet, wie sie oben als zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyurethans
geeignet angegeben wurden, vorzugsweise Toluylendiisocyanat (TDI).
Die freien NCO-Gruppen der Diisocyanate werden im wesentlichen vollständig mit
monofunktionellen Alkoholen, vorzugsweise linearen monofunktionellen
Alkoholen oder Gemischen aus zwei oder mehr verschiedenen monofunktionellen
Alkoholen umgesetzt. Besonders geeignet sind Gemische linearer monofunktioneller
Alkohole. Geeignete Monoalkohole sind beispielsweise Monoalkohole
mit 1 bis etwa 24 CAtomen, beispielsweise Methanol, Ethanol, die
Stellungsisomeren von Propanol, Butanol, Pentanol, Hexanol, Heptanol,
Octanol, Decanol oder Dodecanol, insbesondere die jeweiligen 1-Hydroxy-Verbindungen, sowie
Gemische aus zwei oder mehr davon. Ebenfalls geeignet sind sogenannte "technische Gemische" von Alkoholen und
endgruppenverschlossene Polyalkylenglykolether. Besonders geeignet
sind Alkoholgemische, die Polypropylenglykolmonoalkylether mit einem
mittleren Molekulargewicht (Mn von etwa
200 bis etwa 2.000 in einer Menge von mehr als etwa 50 Gew.-%, vorzugsweise
mehr als etwa 70 Gew.-%, bezogen auf die Alkoholmischung, enthalten.
Besonders bevorzugt werden Diurethane auf Basis von Diisocyanaten,
deren freie NCO-Gruppen vollständig
mittels Polypropylenglykolmonoalkylether mit einem mittleren Molekulargewicht
von etwa 500 bis etwa 2.000 umgesetzt worden sind.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
enthält
die genannten Weichmacher in der Regel in einer solchen Menge, dass
die Viskosität
der Zubereitung höchstens
etwa 300.000 mPas (Brookfield RVT, 23°C, Spindel 7, 2,5 U/min beträgt.
Unter
Berücksichtigung
der unterschiedlichen Polyurethane, die in der Zubereitung enthalten
sein können,
kann zum Erreichen der angegebenen Viskosität eine unterschiedliche Menge
an Weichmacher erforderlich sein. In der Regel lässt sich die geforderte Viskosität jedoch
beispielsweise durch Zugabe einer Menge von etwa 1 bis etwa 40 Gew.-%
Weichmacher, bezogen auf die Zubereitung, erreichen. Eine Erhöhung der
Weichmachermenge führt
in der Regel zu einem weiteren Absinken der Viskosität.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
kann die Reaktivverdünner
oder die Weichmacher jeweils einzeln, oder im Gemisch enthalten.
Neben
Reaktivverdünnern
und Weichmachern kann die erfindungsgemäße Zubereitung noch weitere Zusatzstoffe
enthalten, die in der Regel zur Modifikation bestimmter Materialeigenschaften
der Zubereitung vor oder nach der Verarbeitung dienen oder die Stabilität der Zubereitung
vor oder nach der Verarbeitung fördern.
Häufig ist
es sinnvoll, die erfindungsgemäßen Zubereitungen
gegenüber
eindringender Feuchtigkeit zu stabilisieren, um die Lagerbarkeit
(shelf-life) zu erhöhen.
Eine
solche Verbesserung der Lagerbarkeit lässt sich beispielsweise durch
den Einsatz von Feuchtigkeits-Stabilisatoren erreichen. Als Feuchtigkeits-Stabilisatoren
eignen sich alle Verbindungen, die mit Wasser unter Bildung einer
gegenüber
den in der Zubereitung vorliegenden reaktiven Gruppen inerten Gruppe
reagieren, und hierbei möglichst
geringe Veränderungen
ihres Molekulargewichts eingehen. Weiterhin muss die Reaktivität der Stabilisatoren
gegenüber
in die Zubereitung eingedrungener Feuchtigkeit höher sein, als die Reaktivität der Endgruppen
des in der Zubereitung vorliegenden erfindungsgemäßen Polyurethans
oder des Gemischs aus zwei oder mehr Polyurethanen.
