DE1644777A1 - Neue Mittel zur Verbesserung der Haftfestigkeit - Google Patents
Neue Mittel zur Verbesserung der HaftfestigkeitInfo
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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
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 ,
(RO)>dSi-L ,
worin R Kohlenwasserstoffreste ohne aliphatische Mehrfach-
.. 2■ . 109812/1S98
16U777
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.
10 9 8 12/16 9
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-
1098Ί2/Ί&98
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-
" 5 - 1098 12/1598
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
109812/1598
1644/7 - 6 -
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,
~ 7 " 1098 12/1698
Alkydharze* FcJrmaidehydkondensate mit Phenol, Harnstoff oder
Melamin oder Celluloseacetat- Die besten Ergebnisse werden auf silikatischem Werkstoff und Celluloseoberflachen erzielt,
insbesondere auf silikatischen Werkstoffoberflachen.
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
" 6 " 1098 12/1598
-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-
10 9 8 12/1598
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
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)
- ' PatentanspruchVerwendung von Silanen der allgemeinen Formelworin 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
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