DE29520113U1 - Adhesive and sealant with vapor properties - Google Patents
Adhesive and sealant with vapor propertiesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen für Klebstoffe, Dichtstoffe und/oder Beschichtungen mit dämpfenden Eigenschaften, die 3,4-Polyisopren enthalten. Insbesondere betrifft diese Erfindung härtbare und nichthärtbare Zusammensetzungen für Klebstoffe, Dichtstoffe und/oder Beschichtungen, die herkömmliche Polymerbestandteile und zusätzlich 3,4-Polyisopren enthalten._ Vorzugsweise werden diese Zusammensetzungen in der Fahrzeugindustrie, insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt.The present invention relates to compositions for adhesives, sealants and/or coatings with damping properties which contain 3,4-polyisoprene. In particular, this invention relates to curable and non-curable compositions for adhesives, sealants and/or coatings which contain conventional polymer components and additionally 3,4-polyisoprene. These compositions are preferably used in the vehicle industry, in particular in the automotive industry.
Bei der Herstellung und dem Zusammenbau von Automobilen werden Klebstoffe, Dichtstoffe und Beschichtungen für eine Vielzahl von verschiedenen Zwecken eingesetzt. Klebstoffe und Dichtstoffe werden hauptsächlich auf der Basis der folgenden Eigenschaften ausgewählt:In the manufacture and assembly of automobiles, adhesives, sealants and coatings are used for a variety of different purposes. Adhesives and sealants are selected primarily based on the following properties:
- Festigkeit, d.h. Zugscherfestigkeit,
Schälfestigkeit- Strength, i.e. tensile shear strength,
Peel strength
- Dehnung, Flexibilität- Stretching, flexibility
- Alterungsbeständigkeit- Ageing resistance
- leichte Verarbeitbarkeit-.- easy to process.
Für Beschichtungen, insbesondere Unterbodenschutzbeschich
tungen, ist die Abriebfestigkeit ein weiteresFor coatings, especially underbody protection coatings
abrasion resistance is another
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Auswahlkriterium. Im Automobilbau ist man bestrebt, die Komplexität der Herstellprozesse zu vereinfachen, damit unter anderem die Herstellkosten gesenkt werden können. Es besteht daher Bedarf für "multifunktionelle" Produkte, d.h. Dichtstoffe, Klebstoffe und/oder Beschichtungen, die zusätzlich zu ihrer Primärfunktion weitere Aufgaben erfüllen können.Selection criterion. In the automotive industry, efforts are being made to simplify the complexity of manufacturing processes in order to reduce manufacturing costs, among other things. There is therefore a need for "multifunctional" products, i.e. sealants, adhesives and/or coatings that can perform additional tasks in addition to their primary function.
Im modernen Fahrzeugbau, Maschinen- und Gerätebau werden bei metallenen Konstruktionen ausschließlich sehr dünne Blechstärken verwendet. Sich bewegende Maschinen- oder Fahrzeugteile und laufende Motoren verursachen Vibrationen dieser dünnen Metallstrukturen, diese Vibrationen erzeugen Lärm. Zur Lärmbekämpfung sind eine Reihe von Methoden bekannt, die meisten dieser Methoden benötigen jedoch zusätzliche Verfahrensschritte in der Herstellung und/oder zusätzliche Komponenten, die als ausschließliche Funktion die Dämpfung von Vibrationen haben. Hochgefüllte Bitumenmatten sind ein Beispiel für derartige konventionelle Produkte zur Dämpfung von Schwingungen. Diese Matten müssen in verschiedenen Einzelschritten extrudiert, gestanzt und geformt werden. Häufig müssen diese unmittelbar vor der Anwendung erwärmt werden, um sie an nichtebene Strukturen im Fahrzeug oder an der Maschine anzupassen, damit sie anschließend auf die Karosse, Maschine oder das Gerät aufgeklebt werden können. Es hat zahlreiche Versuche gegeben, dieses aufwendige und kostspielige manuelle Verfahren durch Produkte zu ersetzen, die leicht durch Roboter appliziert werden können. So beschreibt die EP-A-358598 oder die DE-A-3444863 Plastisolzusammensetzungen, die die Doppelfunktion des Unterbodenschutzes (Schutz gegen Abrieb) und der akustischen Dämpfung erfüllen. Die DE-A-4013318 beschreibt eine zweischichtige Unterbodenschutzbeschichtung, die die Doppelfunktion des Schutzes gegen Abrieb und Dämpfung derIn modern vehicle construction, machine and device construction, only very thin sheet metal thicknesses are used for metal structures. Moving machine or vehicle parts and running engines cause vibrations in these thin metal structures, and these vibrations generate noise. A number of methods are known for combating noise, but most of these methods require additional manufacturing steps and/or additional components whose sole function is to dampen vibrations. Highly filled bitumen mats are an example of such conventional vibration dampening products. These mats must be extruded, punched and formed in various individual steps. They often have to be heated immediately before use in order to adapt them to non-flat structures in the vehicle or machine so that they can then be glued to the body, machine or device. There have been numerous attempts to replace this complex and costly manual process with products that can be easily applied by robots. For example, EP-A-358598 or DE-A-3444863 describe plastisol compositions that fulfill the dual function of underbody protection (protection against abrasion) and acoustic damping. DE-A-4013318 describes a two-layer underbody protection coating that fulfills the dual function of protection against abrasion and damping of the
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Geräusche durch einschlagende Teilchen (Steine, Kies, Wasser usw.) erfüllen. Diese Produkte/Verfahren sind zwar geeignet, die Doppelfunktion "Unterbodenschutz" und "Geräuschdämpfung" zu erfüllen, es besteht jedoch Bedarf, die Funktionen eines Klebstoffes und/oder Dichtstoffes mit der Funktion der Geräuschdämpfung zu kombinieren. Diese Eigenschaftskombination ist insbesondere wünschenswert für solche Teile eines Fahrzeugs, einer Maschine oder eines Gerätes, die keine besondere Beschichtung für den Schutz gegen Abrieb benötigen, wie z.B. Motorhaube, Kofferraumdeckel, Türen und Spritzwände eines Kraftfahrzeuges.Noise caused by impacting particles (stones, gravel, water, etc.). Although these products/processes are suitable for fulfilling the dual function of "underbody protection" and "noise dampening", there is a need to combine the functions of an adhesive and/or sealant with the function of noise dampening. This combination of properties is particularly desirable for those parts of a vehicle, machine or device that do not require a special coating for protection against abrasion, such as the bonnet, trunk lid, doors and bulkheads of a motor vehicle.