Als
Feuchtigkeits-Stabilisatoren eignen sich beispielsweise Isocyanate.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden als Feuchtigkeits-Stabilisatoren jedoch Silane eingesetzt.
Beispielsweise Vinylsilane wie 3-Vinylpropyltriethoxysilan, Oximsilane
wie Methyl-O,O',O''-butan-2-on-trioximosilan oder O,O',O'',O'''-Butan-2-ontetraoximosilan (CAS Nr. 022984-54-9
und 034206-40-1 oder Benzamidosilane wie Bis(N-methylbenzamido)methylethoxysilan
(CAS Nr. 16230-35-6) oder Carbamatosilane wie Carbamatomethyltrimethoxysilan.
Ebenfalls
als Feuchtigkeits-Stabilisatoren geeignet sind die oben genannten
Reaktivverdünner,
sofern sie ein Molekulargewicht (Mn von
weniger als etwa 5.000 aufweisen und über Endgruppen verfügen, deren
Reaktivität
gegenüber
eingedrungener Feuchtigkeit mindestens genauso groß, bevorzugt
größer ist,
als die Reaktivität
der reaktiven Gruppen des erfindungsgemäßen Polyurethans. Die Erfindungsgemäße Zubereitung enthält in der
Regel etwa 0 bis etwa 6 Gew.-% Feuchtigkeits-Stabilisatoren.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
kann weiterhin bis zu etwa 7 Gew.-%, insbesondere etwa 3 bis etwa
5 Gew.% Antioxidantien enthalten.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
kann weiterhin bis zu etwa 5 Gew.-% Katalysatoren zur Steuerung der
Härtungsgeschwindigkeit
enthalten. Als Katalysatoren geeignet sind beispielsweise metallorganische
Verbindungen wie Eisen- oder Zinnverbindungen geeignet, insbesondere
die 1,3-Dicarbonylverbindungen des Eisens oder des 2- bzw. 4-wertigen Zinns, insbesondere
die Sn(II)-Carboxylate bzw. die Dialkyl-S IV)-Dicarboxylate oder die entsprechenden
Dialkoxylate, beispielsweise Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndiacetat,
Dioctylzinndiacetat, Dibutylzinnmaleat, Zinn(II)octoat, Zinn(II)phenolat
oder die Acetylacetonate des 2- bzw. 4-wenigen Zinns. Ebenfalls
als Katalysatoren verwendet werden können die oben genannten Amine,
die bereits bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Polyurethans
eingesetzt werden können.
Weiterhin als Katalysatoren geeignet sind Titanate oder Zirkonate.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
kann bis zu etwa 2 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1 Gew.-% an UV-Stabilisatoren
enthalten. Als UV-Stabilisatoren besonders geeignet sind die sogenannten
Hindered Amine Light Stabilisators (HALS). Es ist im Rahmen der
vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn ein UV-Stabilisator eingesetzt
wird, der eine Silangruppe trägt
und beim Vernetzen bzw. Aushärten
in das Endprodukt eingebaut wird. Hierzu besonders geeignet sind
die Produkte Lowilite 75 und Lowilite 77 (Fa. Great Lakes, USA).
Eine
erfindungsgemäße Zubereitung
kann prinzipiell eine Viskosität
innerhalb eines breiten Viskositätsbereichs
aufweisen. Je nach Anwendung, kann die Viskosität beispielsweise innerhalb
eines Bereich von etwa 500 bis etwa 300.000 oder etwa 3000 bis etwa
150.000 mPas (gemessen mit Brookfield RTV, 23 °C, Spindel 7, 2,5 U/min) liegen.
Eine
erfindungsgemäße Zubereitung
kann darüber
hinaus von etwa 0 Gew.-% bis zu etwa 50 Gew.-% an Füllstoffen
enthalten. Als Füllstoffe
geeignet sind beispielsweise mit Silanen verträgliche anorganische Verbindungen
wie Kreide, Kalkmehl, Kaolin, Talkum, Bariumsulfat, Glimmer, gefällte Kieselsäure, pyrogene
Kieselsäure,
Zeolithe, Bentonite, gemahlene Mineralstoffe, Glaskugeln, Glasmehl,
Glashohlkugeln, Glasfasern und Glasfaserkurzschnitte sowie weitere,
dem Fachmann bekannte anorganische Füllstoffe, sowie organische Füllstoffe,
insbesondere Faserkurzschnitte oder Kunststoffhohlkugeln. Gegebenenfalls
können
Füllstoffe
eingesetzt werden, die der Zubereitung Thixotropie verleihen, beispielsweise
quellbare Kunststoffe wie PVC, Polyamidpulver oder Polyamidwachse.
