DE1644777A1 - Neue Mittel zur Verbesserung der Haftfestigkeit - Google Patents

Neue Mittel zur Verbesserung der Haftfestigkeit

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DE1644777A1 DE19661644777 DE1644777A DE1644777A1 DE 1644777 A1 DE1644777 A1 DE 1644777A1 DE 19661644777 DE19661644777 DE 19661644777 DE 1644777 A DE1644777 A DE 1644777A DE 1644777 A1 DE1644777 A1 DE 1644777A1
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Description

V, 'Past, 'ReohtsaiiWsL München, den.6. Juli 1966
;n Gen. VoIIm. (HL-Nr. 52/64) Pat.Abt. Dr.Wg./ku der Fa. DOW CORNING Corp. -\>
Midland/Mich. (USA) V
DC 1 257/76O
Neue Mittel zur Verbesserung der Haftfestigkeit
Zur Verbesserung der Haftfestigkeit von einem Material auf einem anderen wurden und werden laufend viele Mittel verwendet. Bis jetzt wurde jedoch noch kein Mittel zur Unterstützung der Haftfestigkeit gefunden, das allen Anforderungen, genügt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher neue Mittel, die die Haftfestigkeit von härtbaren Formmassenj z. B. auf Organopolysiloxan-, Polyacrylate, Polyurethan- und PoIysulfidgrundlage auf Oberflächen ünterschiedliehster Art verbessern.
Erfindungsgemäß werden Silane der allgemeinen Formel
?d
(RO)>dSi-L ,
worin R Kohlenwasserstoffreste ohne aliphatische Mehrfach-
.. 2■ . 109812/1S98
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bindunge.n,
R1 einwertige Kohlenwasserstoffreste ohne aliphatische Mehrfaehbindungen,
L organische Reste, die mit dem Si-Atom über eine Si-C-Bindung verknüpft sind und mindestens zwei Isocyanatgruppen enthalten, bedeuten und
d Werte von 0 bis 5 hat,
als vor oder gleichzeitig mit härtbaren Beschiehtungsmassen aufzutragende Mittel zur Verbesserung der Haftfestigkeit derselben nach dem Härten auf beliebigen Oberflächen verwendet .
Die härtbaren Beschiehtungsmassen können hinsichtlich Art und Zusammensetzung in breitem Maße variieren. Von besonderem Interesse sind jedoch Beschiehtungsmassen auf Polyurethan- und Polysulfidgrundlage. Im allgemeinen können die erfindungsgemäßen Mittel für beliebige härtbare Beschiehtungsmassen, unabhängig von deren Härtungsmechanismus eingesetzt werdeni für bei Raumtemperatur härtbare Beschiehtungsmassen haben sie sich jedoch besonders bewährt.
Für die erfindungsgemäße Verwendung sind Silane mit 3 hydrolysierbaren Gruppen, entsprechend der allgemeinen Formel (RO),SiL besonders bevorzugt.
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Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R und Rf ohne aliphatische Mehrfächbindungen sind Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder Älkarylreste, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Amyl-, Hexyl-, Octyl-, Dodecyl-, Octadecyl-, Myricyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Phenyl-, Xe- , nyl-, Naphthyl-, Benzyl-, Phenyläthyl-, Phenylpropyl-, To-IyI-, Xylyl-, Mesityl- und Äthylphenylreste. Als Reste R sind Alkylreste mit 1 bis 3 C-Atomen und als Reste R' Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 C-Atomen bevorzugt.