Klebstoffe und/oder Dichtstoffe, die für diese Teile eingesetzt werden, werden vorzugsweise frühzeitig im Herstellungsprozeß, im sogenannten "Rohbau" eingesetzt. Im Rohbau werden diese Kleb-/oder Dichtstoffe üblicherweise auf das unvorbehandelte, ungereinigte Metall appliziert, häufig ist das Blech noch mit einem Korrosionsschutzöl oder Tief^ ziehöl beschichtet. Plastisole, insbesondere PVC-Plastisole finden zwar auch Einsatz im Rohbau, die in der EP-A-358598 oder DE-A-3444863 beschriebenen Plastisole sind jedoch nicht als Klebstoffe/Dichtstoffe auf Rohblech geeignet. Plastisolzusammensetzungen, die speziell für den Einsatz im Rohbau geeignet sind, haben sehr schlechte bis gar keine akustischen Dämpfungseigenschaften.Adhesives and/or sealants used for these parts are preferably used early in the manufacturing process, in the so-called "body shell". In the body shell, these adhesives/or sealants are usually applied to the untreated, uncleaned metal; the sheet metal is often still coated with an anti-corrosive oil or deep-drawing oil. Plastisols, especially PVC plastisols, are also used in the body shell, but the plastisols described in EP-A-358598 or DE-A-3444863 are not suitable as adhesives/sealants on body shell. Plastisol compositions that are specifically suitable for use in the body shell have very poor or even no acoustic damping properties.
Im Rohbau bevorzugt eingesetzte Klebstoffe/Dichtstoffe sind auf der Basis von Kautschuken, insbesondere vulkanisierbaren Zusammensetzungen auf der Basis von 1,3-Polybutadienen und/oder 1,3-Polyisoprenen. Diese enthalten vorzugsweise flüssige, niedermolekulare Polydiene, Schwefel und ggf. Beschleuniger für die Schwefelvulkanisation. Zusätzlich können diese Formulierungen festen hochmolekularen Kautschuk enthalten, wobei die flüssigen Polydiene und/oder festen Kautschuke zusätzlichAdhesives/sealants preferably used in the bodyshell are based on rubber, in particular vulcanizable compositions based on 1,3-polybutadienes and/or 1,3-polyisoprenes. These preferably contain liquid, low-molecular polydienes, sulfur and, if necessary, accelerators for sulfur vulcanization. In addition, these formulations can contain solid, high-molecular rubber, with the liquid polydienes and/or solid rubbers additionally
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funktioneile Gruppen wie z.B. Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen, Anhydridgruppen oder Epoxygruppen enthalten können. Diese Kleb-/Dichtstoffe auf der Basis von Kautschuken sind bereits Gegenstand von zahlreichen Patentanmeldungen gewesen, z.B. EP-A-97394, EP-A-309903, DE-A-3834818, DE-A-4120502, DE-A-4122849, EP-A-181441 und EP-A-356715. Die DE-A-4122489 und die EP-A-181441 erwähnen zwar einen möglichen Einsatz dieser Zusammensetzungen zur Dämpfung von Vibrationen und/oder Geräuschdämpfung, sie machen jedoch keine Angaben über die Effizienz dieser Zusammensetzungen für die Vibrationsdämpfung. So weit bisher bekannt, sind diese Materialien nicht eingesetzt worden, um gleichzeitig die Funktion eines Kleb-/Dichtstoffes und Vibrations- und/oder Geräuschdämpfungsmaterials zu erfüllen. Die FR-A-2255313 beschreibt Materialien mit hohen Schwxngungsdampfungskoeffizienten, die im wesentlichen ein Polyisopren mit mindestens 60% 1,2- und 3,4-Strukturen enthält. Gemäß der Lehre der FR-A-2255313 werden die schwingungsdämpfenden Materialien jedoch in Form von flächigen Gebilden extrudiert, vulkanisiert und danach auf die Metallstrukturen aufgeklebt. Es sind keinerlei Angaben enthalten, daß derartige Zusammensetzungen als Klebstoffe und/oder Dichtstoffe geeignet sind und/oder im ungehärteten Zustand auf Metallstrukturen appliziert werden können. Die Verwendung von 3,4-Polyisoprenen für Kleb- und/oder Dichtstoffe oder Beschichtungen, die im wesentlichen frei von flüchtigen Lösungsmitteln sind, sind bisher noch nicht beschrieben worden, insbesondere nicht, wenn diese Zusammensetzungen gleichzeitig akustische Dämpfungseigenschaften haben.functional groups such as hydroxyl groups, carboxyl groups, anhydride groups or epoxy groups. These adhesives/sealants based on rubbers have already been the subject of numerous patent applications, e.g. EP-A-97394, EP-A-309903, DE-A-3834818, DE-A-4120502, DE-A-4122849, EP-A-181441 and EP-A-356715. DE-A-4122489 and EP-A-181441 mention a possible use of these compositions for damping vibrations and/or noise, but they do not provide any information on the efficiency of these compositions for vibration damping. As far as is known, these materials have not been used to simultaneously fulfill the function of an adhesive/sealant and vibration and/or noise damping material. FR-A-2255313 describes materials with high vibration damping coefficients, which essentially contain a polyisoprene with at least 60% 1,2 and 3,4 structures. According to the teaching of FR-A-2255313, however, the vibration damping materials are extruded in the form of flat structures, vulcanized and then glued to the metal structures. There is no information whatsoever that such compositions are suitable as adhesives and/or sealants and/or can be applied to metal structures in the uncured state. The use of 3,4-polyisoprenes for adhesives and/or sealants or coatings that are essentially free of volatile solvents has not yet been described, especially not when these compositions simultaneously have acoustic damping properties.