Der
Anteil an Füllstoffen
an der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
beträgt
beispielsweise bis zu etwa 30 Gew.-% oder bis zu etwa 10 Gew.-%
oder bis zu etwa 2 Gew.-%.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
wird, sofern sie nicht bereits im Vorfeld ihrer letztendlichen Anwendung
zumindest oberflächlich
ausgehärtetet
werden soll, vorzugsweise in einer abgeschlossenen, beispielsweise
inerten Atmosphäre
aufbewahrt. Unter einer abgeschlossenen Atmosphäre versteht man hierbei eine
Atmosphäre,
in der ein erfindungsgemäßes Polyurethan
oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
nicht oder zumindest nicht wesentlich, beispielsweise nicht mehr
als in geringem Umfang oberflächlich,
aushärtet. Die
abgeschlossene Atmosphäre
hat hierbei die Aufgabe, die Zubereitung vor einem frühzeitigen
und vielleicht unerwünschten
Aushärten
zu schützen.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
kann beispielsweise unter abgeschlossener Atmosphäre in einer Dose
oder einer Tube aufbewahrt werden. Die Stabilität der erfindungsgemäßen Zubereitung
in einer Tube beträgt
etwa 12 Monate.
Ein
erfindungsgemäßes Polyurethan
oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
eignen sich zur Herstellung von Klebstoffformkörpern. Es hat sich nämlich im
Rahmen der vorliegenden Erfindung herausgestellt, dass die erfindungsgemäßen Polyurethane
bzw. die erfindungsgemäßen Zubereitungen
unter Kontakt mit einer Atmosphäre,
die zur Aushärtung
der erfindungsgemäßen Polyurethane
bzw. der in den erfindungsgemäßen Zubereitungen
enthaltenen Polyurethane führt,
Klebstoffformkörper
bilden, die einen Kern und eine Hülle aufweisen.
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind daher auch Klebstoffformkörper mit
einer Hülle
und einem Kern, wobei die Hülle
ein ausgehärtetes
erfindungsgemäßes Silylgruppen
tragendes Polyurethan oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon
enthält
und der Kern ein erfindungsgemäßes Polyurethan
oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
enthält.
Ein
erfindungsgemäßer Klebstoffformkörper weist
demnach zwei voneinander getrennte oder ineinander übergehende
Domänen
auf. Den äußeren Abschluss
eines erfindungsgemäßen Klebstoffformkörpers bildet
eine Hülle,
die mindestens ein ausgehärtetes
erfindungsgemäßes Polyurethan
enthält.
Entscheidend ist, dass die Hülle
auf Grund der besonderen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Polyurethane
eine vorzugsweise dünne
Schutzschicht bildet, welche weiter im Inneren unterhalb der Hülle liegende
erfindungsgemäße Polyurethane
vor einer weiteren Aushärtung
schützt.
Dabei ist es wichtig, dass die Hülle
für in
der Umgebung der erfindungsgemäßen Klebstoffkörper befindliche
Substanzen, welche zu einer Aushärtung
der erfindungsgemäßen Polyurethane
führen,
im Wesentlichen undurchlässig
ist, um eine weitere Aushärtung
der im Inneren des Klebstoffformkörpers befindlichen Polyurethane
zu vermeiden.
Zur
Kontrolle dieser Abschirmungsfunktion kann einerseits die chemische
Eigenschaft des erfindungsgemäßen Polyurethans
oder des Gemischs aus zwei oder mehr erfindungsgemäßen Polyurethanen
oder die Dicke der Hülle
variiert werden.
