DE2031882C3 - Verfahren zum Verkleben von Kunststoffschaumstoffen mittels Polyurethanklebstoffen - Google Patents
Verfahren zum Verkleben von Kunststoffschaumstoffen mittels PolyurethanklebstoffenInfo
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Description
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
zurück, die in Verbindung zwischen Schaumstoff und dem anderen Werkstoff schwächen. Außerdem hat man
zum Ve/kleben von Schaumstoff auf Basis von Kunststoffen schon sogenannte Zweikomponenten-Klebstoffe
auf Basis von Epoxidharzen vorgeschlagen. Derartige Klebstoffe weisen aber den Nachteil auf,
meist relativ spröde Klebfugen zu geben, während die Harze meist relativ aufwendig bezüglich ihrer Herstellung
sind. Übliche Polyurethanklebstoffe sind entweder lösungsmittelhaltig oder aber für den Auftrag mit
Walzen, wie er bei großflächigen Verklebungen rationell ist zu pastös. Außerdem sind Polyurethanklebstoffe
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-gruppenhaltigen 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 der zu
verklebenden Materialien und gegebenenfalls zur
ι ο 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, 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. 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,
Toluylen-2,4-diisocyanat,
Toluylen-2,6-diisocyanat,
Naphthylen-l^-diisocyanat,
Diphenylmethan-4,4-diisocyanat,
Diphenylmethan-3,3-dimethoxy-4,4-diisocyanat.
Bevorzugt unter den Diisocyanaten ist/ aus prakti-
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 erfindungsgemäßen 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. mitzuverwenden. 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),,- NCO
CO-NH-(CH2I6-NCO
CO-NH-(CH2I6-NCO
Toluyl-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 lsocyanat 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.
In einem Dreihals-Kolben, der mit einem Rührer versehen war, wurden unter Feuchtigkeitsausschluß
150 g Polypropylenglykol (Molgewicht 425) und 150 g
ίο Rizinusöl mit 30 g Toluylendiisocyanat auf 10O0C
erhitzt Nach zweistündiger Reaktionszeit bei dieser Temperatur wurde ein OH-gruppenhaltiges Reaktionsprodukt gewonnen, das bei 200C eine Viskosität von
400OcP hatte.
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 Zsrreißens 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 noch jeweils 100 g feingemahlener Dolomit, Calciumcarbonat oder Eisenoxid zugesetzt,
betrug die Scherfestigkeit 1,3,1,5 bzw. 1,2 kp/mm2.
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 50 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.
Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch das Rizinusöl durch die gleiche Menge Glycerinmonoricenololeat
ersetzt Das Reaktionsprodukt hatte bei 200C eine Viskosität von (5400 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 (2)
1. 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 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 Polyätherdiols entfallen.
Priority Applications (2)
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| DE19702031882 DE2031882C3 (de) | 1970-06-27 | Verfahren zum Verkleben von Kunststoffschaumstoffen mittels Polyurethanklebstoffen | |
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| DE19702031882 DE2031882C3 (de) | 1970-06-27 | Verfahren zum Verkleben von Kunststoffschaumstoffen mittels Polyurethanklebstoffen |
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