Es wurde jetzt gefunden, daß 3,4-Polyisopren mit anderen härtbaren und nichthärtbaren flüssigen und/oder festen Kautschuken oder flüssigen Polyolefinen kombiniert werden können, und dass diese Zusammensetzungen Klebstoffe und/It has now been found that 3,4-polyisoprene can be combined with other curable and non-curable liquid and/or solid rubbers or liquid polyolefins and that these compositions form adhesives and/
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oder Dichtstoffe mit hervorragenden Schwingungsdämpfungseigenschaften ergeben. Die Einbeziehung von 3,4-Polyisoprenen in Kleb-ZDichtstofformulierungen hat überraschenderweise keinen nachteiligen Einfluß auf andere wünschenswerten Eigenschaften der Formulierungen wie z.B. Applikationsverhalten, Härtungsgeschwindigkeit, Haftung, Festigkeit und/oder Elastizität.or sealants with excellent vibration damping properties. The inclusion of 3,4-polyisoprenes in adhesive/sealant formulations has, surprisingly, no adverse effect on other desirable properties of the formulations such as application behavior, curing speed, adhesion, strength and/or elasticity.
Die Kleb-/Dichtstoff-Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können außer dem 3,4-Polyisopren noch mindestens einen der folgenden Bestandteile enthalten:The adhesive/sealant compositions according to the present invention may contain at least one of the following components in addition to the 3,4-polyisoprene:
- einen oder mehrere flüssige oder feste Kautschuke oder Elastomere- one or more liquid or solid rubbers or elastomers
- thermoplastische Polymere in Form von feinteiligen Pulvern- thermoplastic polymers in the form of finely divided powders
- Füllstoffe- Fillers
- klebrigmachende Harze und/oder Haftvermittler- tackifying resins and/or adhesion promoters
- Weichmacher/Extender- Plasticizer/Extender
- Härtungsmittel (Vulkanisationsmittel), Beschleuniger, Katalysatoren- Curing agents (vulcanizing agents), accelerators, catalysts
- Stabilisatoren, Antioxidantien, Alterungsschutzmittel - Stabilizers, antioxidants, anti-aging agents
- Hilfsmittel zur Verbesserung der Rheologie.- Tools to improve rheology.
3,4-Polyisoprene im Sinne dieser Erfindung sind Polyisoprene mit einem signifikanten Anteil von mindestens 30%, vorzugsweise 55 bis 70% von 3,4-Polyisopren, wobei der 3,4-Polyisopren-Gehalt durch NMR-Spektroskopie bestimmbar ist. Obwohl die bevorzugten 3,4-Polyisoprene Polymere mit hohem Molekulargewicht, d.h. 200000 und darüber sind, kann es für einige Formulierungen vorteilhaft sein, niedermolekulare flüssige 3,4-Polyisoprene beispielsweise als Zusatz zu konventionellen Plastisolen zu verwenden.3,4-polyisoprenes in the sense of this invention are polyisoprenes with a significant proportion of at least 30%, preferably 55 to 70% of 3,4-polyisoprene, the 3,4-polyisoprene content being determinable by NMR spectroscopy. Although the preferred 3,4-polyisoprenes are polymers with a high molecular weight, i.e. 200,000 and above, it may be advantageous for some formulations to use low molecular weight liquid 3,4-polyisoprenes, for example as an additive to conventional plastisols.
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Die Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung können bis zu 40 Gew.% 3,4-Polyisopren enthalten, vorzugsweise enthalten sie weniger als 20 Gew.% und besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.% 3,4-Polyisopren. Die akustischen Dämpfungseigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können durch den Anteil an 3,4-Polyisopren in der Gesamtzusammensetzung beeinflußt werden. Als Meßgröße dient dabei die entsprechende Änderung des Verlustfaktors. Im untergeordneten Maße bestimmt der Gehalt an 3,4-Polyisopren in der Gesamtzusammensetzung auch den Gebrauchstemperaturbereich in bezug auf den Verlustfaktor, hierunter ist der Temperaturbereich zu verstehen, in dem durch den Zusatz des 3,4-Polyisoprens eine signifikante Erhöhung des Verlustfaktors der gehärteten Zusammensetzung beobachtet wird.The compositions according to the present invention can contain up to 40% by weight of 3,4-polyisoprene, preferably they contain less than 20% by weight and particularly preferably 5 to 15% by weight of 3,4-polyisoprene. The acoustic damping properties of the compositions according to the invention can be influenced by the proportion of 3,4-polyisoprene in the overall composition. The corresponding change in the loss factor serves as the measured variable. To a lesser extent, the content of 3,4-polyisoprene in the overall composition also determines the service temperature range in relation to the loss factor, by which is meant the temperature range in which a significant increase in the loss factor of the cured composition is observed due to the addition of 3,4-polyisoprene.
