DE19958526A1 - Polyester-Polyurethan-Klebstoff und seine Verwendung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Polyester-Polyurethan-Klebstoff aus Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten vorgeschlagen, wobei die Polyester-Polyole auf Milchsäure basieren. Der erfindungsgemäße Klebstoff wird vorzugsweise zum Kaschieren verwendet. Er zeichnet sich durch seine Umweltverträglichkeit aus, da er von nachwachsenden Rohstoffen ausgeht und leicht biologisch abbaubar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Polyurethan-Klebstoff aus Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten.

Polyurethan-Klebstoffe auf der Basis von Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten sind seit langem bekannt.

Diole auf der Basis von Milchsäure sind ebenfalls seit mindestens 10 Jahren bekannt. So wird in der EP 0 250 994 deren Herstellung, z. B. aus Ethylenglykol und Milchsäure beschrieben. Dort wird auch vorgeschlagen, die fließfähigen bis festen oligomeren Ester der Milchsäure oder ihre dermatologisch verträglichen Derivate als resorbierbare Träger und/oder Filmbildner zur Herstellung eines kosmetischen oder pharmazeutischen Mittels zur Abdeckung unverletzter und/oder verletzter Bereiche menschlicher oder tierischer Haut zu verwenden. Als Derivate werden Ester genannt. Von Urethanen ist keine Rede, ebensowenig von einer Verwendung der Polyester-Diole auf Basis von Milchsäuren im Klebstoff- Bereich.

Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, Polyester-Diole nicht petrochemischer Natur, sondern auf der Basis nachwachsender Rohstoffe, insbesondere pflanzlicher Basis zur Herstellung von Polyurethan-Klebstoffen zur Verfügung zu stellen bzw. die daraus hergestellten Polyurethan-Klebstoffe. Außerdem sollte auch eine zweckmäßige Verwendung gefunden werden.

Die Lösung der Erfindung ist den Patentansprüchen zu entnehmen. Sie besteht in erster Linie darin, als Polyester-Polyol ein Polyester-Polyol auf der Basis von Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 5 C-Atomen, insbesondere auf der Basis von Milchsäure zur Herstellung des Polyurethan-Klebstoffes zu verwenden.

Die Milchsäure wird technisch in Extraktions- und Fermentationsprozessen bei der Milchsäure-Gärung, z. B. von Milch und Molke oder von Glukose und Maltose aus Melassen und Malz in breitem Umfang hergestellt. Ausgangsprodukt ist hauptsächlich Mais. Aus der Milchsäure bzw. ihren Derivaten wird durch Polymerisation die Polymilchsäure (Polylactid) hergestellt. Das kann z. B. durch direkte Veresterung mit mindestens zweiwertigen Alkoholen, durch Umesterung von Milchsäureestern oder durch Ringöffnung von Lactid geschehen. Vorzugsweise wird gleichzeitig oder danach aus der Milchsäure durch Reaktion mit geeigneten niedermolekularen Polyolen die Polymilchsäure mit mehreren OH- Gruppen hergestellt. Geeignete niedermolekulare Polyole sind z. B. Ethylen- Glykol, Propan-Diol-1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, Butandiol-2,3, Neopentylglykol, Hexandiol-1,6, Hydrochinon, Resorcin und mehrwertige Alkohole, insbesondere Glycerin und Monoglyceride. Natürlich können auch niedermolekulare Polyalkylendiole oder -Triole verwendet werden, z. B. Tripropylenglykol. Durch das molare Verhältnis der Milchsäure zu dem niedermolekularen Polyol wird das Molekulargewicht der Polymilchsäure mit mehreren OH-Gruppen bestimmt. Bevorzugt sind Polyester-Diole auf der Basis von Milchsäure, insbesondere Oligomere auf der Basis von Milchsäure mit zwei OH-Endgruppen. Zu den Herstellungsbedingungen im einzelnen wird ausdrücklich auf die EP 0 250 994 verwiesen.

Weitere erfindungsgemäß verwendbare Hydroxycarbonsäuren sind: Glykolsäure, Hydroxybuttersäure und Hydroxyvaleriansäure.

Die Polyester-Polyole auf der Basis von Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 5 C- Atomen, insbesondere Milchsäure mit zwei oder mehr OH-Endgruppen dienen erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Polyurethanen bei Reaktion mit Polyisocyanaten. Sie können aber auch zur Herstellung von anderen Kunstharzen verwendet werden. Die Polyurethane können aus einem oder mehreren Polyester-Polyolen und einem oder mehreren Polyisocyanaten hergestellt werden.

