DE2031882B2

DE2031882B2 - Verfahren zum verkleben von kunststoffschaumstoffen mittels polyurethanklebstoffen

Info

Publication number: DE2031882B2
Application number: DE19702031882
Authority: DE
Inventors: Zissis Dipl.-Chem. Dr. 4010 Hilden Aggias
Original assignee: Henkel & Cie GmbH, 4000 Düsseldorf
Priority date: 1970-06-27
Filing date: 1970-06-27
Publication date: 1976-03-11
Also published as: DE2031882A1; GB1326298A

Description

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Schaumstoffe auf der Basis von Polystyrol, Polyurethanen, Polyvinylchlorid und auch Duromeren haben in der Technik weitgehende Verbreitung als Isolierstoffe gefunden. Bei ihrer Anwendung ist es in vielen Fällen erforderlich, sie mit anderen Werkstoffen zu verkleben. Zum Verkleben dieser Schaumstoffe sind eine Reihe von Klebstoffen vorgeschlagen worden, die jedoch in mancher Hinsicht zu wünschen übrig lassen.

Es ist bekannt, Polystyrol-Schaumstoff mit Lösungsmittel enthaltenden Klebstoffen zu verkleben. Häufig werden durch die Lösungsmittel die Polystyrolteilchen angequollen, oder es bleiben bei insbesondere ungenügend langer Ablüftezeit Reste des Lösungsmittels fcurück, die in Verbindung zwischen Schaumstoff und dem anderen Werkstoff schwächen. Außerdem hat man turn Verkleben von Schaumstoff auf Basis von Kunststoffen schon sogenannte Zweikomponenten-Klebstoffe auf Basis von Epoxidharzen vorgeschlagen. Derartige Klebstoffe weisen aber den Nachteil auf, Ineist relativ spröde Klebfugen zu geben, während die Harze meist relativ aufwendig bezüglich ihrer Herstellung sind. Übliche Polyurethanklebstoffe sind entweder tösungsmittelhaltig oder abet für den Auftrag mit Walzen, wie er bei großflächigen Verklebungen rationell ist zu pastös. Außerdem sind Polyurethankleb-Stoffe auf Polyesterbasis meist nicht genügend hydrolysebeständig, während die auf Basis von Polyäthern bezüglich ihrer Haftung zu wünschen übrig lassen.

Es ist zwar schon ein maschinelles Schnellverfahren zur Herstellung von Verklebungen bekannt, bei dem zwar OH-gruppenhaltige Vorreaktionsprodukte benutzt werden. Jedoch wird Rizinusöl nur als Träger für das verwendete Molekularsieb eingesetzt und kommt somit nur in sehr untergeordneter Menge und nicht als eigentliche Reaktionskomponente zur Verwendung. Erfindungsgemäß sollen nun ebenfalls keine lösungsmittelhaltigen Kleber eingesetzt werden, wobei das Vorurteil überwunden wurde, das man gegenüber dem Einsatz von Polyätherdiolen gemeinsam mit OH-gruppenhaliiger. Glyceriden hatte.

Die aufgeführten Nachteile werden im allgemeinen von sogenannten Dispersionsklebstoffen vermieden, jedoch wird bei ihrer Verwendung in die Klebschicht bzw die zu verklebenden Werkstoffe eine nicht unerhebliche Menge an Wasser eingebracht Die Wassermenge kann zu einer Schädigung dtr zu verklebenden Materialien und gegebenenfalls zur Schwächung der Klebefuge führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zu finden, das das Verkleben von Schaumstoffen gestattet, wobei einerseits ein einfaches Aufbringen des Klebstoffes gewährleistet ist und andererseits eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Schaumstoff und den zu verbindenden Werkstoffen gegeben ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verkleben von Schaumstoffen auf Basis von Polystyrol, Polyurethanen, Polyvinylchlorid und Duromeren mit sich selbst oder anderen Werkstoffen mittels Polyurethanklebstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst ein Gemisch aus OH-Gruppen enthaltenden Glyceriden und Polyätherdiolen eines Molekulargewichts zwischen 200 und 3000 mit zweiwertigen Isocyanaten in solchem Verhältnis umsetzt, daß auf eine OH-Gruppe 0,2 bis 0,4 Isocyanatgruppen entfallen, urd dann dieses Reaktionsprodukt mit flüssigen 2- oder 3wertigen Isocyanaten in solcher Menge mischt, daß praktisch OH-Gruppen und Isocyanatgruppen in äquivalentem Verhältnis vorliegen und mit diesem erhärtenden Gemisch, dem gegebenenfalls weitere an sich bekannte Hilfsstoffe zugefügt werden, die Verklebung durchführt. Das Verhältnis von OH-Gruppen enthaltenden Glyceriden zu Polyätherdiolen wird zweckmäßig so gewählt, daß auf ein Gewichtsteil des Glycerids 0,5 bis 1,5 Gewichtsteile des Polyätherdiols entfallen.