Beispiele für zusätzlich einzusetzende flüssige Kautschuke oder Elastomere sind die folgenden Homo- und/oder Copolymeren: Polybutadiene, speziell die 1,3- und 1,2-Polybutadiene, die endständige und/oder seitenständige funktioneile Gruppen haben können wie z.B. Hydroxygruppen, Carboxylgruppen, Carbonsaureanhydridgruppen oder Epoxygruppen; Polybutene; Polyisobutylene; 1,4-Polyisoprene; Styrol-Butadien-Copolymere; Butadien-Acrylnitril-Copolymere; Polyurethane und Polyepoxide. Das Molekulargewicht der flüssigen Kautschuke ist üblicherweise unter 2 0000, vorzugsweise zwischen 2000 und 10000. Der Gehalt an flüssigen Kautschuken in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen richtet sich nach der gewünschten Rheologie der ungehärteten Formulierung und den gewünschten mechanischen Eigenschaften und akustischen Dämpfungseigenschaften der ausgehärteten Zusammensetzung. Im allgemeinen beträgt der Gehalt an flüssigen Kautschuken oder Elastomeren zwischen 5 und 50 Gew.%.Examples of additional liquid rubbers or elastomers to be used are the following homo- and/or copolymers: polybutadienes, especially the 1,3- and 1,2-polybutadienes, which can have terminal and/or pendant functional groups such as hydroxy groups, carboxyl groups, carboxylic anhydride groups or epoxy groups; polybutenes; polyisobutylenes; 1,4-polyisoprenes; styrene-butadiene copolymers; butadiene-acrylonitrile copolymers; polyurethanes and polyepoxides. The molecular weight of the liquid rubbers is usually less than 20,000, preferably between 2,000 and 10,000. The content of liquid rubbers in the compositions according to the invention depends on the desired rheology of the uncured formulation and the desired mechanical properties and acoustic damping properties of the cured composition. In general, the content of liquid rubbers or elastomers is between 5 and 50 wt.%.
Die geeigneten festen Kautschuke haben üblicherweise einThe suitable solid rubbers usually have a
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signifikant höheres Molekulargewicht als die Flüssigkautschuke (100000 oder höher), Beispiele für geeignete Festkautschuke sind Polybutadien (vorzugsweise mit einem hohen Anteil an cis-l,4-Konfiguration) , Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Butadien-Acrylnitril-Kautschuk, Isoprenkautschuk, Butylkautschuk und Polyurethankautschuk.significantly higher molecular weight than the liquid rubbers (100,000 or higher), examples of suitable solid rubbers are polybutadiene (preferably with a high proportion of cis-1,4 configuration), styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, butadiene-acrylonitrile rubber, isoprene rubber, butyl rubber and polyurethane rubber.
Beispiele für thermoplastische Polymerpulver sind Polypropylen, Polyethylen, thermoplastische Polyurethane, Methacrylatcopolymere, Styrolcopolymere und PVC.Examples of thermoplastic polymer powders are polypropylene, polyethylene, thermoplastic polyurethanes, methacrylate copolymers, styrene copolymers and PVC.
Die Füllstoffe können aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden, insbesondere sind hier zu nennen Kreiden, natürliche gemahlene oder gefällte Calciumcarbonate, Silikate, Schwerspat und Ruß. Füllstoffe mit Plättchenstruktur wie Vermiculit, Glimmer, Talkum oder ähnliche Schichtsilikate, sind ebenfalls geeignet. In einigen Formulierungen zeigen solche Füllstoffe mit_ Plättchenstruktur eine Verbesserung der Vibrationsdämpfungseigenschaften. Der Gesamtgehalt an Füllstoffen in der Formulierung kann zwischen 10 und 70 Gew.% variieren, wobei der Vorzugsbereich zwischen 25 und 60 Gew.% liegt.The fillers can be selected from a variety of materials, in particular chalk, natural ground or precipitated calcium carbonates, silicates, barite and carbon black. Fillers with a platelet structure such as vermiculite, mica, talc or similar layered silicates are also suitable. In some formulations, such fillers with a platelet structure show an improvement in the vibration damping properties. The total content of fillers in the formulation can vary between 10 and 70% by weight, with the preferred range being between 25 and 60% by weight.
Falls erforderlich, können den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Klebrigmacher und/oder Haftvermittler zugesetzt werden, hierzu eignen sich z.B. Kohlenwasserstoffharze, Phenolharze, Terpen-Phenolharze, modifizierte oder unmodifizierte Abietinsäuren und deren Ester, Polyamine, PoIyaminoamide, Polyepoxyharze und Anhydride und Anhydridgruppen-enthaltende Copolymere. Art und Menge des oder der klebrigmachenden Harze hängt von der Polymerzusammensetzung des Kleb-/Dichtstoffes, seiner Festigkeit im ausgehärteten Zustand und dem zu verklebenden bzw. abzudichtenden Substrat ab. Typische klebrigmachende Harze wie Terpen-Phenol-Harze oder Abietinsäurederivate werdenIf necessary, tackifiers and/or adhesion promoters can be added to the compositions according to the invention. Suitable examples include hydrocarbon resins, phenolic resins, terpene-phenolic resins, modified or unmodified abietic acids and their esters, polyamines, polyaminoamides, polyepoxy resins and anhydrides and copolymers containing anhydride groups. The type and amount of the tackifying resin(s) depends on the polymer composition of the adhesive/sealant, its strength in the cured state and the substrate to be bonded or sealed. Typical tackifying resins such as terpene-phenolic resins or abietic acid derivatives are
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üblicherweise in Mengen von 5 bis 20 Gew.% und vorzugsweise im Bereich zwischen 7 und 15 Gew.% eingesetzt. Typische Haftvermittler wie Polyamine oder Polyaminoamide werden normalerweise im Bereich zwischen 0,5 und 10 Gew.% verwendet. Für den Fall, daß die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Weichmacher und/oder Extenderöle enthalten, sind hierfür eine Vielzahl von Produkten geeignet, beispielhaft genannt seien C- bis CL.-Dialkylester der Phthalsäure und/oder C.- bis C -Dialkylester von C3- bis C0-Dicarbonsäuren, z.B. Dioctyladipat, oder derenusually used in amounts of 5 to 20 wt.% and preferably in the range between 7 and 15 wt.%. Typical adhesion promoters such as polyamines or polyaminoamides are normally used in the range between 0.5 and 10 wt.%. In the event that the compositions according to the invention contain plasticizers and/or extender oils, a large number of products are suitable for this purpose, for example C- to C11-dialkyl esters of phthalic acid and/or C- to C-dialkyl esters of C 3 - to C 0 -dicarboxylic acids, eg dioctyl adipate, or their
Mischungen, aliphatische, aromatische oder naphthenische Öle, Polybutene oder Polyisobutylene mit niederem Molekulargewicht, hochsiedende Kohlenwasserstoff-Fraktionen und Mischungen der vorgenannten Weichmacher und/oder Extenderöle. Weichmacher und/oder Extenderöl beeinflussen bis zu einem gewissen Grad die rheologischen Eigenschaften der ungehärteten Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften inklusive der Dämpfungseigenschaften der gehärteten Zusammensetzung. Üblicherweise werden Weichmacher Extender im Bereich zwischen 5 und 40 Gew.% verwendet.Mixtures, aliphatic, aromatic or naphthenic oils, low molecular weight polybutenes or polyisobutylenes, high boiling hydrocarbon fractions and mixtures of the aforementioned plasticizers and/or extender oils. Plasticizers and/or extender oils influence to a certain extent the rheological properties of the uncured composition and the mechanical properties including the damping properties of the cured composition. Plasticizers extenders are usually used in the range between 5 and 40 wt.%.