Es
ist jedoch ebenfalls im rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen,
dass ein erfindungsgemäßer Klebstoffformkörper eine
Hülle aufweist,
die den Kern nur innerhalb einer bestimmten, vom Hersteller gewünschten
Zeitspanne gegen eindringende Feuchtigkeit oder sonstige zur Aushärtung des
Kerns führenden Stoffen
schützt.
In solchen Fällen
kann ein erfindungsgemäßer Klebstofffonmkörper beispielsweise
durch eine geeignete Verpackung, beispielsweise durch eine geeignete
Blisterverpackung oder eine geeignete, beispielsweise mit einem
Inertgas gefüllte
Folienverpackung, vor weiterem Aushärten geschützt sein.
Im
Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Hülle eines erfindungsgemäßen Klebstoffkörpers eine
Schichtdicke von 10 μm
bis 10 mm aufweist. Insbesondere beträgt die Schichtdicke etwa 100 μm bis etwa
5 mm oder etwa 0,5 mm bis etwa 2,5 mm.
Ein
erfindungsgemäßes Polyurethanen
bildet bei der Aushärtung
daher eine Schicht, die einen unter dieser Schicht liegendes Polyurethan
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr solcher Polyurethane vor einer weiteren
Aushärtung
schützt.
Die erfindungsgemäßen Polyurethane
härten
vorzugsweise durch Einfluss von Feuchtigkeit aus. Es ist daher ein
erwähnenswertes
erfindungsgemäßes Merkmal,
dass ein erfindungsgemäßes Polyurethan
oder eine Zubereitung, sie ein erfindungsgemäßes Polyurethan enthält, unter
Einfluss von Feuchtigkeit eine Schicht bildet, die gegen ein weiteres
durchdringen von Feuchtigkeit im wesentlichen eine Sperrschicht
bildet.
Die
Fähigkeit,
das Durchdringen von Feuchtigkeit zu verhindern wird häufig als
Durchlässigkeit
gegenüber
Wasserdampf gemessen und ausgedrückt.
Zur Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit wird in Anlehnung
an DIN 52615 und DIN 53122 die Diffusion in ein mit Trockenmittel
gefülltes
Aluschälchen,
das durch einen Film der zu messenden Verbindung verschlossen ist,
bei 23 °C
mit einem Feuchtigkeitsgefälle
von 0% auf 85 % rel. Luftfeuchte gravimetrisch bestimmt. Das Ergebnis
wird als μ-Wert
(Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl) oder als Sd-Wert
(wasserdampfdiffusionsäquivalente
Luftschichtdicke) angegeben.
Wird
ein erfindungsgemäßes Polyurethanen
oder eine Zubereitung, die ein erfindungsgemäßes Polyurethan oder ein Gemisch
aus zwei oder mehr davon enthält,
einer Wasserdampf oder Wasser enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt,
so erfolgt einer Härtungsreaktion
des erfindungsgemäßen Polyurethans.
Nach einer solchen Härtungsreaktion
weist die gebildete Haut vorzugsweise eine Durchlässigkeit
gegenüber
Wasserdampf von etwa μ =
4000 bis etwa μ =
150.000, vorzugsweise etwa μ =
6000 bis etwa μ =
100000 auf. Dies entspricht einem Sd-Wert
von etwa 15 bis etwa 250 bei einer Schichtdicke des Films von etwa
2,5 mm.
Ein
erfindungsgemäßer Klebstoffformkörper kann
einem wesentlichen eine beliebige Raumform aufweisen. Geeignet sind
beispielsweise eckige, runde, ovale, regelmäßig oder unregelmäßig geformte
Körper, insbesondere
kugelförmig,
quaderförmig,
würfelförmig, streifenförmig, stäbchenförmig, tablettenförmig oder sternförmig ausgeformte
Klebstoffformkörper.
Zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Klebstoffformkörpers wird
ein erfindungsgemäßes Polyurethan
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr erfindungsgemäßen Polyurethane
oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
mit einer Atmosphäre
in Kontakt gebracht, die zu einer Aushärtung des erfindungsgemäßen Polyurethan
oder des Gemischs aus zwei oder mehr davon führt. Vorzugweise wird ein erfindungsgemäßes Polyurethan
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
mit Wasserdampf oder Wasser, insbesondere mit Luftfeuchtigkeit,
in Kontakt gebracht.