Die organischen Reste L müssen definitionsgemäß mit dem Si-Atom über eine Si-C-Bindung verknüpft sein und außerdem mindestens 2 Isocyanatgruppen (NCO) enthalten. Außer diesen beiden wesentlichen Charakteristika können die Reste L beliebige andere Bindungen oder SJstituenten aufweisen, die sich gegenüber den Isocyanatgruppen inert verhalten und keinen störenden Einfluß auf die gesamte Stabilität der Silane ausüben. So können die Reste L beispielsweise Äther-, Ester-, Thioäther- und Thioesterbindungen oder Halogenatome enthalten. Spezielle Beispiele für Reste L sind aus den Beispielen ersichtlich.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Silane sind neue Verbindungen, die beispielsweise nach den in der deutschen Patentschrift ......... (am gleichen Tag unter der internen Bezeichnung DC 1 256/fö8 eingereichte Patentanmeldung mit dem Titel: "Verfahren zur Einführung von mehr als einer Iso-
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cyanatgruppe in Organosiliciumverbindungen") beschriebenen Verfahren hergestellt werden können.
Werden die erfindungsgemäß verwendbaren Silane gleichzeitig mit den Beschichtungsmassen eingesetzt, können sie mit diesen' zu einem beliebigen Zeitpunkt der Herstellung vermischt werden. Vorteilhaft erfolgt dies während der letzten Stufe der Herstellung unter wasserfreien Bedingungen um eine vorzeitige Hydrolyse der Silane zu verhindern. Die fertigen Beschichtungsmassen können dann gemäß üblicher Praxis in feuchtigkeitsdichte Behälter verpackt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Silane auch zu einem beliebigen anderen Zeltpunkt mit den Beschichtungsmassen vermischt werden können, sofern sie hierbei nicht mit reaktionsfähigen Produkten oder Feuchtigkeit in Berührung kommen. Die zugefügten Mengen an Silanen, die eine Verbesserung der Haftfestigkeit bewirken, können so gering sein wie etwa 0,1 % und können bis zu etwa 5 % oder mehr reichen. Im allgemeinen werden die besten Ergebnisse mit Mengen von 0,25 bis 1 # erzielt. Mehr als 1 % wird jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nur in Sonderfällen verwendet. Alle Prozentangaben sind jeweils auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmasse bezogen.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Silane können jedoch auch als Grundiermittel eingesetzt werden, d. h. auf verschiedenen Oberflächen kann die Haftfestigkeit der härtbaren Beschich-
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tungsmassen dadurch verbessert werden, daß die Oberflächen zuerst mit einem oder mehreren der erfindungsgemäßen Silane vorbehandelt werden. Das Auftragsverfahren ist hierbei nicht entscheidend, vorteilhaft erfolgt das Aufbringen mit einer Lösung des Silans in einem geeigneten Lösungsmittel, wie einem Keton, Äther, Ester, Kohlenwasserstoff oder einer Lösungsmittelkombination. Spezielle Beispiele für derartige Lösungsmittel sind Aceton, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Diäthyläther, Alkyl- und Aryl-monoäther von Ä'thylenglykol, Propylehglykol und verschiedenen Polydiene A'thylacetat, Toluol, Benzol, Xylol, Hexan und Cyclohexan. Selbstverständlich müssen sich die eingesetzten Lösungsmittel gegenüber den Isocyanatgruppen inert verhalten. Die Silane können beispielsweise durch Sprühen, Bürsten, Reiben und Klischieren auf die zu behandelnden Oberflächen aufgetragen werden* in einigen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, die zu behandelnde Oberfläche in die Silane einzutauchen. Werden als Lösungsmittel solche verwendet, die die Härtung der Beschichtungsmasse, die auf der Oberfläche haften soll, nicht behindern, können die Eeschichtungsmassen zu beliebiger Zeit auf die vorbehandelten Flächen aufgetragen werden. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die behandelten Oberflächen zuerst getrocknet werden, d. h. das Lösungsmittel verdampft wird, bevor die härtbaren Beschichtungsmassen aufgetragen werden. Nach Aufbringen der Beschichtungsmasse auf die grundierte Oberfläche wird diese
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durch Erhitzen, Einwirkung von energiereicher Strahlung oder durch einfaches Stehenlassen bei Raumtemperatur gehärtet. Der besondere Härtungsmechanismus der Beschichtungsmasse bestimmt die zum Härten erforderliche Behandlung.