Die einzusetzenden Vernetzungsmittel (Härter), Beschleuniger oder Katalysatoren hängen in sehr starkem Maße von den reaktiven und/oder funktionellen Gruppen der ausgewählten Polymere ab. Für die Vernetzung der olefinischen Doppelbindungen der flüssigen oder festen Kautschuke einschließlich des 3,4-Polyisoprens werden Vulkanisationssysteme auf Basis von Schwefel verwendet. Außerdem können eine Vielzahl von organischen und anorganischen Beschleunigern in Kombination mit Schwefel oder alleine verwendet werden. Beispiele für derartige Beschleiniger sind Mercaptobenzothiazole, D!thiocarbamate, Sulfenamide, Disulfide wie Dibenzothiazoldisulfid und/oder Thiuramdisulfid, Aldehyd-Amin-Beschleuniger, Guanidine undThe crosslinking agents (hardeners), accelerators or catalysts to be used depend to a very large extent on the reactive and/or functional groups of the polymers selected. Sulfur-based vulcanization systems are used to crosslink the olefinic double bonds of liquid or solid rubbers, including 3,4-polyisoprene. In addition, a variety of organic and inorganic accelerators can be used in combination with sulfur or alone. Examples of such accelerators are mercaptobenzothiazoles, dithiocarbamates, sulfenamides, disulfides such as dibenzothiazole disulfide and/or thiuram disulfide, aldehyde-amine accelerators, guanidines and
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Metalloxide wie z.B. Zinkoxid. Zusätzlich können weitere typische Kautschukvulkanisationshilfsmittel wie z.B. Fettsäuren (z.B. Stearinsäure) in den Formulierungen vorhanden sein. Der Schwefelgehalt kann in weiten Grenzen zwischen 0 (in unvulkanisierbaren Systemen) bis etwa 15 Gew.%, vorzugsweise bis etwa 10 Gew.% betragen. In ähnlicher Weise kann der Bereich der vorgenannten Beschleuniger zwischen 0 und etwa 10 Gew.% betragen. Der Gehalt an Metalloxiden liegt in der Regel zwischen 0 und 10 Gew.%. Gegen den thermischen, thermooxidativen oder Ozon-Abbau der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können konventionelle Stabilisatoren oder Alterungsschutzmittel wie z.B. sterische gehinderte Phenole oder Amine eingesetzt werden, typische Mengenbereiche für diese Stabilisatoren sind 0,1 bis 5 Gew.%.Metal oxides such as zinc oxide. In addition, other typical rubber vulcanization aids such as fatty acids (e.g. stearic acid) can be present in the formulations. The sulfur content can be within wide limits between 0 (in non-vulcanizable systems) to about 15% by weight, preferably up to about 10% by weight. Similarly, the range of the aforementioned accelerators can be between 0 and about 10% by weight. The content of metal oxides is generally between 0 and 10% by weight. Conventional stabilizers or anti-aging agents such as sterically hindered phenols or amines can be used to prevent thermal, thermo-oxidative or ozone degradation of the compositions according to the invention; typical amounts for these stabilizers are 0.1 to 5% by weight.
Obwohl die Rheologie der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen normalerweise durch die Auswahl der Art und Menge der Füllstoffe in den gewünschten Bereich gebracht werden kann, können konventionelle Rheologiehilfsmittel wie z.B. pyrogene Kieselsäuren oder Bentone in einer Menge zwischen 0,1 und 7 Gew.% eingesetzt werden. Außerdem können weitere konventionelle Hilfs- und Zusatzmittel in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Verwendung finden.Although the rheology of the compositions according to the invention can normally be brought into the desired range by selecting the type and amount of fillers, conventional rheology aids such as pyrogenic silica or bentones can be used in an amount between 0.1 and 7% by weight. In addition, other conventional aids and additives can be used in the compositions according to the invention.
Die Wirksamkeit der akustischen Dämpfung der erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen kann auf die spezifischen Bedürfnisse der Anwendung in bezug auf die Lage des Maximums des
Verlustfaktors sowie des Temperaturbereiches, in dem eine
hohe akustische Dämpfung bewirkt wird, beeinflußt werden.
Die Haupteinflußfaktoren sind dabei das Vulkanisationssystem (Gehalt an Schwefel, Gehalt an Vulkanisationsbeschleuniger)
und die verwendeten Kautschuke. Bis zu einem gewissen Grad kann auch die Wahl der Füllstoffe das
Maximum des Verlustfaktors und die entsprechendeThe effectiveness of the acoustic damping of the compositions according to the invention can be influenced to the specific needs of the application with respect to the position of the maximum of the loss factor and the temperature range in which a high acoustic damping is achieved.