Neben
der Kontaktierung mit Luftfeuchtigkeit ist es selbstverständlich ebenso
möglich,
dass die Zubereitung mit anderen feuchtigkeitshaltigen Systemen
kontaktiert wird, um eine oberflächliche
Aushärtung
zu bewirken. Unter anderen feuchtigkeitshaltigen Systemen versteht
man beispielsweise wasserhaltige Systeme, Dampfsysteme oder auch
Verbindungen, welche als Wasserspeicher fungieren, beispielsweise
Wasserschwämme
oder dergleichen. Darüber
hinaus ist es möglich,
eine erfindungsgemäße Zubereitung
oder ein erfindungsgemäßes Polyurethan
zu oberflächlichen
Aushärtung
in einem Wasserreservoir zu überführen.
Wie
bereits erwähnt,
wird bei dem Kontaktieren der Zubereitung mit Luft oder mit einem
anderen feuchtigkeitshaltigen System die Zubereitung ausgehärtet. Dabei
bildet sich eine Hülle
aus ausgehärteter
Zubereitung, während
der Kern eine Zubereitung umfasst, welche nicht ausgehärtet ist.
Die
Hülle kann
beispielsweise eine Schichtdicke von 100 μm – 10 mm aufweisen. Welche Schichtdicke bevorzugt
wird hängt
insbesondere von geplanten Einsatz des Klebstoffformkörpers ab.
So ist es beispielsweise erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Klebstoffkörper durch
aufbringen mechanischer Kräfte,
insbesondere durch Druckeinfluss von außen, derart verformt wird,
dass die äußere Hülle des
Klebstoffformkörpers
an mindestens einer Stelle geöffnet
wird und der flüssige
Klebstoffkern austritt. In Abhängigkeit
von der Viskosität des
Materials im Inneren der Hülle,
d. h., im Kern, können
nun die Eigenschaften der Hülle
so eingestellt werden, dass, je nach Anwendungsgebiet, unterschiedlicher
Druck zur Öffnung
der Hülle geführt. Es
ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch ebenfalls möglich, dass
die Hülle
eines erfindungsgemäßen Klebstoffkörpers durch
andere äußere Einflüsse, beispielsweise
durch Wärme
oder durch elektromagnetische Strahlung derart beschädigt wird,
dass der bewegliche, vorzugsweise flüssige Klebstoffkern austreten
kann.
Ein
erfindungsgemäßer Klebstoffformkörper kann
prinzipiell durch Kontaktieren einer entsprechenden Zusammensetzung
mit einer zur Härtung
bzw. zur Bildung einer äußeren Hülle führenden
Atmosphäre
hergestellt werden.
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Klebstoffformkörpers, bei
dem ein mindestens eine Silylgruppe tragendes erfindungsgemäßes Polyurethan
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
solange einer zur Vernetzung mindestens eines mindestens eine Silylgruppe
tragenden Polyurethans führenden
Umgebung ausgesetzt wird bis sich ein erfindungsgemäßer Klebstoffformkörper gebildet
hat und gegebenenfalls währenddessen
oder anschließend
geformt wird.
Grundsätzlich eignen
sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
beliebige Vorgehensweisen, die zur Ausbildung eines Klebstoffformkörpers mit
einer entsprechend gehärteten
bzw. vernetzten Hülle führen. Beispielhaft
seien hier einerseits die Versprühung
einer entsprechenden Zubereitung sowie die Extrusion erwähnt.
Im
Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens
kann daher beispielsweise ein mindestens eine Silylgruppe tragendes
erfindungsgemäßes Polyurethan
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
in einer Sprühturmvorrichtung
versprüht
werden. Voraussetzung hierfür
ist, dass innerhalb des Sprühturms
eine zur Vernetzung des mindestens eine Silylgruppe tragenden Polyurethans führende Atmosphäre herrscht.