Als OH-gruppenhaltiges Glycerid ist in erster Linie Rizinusöl geeignet. Es können aber auch andere OH-gruppenhaltige Glyceride verwendet werden, wie sie beispielsweise durch Oxydation von ungesättigten Glyceriden entstehen. Außerdem sind geeignet Monoglyceride von Laurinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Baumwollsamenfettsäuren, Rizinusölfettsäuren.

Als Polyätherdiole sind prinzipiell alle durch Polyaddition von Alkylenoxiden an niedermolekulare reaktive Gruppen enthaltende Verbindungen verwendbar. Bevorzugt sind endständige OH-Gruppen aufweisende Polyalkylenoxide, die sich insbesondere von Propylenoxid, Butylenoxid und Äthylenoxid ableiten. Geeignete Polyätherdiole weisen ein Molekulargewicht zwischen etwa 200 und 3000, insbesondere 400 und 1200 auf.

Als zweiwertige Isocyanate sind sowohl aliphatische als auch aromatische Isocyanate mit einer Gesamtzahl von etwa 6 bis 40 Kohlenstoffatomen geeignet Es können beispielsweisse verwendet werden Hexandiisocyanat, Decan-l.lO-diisocyanat, Diisocyanate, welche in bekannter Weise aus dimerisierten Fettsäuren hergestellt sind,

Phenylen-1,4-diisocyanat,

Toluylen-2,4-diisocyanat,

Toluylen-2,6-diisocyanat,

Naphthylen-1,5-diisocyanat,

Diphenylmethan-4,4-diisocyanat,

Diphenylmethan-3,3-dimethoxy-4,4-diisocyanat.
Bevorzugt unter den Diisocyanaten ist» aus prakti-

sehen Gründen das Isomeren-Gemisch der beiden erwähnten Toluylendiisocyanate.

Diese erste Stufe der in dem erfindungsgLmäßen Verfahren eingesetzten Polyurethanklebstoffe ist stabil und kann beliebig lange aufbewahrt werden.

Für die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die OH-Gruppen des Reaktionsproduktes aus der 1. Stufe in etwa äquivalenten Verhältnissen zu den Isocyanatgruppen stehen, können prinzipiell die gleichen Isocyanate verwendet werden, wie sie vorstehend aufgezählt wurden. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, auch 3wertige Isocyanate zu verwenden bzw. oiitzuverwenden. Als 3wertige Isocyanate sind beispielsweise geeignet aliphatische und aromatische Triisocyanate mit etwa 10 bis 40 Kohlenstoffatomen, wie etwa das eine Biuretgruppe aufweisende Trimerisierungsprodukt aus Hexamethylendiisocyanat

OCN-(CH₂),,-N—CO —NH-(CH₂)_h—NCO

NH—(CH₂)₆—NCO

ToluyI-2,4,6-triisocyanat, Naphthalin-1,3,7-triisocyanat, Diphenylmethan-2,4,4-triisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat sowie das Additionsprodukt aus dem Gemisch der isomeren Toluylendiisocyanate an Trimethylolpropan im Verhältnis 3:1. Ein bevorzugtes Isocyanat für die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist technisches Diphenylmethandiisocyanat, welches infolge von Beimischungen durchschnittlich mehr als 2 Isocyanatgruppen pro Molekül aufweist

Zur Konfektionierung der Klebemittel können in an sich bekannter Weise, insbesondere unmittelbar vor ihrer Anwendung, weitere bekannte Hilfsstoffe zugesetzt werden. Es kommen hier beispielsweise Beschleuniger in Frage, wie etwa Dibutylzinndilaurat, Diazabicyclooctan. Selbstverständlich ist es auch möglich, gegebenenfalls Verzögerer für die Reaktion zwischen den OH-Gruppen und Isocyanatgruppen zu verwenden, um die Gebrauchsdauer zu verlängern. Ferner können den Klebstoffen Pigmente wie Titandioxid, Kieselsäure, gemahlener Dolomit, Kreide, Chromoxid oder auch Farbstoffe zugesetzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist darauf zu achten, daß die verklebenden Flächen nicht zu feucht sind, obwohl im allgemeinen ein Wassergehalt bis zu etwa 12 bis 15% nicht schädlich ist. Steigt jedoch der Feuchtigkeitsgehalt der zu verklebenden Substrate zu weit an, neigt der Klebstoff zum Aufschäumen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Verkleben von Polystyrolschaum. Es werden aber auch gute Festigkeitswerte beim Verkleben von anderen Schaumstoffen, beispielsweise aus Polyurethankunststoffen, Polyvinylchlorid oder Aminoplasten oder Phenoplasten, beobachtet. Die Schaumstoffe können sowohl unter sich als auch mit anderen Materialien wie Holz, Leder, Beton, Mauerwerk oder Blechen aus Eisen, Aluminium, Kupfer u. dgL verklebt werden.