The main influencing factors are the vulcanization system (sulfur content, vulcanization accelerator content) and the rubbers used. To a certain extent, the choice of fillers can also determine the maximum loss factor and the corresponding
H 1051 - 10 -H1051 - 10 -
Temperatur beeinflussen. Zusätzlich kann der Verlustfaktors durch die Dicke des Materialauftrages beeinflußt werden, geschäumte Materialien bewirken dabei bekanntermaßen einen höheren Verlustfaktor als ungeschäumte Materialien. In den Fällen, wo ein Klebstoff mit hoher Zugfestigkeit bzw. Zugscherfestigkeit gefordert wird, ist naturgemäß ein Aufschäumen des Materials nicht anwendbar. In den meisten Anwendungsfällen ist es wünschenswert, daß das Maximum des Verlustfaktors etwa bei Raumtemperatur (etwa 2O0C) liegt und daß der Bereich mit einem ausreichend hohen Verlustfaktor sich über einen breiten Temperaturbereich erstreckt. Die Vulkanisationsbzw. Härtungsbedingungen für die erfindungsgemäßen Kleb-/Dichtstoffzusammensetzungen können an die spezifischen Applikationen angepaßt werden. Üblicherweise findet die Härtung der Zusammensetzung im Temperaturbereich zwischen 800C und 2400C in 10 bis 35 Min. statt.Temperature. The loss factor can also be influenced by the thickness of the material applied, and foamed materials are known to cause a higher loss factor than unfoamed materials. In cases where an adhesive with high tensile strength or tensile shear strength is required, foaming the material is naturally not applicable. In most applications, it is desirable for the maximum loss factor to be at room temperature (about 20 ° C) and for the region with a sufficiently high loss factor to extend over a wide temperature range. The vulcanization or curing conditions for the adhesive/sealant compositions according to the invention can be adapted to the specific applications. The composition usually cures in the temperature range between 80 ° C and 240 ° C in 10 to 35 minutes.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden, wobei die Auswahl der Beispiele keine Beschränkung des Umfanges des Erfindungsgegenstandes darstellen soll.The invention will be explained in more detail in the following examples, whereby the selection of examples is not intended to represent a limitation of the scope of the subject matter of the invention.
Die akustische Dämpfungseigenschaft der Zusammensetzungen wurde dabei in den Beispielen gemäß "Oberst-Methode", wie in der DIN 53440, Teil 3, beschrieben, mit Hilfe von beschichteten Stahlstreifen bestimmt. Die Aushärtung der Beschichtung erfolgte dabei in einem konventionellen Labor-Trockenschrank. Falls nicht anders angegeben, sind alle Teile in den nachfolgenden Beispielen Gewichtsteile.The acoustic damping properties of the compositions were determined in the examples using the "Oberst method" as described in DIN 53440, Part 3, using coated steel strips. The coating was cured in a conventional laboratory drying cabinet. Unless otherwise stated, all parts in the following examples are parts by weight.
H 1051 - 11 -H1051 - 11 -
Die folgenden Komponenten wurden in einem Laborkneter bis zur Homogenität gemischt:The following components were mixed in a laboratory kneader until homogeneous:
101
10
10 1
10
10 2
10
10 A
10
105
10
Gefälltes Calciumcarbonat '3 )
Precipitated calcium carbonate '
Terpen Phenol-Harz '41
Terpene Phenolic Resin '
Naphthenisches Ol '
Polyisobutylen '·· 5)
Naphthenic Oil '
Polyisobutylene '
155
15
155
15
155
15
155
15
155
15
Zugscherfestigkeit ' 9)
Tensile shear strength '
1) 3,4-Gehalt (NMR) etwa 60%, Mooney Viskosität 65/1000C (ML4)1) 3,4-content (NMR) about 60%, Mooney viscosity 65/100 0 C (ML4)
2) Natürlich, gemahlen, mittlere Teilchengröße 4,5&mgr;&idiagr;&eegr;2) Natural, ground, average particle size 4.5μηι.
3) Stearat gecoatet, mittlere Teilchengröße 0,07 &mgr;&idiagr;&eegr;3) Stearate coated, average particle size 0.07 μm²
4) Dertophen T (Warenzeichen) Erweichungspunkt 93-970C (Ring- und Kugelmethode)4) Dertophen T (trademark) softening point 93-97 0 C (ring and ball method)
5) Nyflex 820 (Warenzeichen Nynas-Petroleum)5) Nyflex 820 (trademark Nynas-Petroleum)
6) Oppanol B 10 (Warenzeichen, BASF)6) Oppanol B 10 (trademark, BASF)
7) N,N'-Di(1,4-Dimethylpentyl)-1,4-phenylendiamin7) N,N'-Di(1,4-dimethylpentyl)-1,4-phenylenediamine
8) Beschichtet mit Stearinsäure8) Coated with stearic acid
9) 2mm Schichtstärke zwischen Stahlblechstreifen, gehärtet bei 155°C/30 min, kohäsiver Bruch - n.a. = nicht verfügbar .9) 2mm layer thickness between steel sheet strips, hardened at 155°C/30 min, cohesive fracture - n.a. = not available .