Vorzugsweise wird daher in einem entsprechend geeigneten Sprühturm eine Atmosphäre eingestellt,
die ausreichend Feuchtigkeit für
die Vernetzung einer äußeren Schicht
und damit zur Bildung einer Hülle
zur Verfügung
stellt. Grundsätzlich
kann die Versprühung
in einer Gleichstrom- oder
Gegenstromanlage geführt
werden, vorzugsweise wird ein Gegenstrom eingesetzt.
Die
Temperatur innerhalb des Sprühturms
kann grundsätzlich
im wesentlichen beliebige gewählt
werden, wobei die Temperatur vorzugsweise so eingestellt wird, dass
die Inhaltsstoffe der im Sprühturms
Versprühung
in Zubereitung nicht oder im wesentlichen nicht flüchtig sind.
Die
erfindungsgemäße Zubereitung
wird über
geeignete Fördervorrichtungen
in die Sprühturmvorrichtung
befördert.
Unter geeigneten Fördervorrichtungen
versteht man hierbei Vorrichtungen wie Leitungssysteme, welche mit
Pumpen in Verbindung gebracht sind, oder dergleichen. Die Zubereitung
wird anschließend über in der
Sprühturmvorrichtung
angeordnete Sprühvorrichtungen
versprüht.
Unter Sprühvorrichtungen
versteht man hierbei beispielsweise Sprühdüsen und dergleichen. Gleichzeitig
mit dem Sprühvorgang
wird dem System auf eine geeignete Weise Feuchtigkeit zugeführt, damit
die Oberfläche
der Zubereitung ausgehärtet werden
kann.
Die
Tropfengröße kann
im wesentlichen ebenfalls in einer dem Fachmann bekannte Weise beliebige Gewählt werden.
Geeignet sind, dass Tropfen mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis
etwa 50 mm, insbesondere etwa als etwa 10 mm.
Im
Rahmen eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Klebstoffkörpers kann
ein mindestens eine Silylgruppe tragendes erfindungsgemäßes Polyurethan
oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon oder eine erfindungsgemäße Zubereitung
durch eine Schablone in eine zur Vernetzung des mindestens eine
Silylgruppe tragenden Polyurethans führende Umgebung extrudiert
werden. Voraussetzung hierfür
ist, dass das Silylgruppen tragende Polyurethan oder die entsprechende
Zubereitung eines für
ein derartiges Verfahren geeignete Viskosität aufweisen. Als zur Vernetzung
des mindestens eine Silylgruppen tragende Polyurethan bis führende Umgebung
eignet sich grundsätzlich
jede Umgebung, die zu einer Vernetzung der Silylgruppen im Polyurethan
führt.
Vorzugsweise wird eine wäßrige Umgebung,
beispielsweise Wasser gewählt.
Durch die Auswahl von entsprechenden Schablonen, gegebenenfalls
verbunden mit einer Vorrichtung, welche einen extrudierten Strang
der Zubereitung nach einer bestimmten extrudierten Länge abschneidet,
lassen sich prinzipiell unterschiedlichsten Formen für einen
erfindungsgemäßen Klebstoff Körper realisieren.
Geeignete Extrusionsverfahren sind dem Fachmann bekannt.
Ebenfalls
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Klebstoffformkörpers geeignet
sind dem Fachmann bekannte Verfahren wie die Vertropfung, wobei
in einer Atmosphäre
vertropft wird, bei welcher sich um das vertropfte Polyurethan beziehungsweise
die vertropfte polyurethanhaltige Zubereitung eine entsprechende
Hülle bildet.
Geeignet sind insbesondere Vertropfungsverfahren, bei denen in Wasser
oder eine wäßrige Lösung zugetropft
wird.
Es
ist erfindungsgemäß ebenfalls
denkbar, dass ein erfindungsgemäßer Klebstoffkörper beispielsweise
in zwei oder mehr Stufen hergestellt wird. Dabei wird in einer ersten
Stufe eine erste, flexible Hülle
gebildet, die im Rahmen einer zweiten, formgebenden Stufe verfestigt
wird, wobei der Klebstoffformkörper
seine endgültige
Form erhält.
Derartige Herstellungsverfahren eignen sich insbesondere zur Herstellung
von Klebstoffformkörpern
mit einer unregelmäßig geformten
Oberfläche.