Beispiel 1

In einem Dreihals-Kolben, der mit einem Rührer versehen war, wurden unter Feuchtigkeitsausschluß 150 g Polypropylenglykoi (Molgewicht 425) und 150 g

ίο Rizinusöl mit 30 g Toluylendiisocyanat auf 100⁰C erhitzt Nach zweistündiger Reaktionszeit bei dieser Temperatur wurde ein OH-gruppenhaltiges Reaktionsprodukt gewonnen, das bei 20⁰C eine Viskosität von 400OcP hatte.

>5 100 g des so erhaltenen Reaktionsproduktes wurden mit 60 g techn. Diphenylmethandiisocyanat versetzt. Mit dieser erhärtenden Mischung wurde Polystyrolschaum mit Holz, Aluminiumblech, bituminiertem Papier und Streifen aus ABS-Kautschuk verklebt. Nach 7tägiger Lagerung bei Raumtemperatur trat bei Versuch des Zerreißens Materialriß im Polystyrol auf.

Um die Zugscherfestigkeit in kp/mm² zu bestimmen (DIN 53 283), wurden mit den Klebemischungen Aluminiumbleche miteinander verklebt und nach 7 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur die Festigkeit gemessen. Sie betrug 1,2 kp/mm².

Wurden der Mischung moch jeweils 100 g feingemahlener Dolomit, Calciumcarbonat oder Eisenoxid zugesetzt, betrug die Scherfestigkeit 13,1,5 bzw. 1,2 kp/mm².

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch mit dem Unterschied, daß das Rizinusöl durch die gleiche Menge Glycerinmonooleat ersetzt wurde. Das Reaktionsprodukt hatte bei 20° C eine Viskosität von 2000 cP.

100 g des Reaktionsproduktes wurden mit 5C g techn.

Diphenylmethandiisocyanat. vermischt Mit diesem Gemisch wurden die gleichen Materialien wie im Beispiel 1 verklebt und nach 7tägiger Lagerung ebenfalls Materialriß beobachtet.

Die Zugscherfestigkeit an Aluminiumblechen betrug 0,7 kp/mm².

Beispiel 3

Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch das Rizinusöl durch die gleiche Menge Glycerinmonoricenololeat ersetzt Das Reaktionsprodukt hatte bei 20⁰C eine Viskosität von 6400 cP.

100 g des Reaktionsproduktes wurden mit 75 g techn.

Diphenylmethandiisocyanat vermischt Mit diesem Gemisch wurden die gleichen Materialien wie im Beispiel 1 verklebt und nach 7tägiger Lagerung ebenfalls Materialriß beobachtet

Die Zugscherfestigkeit an Aluminiumblechen betrug 1,3 kp/mm².

Claims

Patentansprüche:

1. Verfaliren zum Verkleben von Schaumstoffen auf Basis von Polystyrol, Polyurethanen, Polyvinylchlorid und Duromeren mit sich selbst oder anderen Werkstoffen mittels Polyurethanklebstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst ein Gemisch aus OH-Gruppen enthaltenden Glyceriden und Polyätherdiolen eines Moleku- ι ο largewichts zwischen 200 und 3000 mit zweiwertigen Isocyanaten in solchem Verhältnis umsetzt, daß auf eine OH-Gruppe 0,2 bis 0,4 Isocyanatgruppen entfallen und dann dieses Reaktionsprodukt mit flüssigen 2- oder 3wertigen Isocyanaten in solcher Menge mischt, daß praktisch OH-Gruppen und Isocyanatgruppen in äquivalentem Verhältnis vorliegen, und mit diesem erhärtenden Gemisch, dem gegebenenfalls weitere an sich bekannte Hilfsstoffe zugefügt werden, die Verklebung durchführt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis von OH-Gruppen enthaltenden Glyceriden zu Polyätherdiolen so gewählt ist, daß auf einen Gewichtsteil des Glycerids 0,5 bis 1,5 Gewichtsteile des Po/yätherdiols entfallen.