H 1051 - 12 -H1051 - 12 -
Ein PVC-Plastisol wurde durch Mischen der folgenden Komponenten hergestellt:A PVC plastisol was prepared by mixing the following components:
Emulsions-PVC, Pastenstyp 32,0Emulsion PVC, paste type 32.0
Dioctylphthalat 30,0Dioctyl phthalate 30.0
Natürliche, gemahlene Kreide 16,5Natural, ground chalk 16.5
Gefälltes Calciumcarbonat 6,0Precipitated calcium carbonate 6.0
Calciumoxid 3,0Calcium oxide 3.0
Metalloxide {Farbpigmente) 1,0Metal oxides {colour pigments) 1.0
Ruß 0,1Soot 0.1
Stabilisatoren 1,0Stabilizers 1.0
Haftvermittler 2,0Adhesion Promoter 2.0
Pyrogene Kieselsäure 0,4Pyrogenic silica 0.4
Kohlenwasserstoffextender 8, 0Hydrocarbon extender 8.0
Die folgenden Bestandteile wurden bis zur Homogenität inThe following components were mixed until homogeneous in
einem Laborkneter gemischt:mixed in a laboratory kneader:
Comp. 2Comp. 2 6_6_
Festkautschuk1* 2,7Solid rubber 1 * 2.7
2) 2 )
3,4-Polyisopren ' - 5,0 10,03,4-Polyisoprene ' - 5.0 10.0
3)
Flüssiges Polybutadien ' 8,9 8,9 7,03 )
Liquid polybutadiene ' 8.9 8.9 7.0
Flüssiges Polybutadien ' 17,8 15,5 12,0Liquid polybutadiene ' 17.8 15.5 12.0
CarboxylgruppenhaltigesCarboxyl group-containing
Polybutadien5^ 8,9 8,9Polybutadiene 5 ^ 8.9 8.9
Benzylgruppenhaltiges Polybutadien 'Benzyl group-containing polybutadiene '
Gefälltes Calciumcarbonat ' Kreide7)Precipitated calcium carbonate ' chalk 7 )
Talkumtalc
CalciumoxidCalcium oxide
Rußsoot
81
Antioxidans ; 81
antioxidant ;
H 1051 - 13 -H1051 - 13 -
Zinkoxid, aktiv
Schwefelpulver
Dibenzothiazol Disulfid (MBTS)Zinc oxide, active
Sulphur powder
Dibenzothiazole disulfide (MBTS)
Zugscherfestigkeit ' Tensile shear strength '
1) Polybutadien mit hohem cis-l,4-Gehalt (98%), Mooney-1) Polybutadiene with high cis-l,4-content (98%), Mooney-
Viskosität 48/1000C (ML4)Viscosity 48/100 0 C (ML4)
2) 3,4-Gehalt etwa 60% (NMR), Mooney Viskosität 65/1000C
(ML4)2) 3,4-content about 60% (NMR), Mooney viscosity 65/100 0 C
(ML4)
3) Molekulargewicht etwa 1800, cis-l,4-Gehalt: ca. 72%3) Molecular weight about 1800, cis-l,4-content: about 72%
4) Molekulargewicht etwa 1800, Vinylgehalt: ca. 40-50%
5a) Polybutadien/Maleinsäureanhydrid-Addukt, MW ca. 1700
5b) Polybutadien mit endständigen Benzylgruppen, MW ca.9004) Molecular weight about 1800, vinyl content: about 40-50%
5a) Polybutadiene/maleic anhydride adduct, MW approx. 1700
5b) Polybutadiene with terminal benzyl groups, MW ca.900
6) Stearat gecoatet, mittl. Teilchengröße 0,07&mgr;&idiagr;&eegr;6) Stearate coated, average particle size 0.07μηι
7) Natürlich, gemahlen, mittlere Teilchengröße 4,5jum7) Natural, ground, average particle size 4.5jum
8) N,N'-Di(l,4-Dimethylpentyl)1,4-Phenylendiamin8) N,N'-Di(l,4-dimethylpentyl)1,4-phenylenediamine
9) 2mm-Schicht zwischen Stahlblechstreifen, Vergleichsbeispiel
2 und Beispiel 6 bei 155°C/30min gehärtet,
Beispiel 7 bei 170°C/30min bzw. 200°C/30min gehärtet,
kohäsives Bruchbild in allen Fällen.9) 2mm layer between steel sheet strips, comparison example
2 and Example 6 cured at 155°C/30min,
Example 7 cured at 170°C/30min or 200°C/30min,
cohesive fracture pattern in all cases.
lmm dicke Federstrahlstreifen der Abmessungen 240mmxl0mm wurden auf einem 2 00mm langen Abschnitt mit einer Schicht der Produkte aus den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 in der unten angegebenen Schichtstärke beschichtet. Anschließend wurden die Beschichtungen 3 0min bei 1900C (falls nicht anders angegeben) in einem Laborofen gehärtet. Die Bestimmung des akustischen Dämpfungswertes (d-combi) erfolgte dabei nach dem Biegeschwingungsversuch der DIN 53440, Teil 3 bei 200Hz (Oberst-Methode) . Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, zeigen die Zusammensetzungen, die1 mm thick spring beam strips measuring 240 mm x 10 mm were coated on a 200 mm long section with a layer of the products from Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 in the layer thickness specified below. The coatings were then cured in a laboratory oven for 30 minutes at 190 ° C (unless otherwise stated). The acoustic damping value (d-combi) was determined using the bending vibration test of DIN 53440, Part 3 at 200 Hz (Oberst method). As can be seen from Figures 1 to 3, the compositions that
- 14 -- 14 -
3,4-Polyisopren enthalten, einen signifikanten hohen Verlustfaktor bei normalen Gebrauchstemperaturen (-10° bis 3O0C), darüber hinaus zeigen Beispiele 2 und 5 deutlich, daß durch geringfügiges Verändern im Vulkanisationssystem der Temperaturbereich mit hohem Verlustfaktor in den gewünschten Bereich optimiert werden kann. Beispiel 6 und 7 zeigen, daß der Zusatz von 3,4-Polyisopren zu herkömmlich vulkanisierbaren Kautschuk-Dicht-/Klebstoffen (Vergleichsbeispiel 2) den Verlustfaktor dieser gehärteten Kleb-/Dichtstoffe signifikant verbessert, ohne daß Abstriche an der Zugscherfestigkeit gemacht werden müssen.3,4-polyisoprene, a significantly high loss factor at normal service temperatures (-10° to 30 0 C). In addition, Examples 2 and 5 clearly show that the temperature range with a high loss factor can be optimized to the desired range by making minor changes in the vulcanization system. Examples 6 and 7 show that the addition of 3,4-polyisoprene to conventionally vulcanizable rubber sealants/adhesives (Comparative Example 2) significantly improves the loss factor of these cured adhesives/sealants without having to compromise on the tensile shear strength.