Das äußere Erscheinungsbild
des erfindungsgemäßen Klebstoffs
kann so beliebig auf die gewünschte Art
der Verwendung abgestellt werden.
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Klebstoff insbesondere
kugelförmig,
quaderförmig, streifenförmig, stäbchenförmig oder
tablettenförmig
vorliegen.
Auch
ist es durchaus vorstellbar, dass ein erfindungsgemäßer Klebstoff
mit einem Verfahren, ähnlich dem
zur Herstellung gefüllter
Bonbons hergestellt werden kann. Dabei wird beispielsweise
- – eine
erste und eine zweite Schale aus ausgehärtetem Klebstoff bereitgestellt,
- – beide
Schalen werden mit der erfindungsgemäßen Zubereitung befüllt und
- – die
Schalen werden über
die Schalenoberseiten miteinander verbunden.
In
einem solchen Fall ist es darüber
hinaus möglich,
dass in einem erfindungsgemäßen Klebstoffformkörper die
Hülle eine
andere Zusammensetzung aufweist, als der Kern. Vorzugsweise enthält in einem
solchen Fall die Hülle
des Klebstoffformkörpers
ein Silylgruppen tragendes Polyurethan, das zu mindestens einem
im Kern des Klebstoffformkörpers
enthaltenen Silylgruppen tragenden Polyurethan identisch ist, zumindest
jedoch mit diesem kompatibel ist.
Weiterhin
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verkleben
von mindestens zwei Substraten, wobei auf einen erfindungsgemäßen Klebstoffformkörper auf
mechanischem Wege Kraft ausgeübt
wird.
Durch
diese Kraftausübung,
welche auch als Zerdrücken
des Klebstoffformkörpers
bezeichnet werden kann, entsteht ein dünner Film, welcher durch den
Aushärtevorgang
zwei Substrate verkleben kann. Das Zerdrücken des Klebstoffs kann auf
beliebige An und Weise erfolgen. Beispielsweise kann, wenn ein Klebstoff
in Kugelform vorgesehen ist, diese Klebstoffkugel auf ein beliebiges
Substrat aufgebracht werden und mit Hilfe eines zweiten Substrats
der Klebstoff zerdrückt
werden. Diese An der Anwendung ist ganz besonders vorteilhaft, weil
hierbei der Anwender nicht mit dem Klebstoff in Berührung kommt.
Unter "Substrat" versteht man ein
beliebiges Substrat aus beispielsweise Holz, Kunststoff, Metall, Glas,
Keramik, Papier und dergleichen.
Gegenstand
der Erfindung ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Klebstoffs
und der erfindungsgemäßen Zubereitung
als Unterwasserkleber, Dichtmasse, Oberflächenbeschichtungsmittel, Spachtelmasse,
zur Herstellung von Formteilen, als Dampfsperre im Baubereich, für die dosierte
Klebstoffabgabe, zum Einkleben von Photos und zum Befestigen von
Postern.
Ein
Anwendungsgebiet ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Klebstoffs
als Unterwasserkleber. Ein besonderes Einsatzgebiet liegt bei der
Reparatur von Schiffen, insbesondere von Hochseeschiffen. Aber auch
die Verwendung als Unterwasserkleber in Aquarien ist vorstellbar.
Ein
weiteres Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Klebstoffe ist die Verwendung
als Dübel-, Loch-
oder Rissspachtelmasse.
So
ist beispielsweise der Klebstoff als Dichtstoff für Kunststoffe;
Metalle, Spiegel, Glas, Keramik, mineralische Untergründe, Holz,
Leder, Textilien, Papier, Pappe und Gummi geeignet, wobei die Materialien
jeweils mit sich selbst oder beliebig untereinander verklebt werden
können.
Ferner
ist der Klebstoff als Oberflächenbeschichtungsmittel
für Oberflächen aus
Kunststoff, Metall, Glas, Keramik, mineralischen Materialien, Holz,
Leder, Textilien, Papier, Pappe und Gummi geeignet.
Die
vorgenannten Verwendungsmöglichkeiten
sind nur beispielhaft und dienen nicht dazu, die Erfindung einzuschränken.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen beschrieben.