Bekanntlich ist es fast unmöglich auf einer verschmutzten oder verunreinigten Oberfläche eine Haftfestigkeit zu erzielen. Deshalb sollte die Oberfläche vor dem Aufbringen der Silane oder der die Silane enthaltenden Beschichtungsmasse gereinigt werden. Die erforderlichenfalls notwendigen Reinigungsmaßnahmen sind bekannt und reichen vom einfachen Abreiben mit einem Lösungsmittel bis zum Abscheuern mit einem Scheuerpulver, Druckreinigug und Sandstrahlverfahren und richten sich im einzelnen nach der Art der zu behandelnden Oberfläche. Bei der Auswahl der Reinigungsmittel ist Sorgfalt geboten, da einige von ihnen dafür bekannt sind, einen Trennfilm zu hinterlassen.
Die erfindungsgemäßen Silane können zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Beschichtungsmassen auf den verschiedenartigsten Oberflächen eingesetzt werden. Beispiele für Oberflächen sind silikatische Werkstoffe, wie Ziegelsteine, Beton, Glas, Keramik oder Porzellan; Metalle, wie Aluminium, Zinn, Eisen, Magnesium, Kupfer oder Stahl) Cellulose, wie Holz oder Papier, Kunststoffe wie Polystyrole, Polyacrylate,
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Alkydharze* FcJrmaidehydkondensate mit Phenol, Harnstoff oder Melamin oder Celluloseacetat- Die besten Ergebnisse werden auf silikatischem Werkstoff und Celluloseoberflachen erzielt, insbesondere auf silikatischen Werkstoffoberflachen.
Beispiel 1
Das Silan der Formel
(CH^O) SIGH2CH2SCH2CHCh2OOCNH-
00CNH- Q NCO
wurde sowohl vor als auch gleichzeitig mit einer bei Raumtemperatur härtbaren Polyurethanabdichtungsmasse zur Verbesserung der Haftfestigkeit angewendet. Die Wirksamkeit des Grundiermittels wurde nach dem Überlappungsschertest auf Glas geprüft. - ■.
Bei dieser Prüfung wurden 2 Glasstücke von etwa 2,5^ cm Breite verwendet. Die härtbare Beschichtungsmasse wurde auf eines der Glasstücke aufgetragen- Dann wurde das andere Stück so darauf gelegt, daß sich beide Stücke teilweise überlappten. Von jedem der beiden Glasstücke war somit eine Fläche von etwa 0,635 cm χ 2,54 cm mit der härtbaren Beschichtungsmasse in Berührung und die Dicke der Beschichtungsmasse zwischen
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-β-
den beiden Glasstücken betrug etwa 0,6^5 cm. Nach dem Härten der Beschichtungsmasse wurden die beiden Enden der Teststücke in die Prüfmaschine eingeklemmt und unter einem Winkel.von l80° auseinandergezogen. Die für die Trennung der beiden Glasstücke erforderliche Kraft ist das Maß für die Klebkraft der Beschichtungsmasse und wird in kg/cm ausgedrückt.
Bei einigen Versuchen wurde das Silan als Grundiermittel vor der Beschichtungsmasse in Form einer 1-gewichtsprozentigen Lösung in einem wasserfreien Gemisch aus jeweils 50 % Toluol und Methylisobutylketon verwendet. Diese Lösung wurde auf jede der Glasplatten aufgestrichen und dann 30 Minuten zum Trocknen stehen gelassen. Anschließend wurde die Abdichtungsmasse aufgetragen und die beiden Glasplatten aufeinandergelegt. Bei den übrigen Versuchen wurden unterschiedliche Mengen des Silans mit der Abdichtungsmasse vermischt. Schließlich wurden noch weitere Versuche durchgeführt, bei welchen das Silan sowohl vor als auch zusammen mit der Beschichtungsmasse aufgetragen wurde. Zum Vergleich wurden einige Versuche ohne Verwendung von Silan durchgeführt.