Unter einem "Polyisocyanat" wird eine niedermolekulare Verbindung mit zwei oder mehr Isocyanat-Gruppen verstanden. Die Diisocyanate werden bevorzugt. Sie können aber bis zu ca. 10 Gew.-% an trifunktionellen Isocyanaten enthalten. Neben aliphatischen und cycloaliphatischen Polyisocyanaten kommen vor allem aromatische Polyisocyanate in Frage. Als konkrete Beispiele seien insbesondere genannt TDI und MDI.

Bei den Polyester-Polyurethanen kann man danach unterscheiden, ob eine noch reaktive oder eine nicht reaktive Masse appliziert werden soll. Die reaktive Masse kann ihrerseits wiederum unterschieden werden zwischen einem Polyester- Polyurethan mit noch reaktiven NCO-Gruppen, die mit Wasserdampf ausreagieren (Ein-Komponenten-System) und einem System, bei dem ein Polyester-Polyol (Harz) unmittelbar vor der Applikation mit einem Polyisocyanat (Härter) gemischt wird (Zwei-Komponenten-System). Die erfindungsgemäßen Polyester- Polyurethane aus dem Polyester-Polyolen auf der Basis von Milchsäure eignen sich praktisch für alle Anwendungen, die für bisher bekannte Polyester- Polyurethane aller Art bekannt sind. Ausdrücklich sei auf die Verwendung zum Kleben, Beschichten und Dichten (einschließlich Gießmassen) hingewiesen. Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Polyester-Polyurethane zum Kleben. Auch hierbei sind im Prinzip alle bekannten Verklebungen von Substraten möglich. Hervorgehoben werden soll aber die Verwendung zum Kaschieren in Form eines Zwei-Komponenten-Systems.

Unter Kaschieren wird das Binden von zwei oder mehreren Lagen gleicher oder verschiedener Materialien verstanden. Dabei handelt es sich um Papiere, Textilien, Kunststoffe, Metalle und anderen Materialien, die sich als Lagen bzw. Folien verarbeiten lassen. Diese Materialien werden meistens in einem Kalander in einem Walzprozeß unter Druck mit dem erfindungsgemäßen Polyester- Polyurethan verbunden.

Die erfindungsgemäßen Polyester-Polyurethane auf der Basis von Polyester- Polyolen aus Milchsäure zeigten trotz der niedrigen Viskosität überraschend hohe Festigkeitswerte und eignen sich daher insbesondere zu Kaschierungen.

Sie sind umweltverträglich, und zwar nicht nur weil sie aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, sondern auch weil sie biologisch abbaubar sind.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels im einzelnen erläutert:
Analog zum Beispiel 1c) der EP 0 250 994 wurde aus Tripropylenglykol und Milchsäureethylester im Molverhältnis von 1 : 8,1 ein bifunktioneller Oligo- Milchsäureester hergestellt. Die Viskosität betrug 836 mPas bei 20°C (Haake Rotationsviskosimeter VT 500, Spindelsatz MV1).

Dieses Reaktionsprodukt wurde als Harz im Mengenverhältnis von 1 : 1,2 mit MDI als Härter zum Kaschieren einer 12 µm dicken verstreckten Folie aus Polypropylen und einer 50 µm dicken Folie aus Polyethylen verwendet.

Der Klebstoffauftrag betrugt 3 µm.

Nach einer 7tägigen Lagerung bei 20°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit war die Aushärtung beendet. Die Verbundhaftung betrug dann 2,4 N/15 mm, wobei die Polypropylen-Folie riß. Die Siegelnahthaftung betrug 38 N/15 mm, wobei ein Verbund-Abriß eintrat.

Claims (5)

1. Polyurethan-Klebstoff aus Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyester-Polyol auf mindestens einer Hydroxycarbonsäure mit 2 bis 5 C-Atomen basiert.

2. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyester-Polyol ein Poly-Diol ist.

3. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyester-Polyol ein Polymeres, insbesondere ein Oligomeres vorzugsweise der Milchsäure mit 2 primären und/oder sekundären OH-Endgruppen ist.

4. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zweikomponentig ist und die Harzkomponente aus mindestens einem Polyester-Polyol auf der Basis von Hydroxycarbonsäure mit 2 bis 5 C-Atomen und die Härter-Komponente aus einem Polyisocyanat, insbesondere einem Diisocyanat besteht.

5. Verwendung des Polyurethan-Klebstoffes nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Kaschieren.