DE19958526A1 - Polyurethane adhesive useful especially for laminating applications is derived from polyisocyanate component and polyester-polyol component based on hydroxy-carboxylic acids, especially lactic acid - Google Patents
Polyurethane adhesive useful especially for laminating applications is derived from polyisocyanate component and polyester-polyol component based on hydroxy-carboxylic acids, especially lactic acidInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Polyurethan-Klebstoff aus Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten.The invention relates to a polyurethane adhesive made of polyester and polyols Polyisocyanates.
Polyurethan-Klebstoffe auf der Basis von Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten sind seit langem bekannt.Polyurethane adhesives based on polyester polyols and polyisocyanates have been known for a long time.
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.Lactic acid-based diols have also been used for at least 10 years known. So in EP 0 250 994 their preparation, for. B. from ethylene glycol and lactic acid. It also suggests the flowable up solid oligomeric esters of lactic acid or their dermatologically compatible ones Derivatives as resorbable carriers and / or film formers for the production of a cosmetic or pharmaceutical agent for covering undamaged and / or use injured areas of human or animal skin. As Derivatives are called esters. There is no question of urethanes, nor of use of the polyester diols based on lactic acids in the adhesive Area.
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.The inventors set themselves the task, polyester diols did not petrochemical in nature, but based on renewable raw materials, especially plant-based for the production of polyurethane adhesives To make available or the polyurethane adhesives produced therefrom. In addition, appropriate use should also be found.
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.The solution of the invention can be found in the patent claims. It consists of primarily in the form of a polyester polyol, a polyester polyol based on Hydroxycarboxylic acids with 2 to 5 carbon atoms, especially based on To use lactic acid for the production of the polyurethane adhesive.
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.Lactic acid is technically used in extraction and fermentation processes at Lactic acid fermentation, e.g. B. from milk and whey or from glucose and maltose Molasses and malt are widely produced. The starting product is mainly corn. Lactic acid or its derivatives are converted into Polymerization produced the polylactic acid (polylactide). That can e.g. B. by direct esterification with at least dihydric alcohols, by transesterification of lactic acid esters or by ring opening of lactide. The lactic acid is preferably reacted simultaneously or thereafter with suitable low molecular weight polyols the polylactic acid with several OH Groups. Suitable low molecular weight polyols are e.g. B. ethylene Glycol, propane-diol-1,2, propanediol-1,3, butanediol-1,3, butanediol-1,4, butanediol-2,3, Neopentylglycol, 1,6-hexanediol, hydroquinone, resorcinol and polyvalent Alcohols, especially glycerin and monoglycerides. Of course you can too low molecular weight polyalkylene diols or triols are used, e.g. B. Tripropylene glycol. Due to the molar ratio of lactic acid to the low molecular weight polyol, the molecular weight of polylactic acid with determined several OH groups. Polyester-based diols are preferred of lactic acid, in particular oligomers based on lactic acid with two OH end groups. The manufacturing conditions in detail are expressly stated refer to EP 0 250 994.
Weitere erfindungsgemäß verwendbare Hydroxycarbonsäuren sind: Glykolsäure, Hydroxybuttersäure und Hydroxyvaleriansäure.Further hydroxycarboxylic acids which can be used according to the invention are: glycolic acid, Hydroxybutyric acid and hydroxyvaleric acid.
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. The polyester polyols based on hydroxycarboxylic acids with 2 to 5 C- Serve atoms, especially lactic acid with two or more OH end groups according to the invention as a starting material for the production of polyurethanes Reaction with polyisocyanates. But you can also use it to make others Resins are used. The polyurethanes can be made from one or several polyester polyols and one or more polyisocyanates getting produced.
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.Under a "polyisocyanate" is a low molecular weight compound with two or understood more isocyanate groups. The diisocyanates are preferred. she but can contain up to about 10 wt .-% of trifunctional isocyanates. In addition to aliphatic and cycloaliphatic polyisocyanates, above all aromatic polyisocyanates in question. In particular, as concrete examples called TDI and 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.In the case of polyester polyurethanes, one can differentiate between whether there is still one reactive or a non-reactive mass is to be applied. The reactive mass can in turn be differentiated between a polyester Polyurethane with still reactive NCO groups that react with water vapor (One-component system) and a system in which a polyester polyol (Resin) mixed with a polyisocyanate (hardener) immediately before application will (two-component system). The polyester according to the invention Polyurethanes made from polyester polyols based on lactic acid are suitable practically for all applications that are known for previously known polyester All types of polyurethanes are known. Express to the use for Gluing, coating and sealing (including casting compounds). The polyester polyurethanes according to the invention are particularly suitable for Glue. Here too, in principle, are all known adhesions of substrates possible. However, the use for lamination in should be emphasized Form of a two-component system.
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.Laminating becomes the binding of two or more layers of the same or understood different materials. These are papers, Textiles, plastics, metals and other materials that can be used as layers or Have foils processed. These materials are mostly in a calender in a rolling process under pressure with the polyester according to the invention Polyurethane bonded.
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. The polyester polyurethanes according to the invention based on polyester Lactic acid polyols showed surprisingly high despite the low viscosity Strength values and are therefore particularly suitable for lamination.
Sie sind umweltverträglich, und zwar nicht nur weil sie aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, sondern auch weil sie biologisch abbaubar sind.They are environmentally friendly, and not just because they are made from renewable resources Raw materials, but also because they are biodegradable.
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).The invention will now be explained in detail using an example:
Analogously to Example 1c) of EP 0 250 994, a bifunctional oligo-lactic acid ester was produced from tripropylene glycol and ethyl lactate in a molar ratio of 1: 8.1. The viscosity was 836 mPas at 20 ° C (Haake rotary viscometer VT 500, spindle set 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.This reaction product was used as a resin in a ratio of 1: 1.2 with MDI as a hardener for laminating a 12 µm thick stretched film Polypropylene and a 50 µm thick film made of polyethylene are used.
Der Klebstoffauftrag betrugt 3 µm.The adhesive application was 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.After storage for 7 days at 20 ° C and 50% relative humidity curing ends. The bond adhesion was then 2.4 N / 15 mm, the Polypropylene film tore. The seal seam adhesion was 38 N / 15 mm, with a Compound demolition occurred.
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