Nachdem die beiden Glasplatten durch das Abdiehtungsmittel verbunden waren, wurden die Probestücke bei 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % zum Härten stehengelassen. Die Festigkeit der Bindung mittels des Überlappungs-
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schertestes wurde nach 24, 48, 72 Stunden und nach 7 Tagen untersucht. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in der folgenden Tabelle als Klebkraft in kg/cm angegeben. Die hydrolytische Stabilität der Bindung zwischen Abdichtungsmittel und Glas wurde gleichfalls untersucht* die Ergebnisse sind in der Tabelle unter der Rubrik "7 Tage - Wasser" aufgeführt. Für diese Prüfung wurden einige der Probestücke, die 24 Stunden bei 25°C unter einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50$ gehärtet worden waren, anschließend 72 Stunden bei 25°C in Wasser gelegt und dann erneut 72 Stunden an der Luft bei 7o°C stehengelassen, bevor die Klebfestigkeit gemessen wurde. Ferner sind in der Tabelle noch die Silanmengen in Gewichtsprozent aufgeführt, die jeweils zusammen mit der Beschichtungsmasse aufgetragen wurden.
p Klebkraft nach dem Überlappungsschertest in kg/cm (p.s.i.)
Kein Silanzu- Grundiermittel Silan mit der Be- Silan vor u. satz (Ver- vor der Besch.» Schichtungsmasse mit der Bes.ch gleichsversuch) masse aufgetra- aufgetragen masse aufgetr
Zeit gen Q,2# 0,28$ 0,35# 0,28#
11.5 7,9 12,4 9,84 13,5 9,84 - 15,5 24,7 28,1 12,7 - 22,2 23,9 32,9 15,2 25,3 32,3 35,7 33,5
36.6 30,9 25,1 31,7 25,6
24 Std. 4 ,22
48 Std. 4 ,22
72 Std. 4 ,78
7 Tage 3 ,94
7 Tage-
Wasser		 ο
" 10 " ■ ' 109812/1598
Beispiel 2
Eine 1-gewichtsprozentige Lösung des Silans der Formel
(CE <D)^,SiCH0CE0S(CE0) J)CE0CE(CR^1)OOCHR-Cy -
^ -CHp-Q-NCQ in einem wasserfreien Gemisch aus Jeweils 50 % Toluol und Methylisobutylketon wurde auf die Oberflächen von Glas-, Aluminium- und rostfreien Stahlplatten aufgestrichen und dann JO Minuten an der Luft getrocknet. Auf die so grundierten Oberflächen wurden Streifen von einer bei Raumtemperatur zu Elastomeren härtbaren Polyurethanformmasse aufgesprüht und dann zum Härten stehengelassen." Die Haftfestigkeit der gehärteten Elastomeren auf den grundierten Oberflächen wurde mit derjenigen von nicht grundierten, aber sonst identischen Oberflächen verglichen, wobei die Strei-
" fen der gehärteten Produkte mit der Hand von der Oberfläche abgezogen wurden. In allen Fällen war die Haftfestigkeit der gehärteten Produkte auf den grundierten Oberflächen signifikant besser, als die Haftfestigkeit auf den entsprechenden nicht grundierten Oberflächen.
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Claims (1)

  1. ' Patentanspruch
    Verwendung von Silanen der allgemeinen Formel
    worin R Kohlenwasserstoffreste ohne aliphatische Mehrfachbindungen.
    R1 einwertige Kohlenwasserstoffreste ohne aliphatische Mehrfachbindungen,
    L organische Reste, die mit dem Si-Atom über eine Si-C-Bindung verknüpft sind und mindestens zwei Isocyanatgruppen enthalten, bedeuten und
    <1 Werte von 0 bis > hat,
    als vor oder gleichzeitig mit härtbaren Besehichtungsmassen aufzutragende Mittel zur Verbesserung der Haftfestigkeit derselben nach dem Härten auf beliebigen Oberflächen.
    T09S12/1598
DE19661644777 1965-07-15 1966-07-14 Neue Mittel zur Verbesserung der Haftfestigkeit Pending DE1644777A1 (de)

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