Beispiel 7 zeigt deutlich, daß bei höheren Vernetzungstemperaturen die Zugscherfestigkeit des gehärteten Klebstoffes erhöht wird, was zu erwarten war. Überraschenderweise wird die Vibrationsdämpfung, gemessen nach der Oberst-Methode, ebenfalls erhöht, zusätzlich zeigen diese bei der höheren Temperatur gehärteten Zusammensetzungen den hohen Verlustfaktor über einen breiteren Temperaturbereich im Vergleich zur bei der niedrigeren Temperatur gehärteten Zusammensetzung, siehe Kurve 14 im Vergleich zu Kurve 15 von Figur 3.Example 7 clearly shows that at higher curing temperatures the lap shear strength of the cured adhesive is increased, as expected. Surprisingly, the vibration damping measured by the Oberst method is also increased, in addition these compositions cured at the higher temperature show the high loss factor over a wider temperature range compared to the composition cured at the lower temperature, see Curve 14 compared to Curve 15 of Figure 3.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen in graphischer Darstellung den kombinierten Verlustfaktor bei 200Hz (d(combi)) der beschichteten Stahlstreifen in Abhängigkeit von der Temperatur gemäß DIN 53440, Teil 3. Die Teststreifen wurden wie oben beschrieben hergestellt, dabei wurden die Mehrzahl der Teststreifen bei zwei verschiedenen Beschichtungsstärken hergestellt, um Abweichungen in der Schichtstärke zwischen verschiedenen Formulierungen zu kompens ieren.Figures 1 to 3 show a graphical representation of the combined loss factor at 200 Hz (d(combi)) of the coated steel strips as a function of temperature according to DIN 53440, Part 3. The test strips were produced as described above, with the majority of the test strips being produced at two different coating thicknesses in order to compensate for deviations in the layer thickness between different formulations.
Figur 1 zeigt den Verlustfaktor eines konventionellen Figure 1 shows the loss factor of a conventional
H 1051 - 15 -H1051 - 15 -
PVC-Plastisols gemäß Vergleichsbeispiel 1 (1/2) im Vergleich zu einer Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 (3,4) .PVC plastisol according to comparative example 1 (1/2) in comparison to a composition according to example 1 (3,4).
Kurve Zusammensetzung SchichtstärkeCurve Composition Layer Thickness
1: Vergleichsbeispiel 1 2,27 mm1: Comparison example 1 2.27 mm
2: Vergleichsbeispiel 1 4,52 mm2: Comparison example 1 4.52 mm
3: Beispiel 1 2,2 mm3: Example 1 2.2 mm
4: Beispiel 1 4,5 mm4: Example 1 4.5 mm
Figur 2 zeigt, wie der Verlustfaktor und der Temperaturbereich, über den ein signifikanter Verlustfaktor (X)7I) beobachtet wird, durch geringfügige Änderungen in der Zusammensetzung des Vulkanisationssystems verändert werden kann. Figure 2 shows how the loss factor and the temperature range over which a significant loss factor (X) 7 I) is observed can be varied by minor changes in the composition of the vulcanization system.
Figur 3 zeigt den Verlustfaktor ein gehärteten Kautschukzusammensetzung gemäß Stand der Technik (Vergl.-beispiel 2). Hieraus ist ersichtlich, daß der Verlustfaktor der Zusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel 2 bei den normalen Gebrauchstemperaturen eines Fahrzeuges (-50C bis 300C) vernachlässigbar gering ist, während die erfindungsgemässen Zusammensetzungen der Beispiele 6 und 7 einen signifikanten Verlustfaktor bei den normalen Gebrauchstemperaturen haben: Figure 3 shows the loss factor of a cured rubber composition according to the prior art (Comparative Example 2). From this it can be seen that the loss factor of the composition according to Comparative Example 2 is negligible at the normal operating temperatures of a vehicle (-5 0 C to 30 0 C), while the inventive compositions of Examples 6 and 7 have a significant loss factor at the normal operating temperatures:
Anmerkung: Die Teststreifen für die Kurven 15 und 16
wurden 3 0 min bei 2000C gehärtet, während die Muster der
Kurve 14 30 min bei 1700C gehärtet wurden.Note: The test strips for curves 15 and 16
were cured at 200 0 C for 30 min, while the samples of curve 14 were cured at 170 0 C for 30 min.
Alle Kleb-/Dichtstoffzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 7 hatten zusätzlich zu ihren ausgezeichneten Dämpfungseigenschaften die notwendigen Eigenschaften, um sie als Kleb- oder Dichtstoff für Rohbauanwendungen in der Autoindustrie einsetzen zu können.All adhesive/sealant compositions of Examples 1 to 7, in addition to their excellent damping properties, had the necessary properties to be used as adhesives or sealants for body-in-white applications in the automotive industry.
Claims (7)
oder einer/mehrer C- bis C-- 18 Phthalic acid
or one or more C- to C-
naphthenischen Ölen, niedermolekularen Polybutenen
und hochsiedenden Kohlenwasserstoffen ausgewählt
werden.Dicarboxylic acid(s), aliphatic, aromatic or
naphthenic oils, low molecular weight polybutenes
and high boiling hydrocarbons selected
become.
monomere Carbonsäure-Anhydride ausgewählt wird.5.) Compositions according to at least one of the preceding claims, characterized in that the adhesion promoter(s) is/are selected from the group of hydrocarbon resins, modified and/or unmodified abietic acid or its esters, phenolic resins, terpene-phenolic resins, epoxy resins, polyaminoamides, polyaminoethers or polymeric and/or
monomeric carboxylic acid anhydrides is selected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29520113U DE29520113U1 (en) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Adhesive and sealant with vapor properties |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29520113U DE29520113U1 (en) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Adhesive and sealant with vapor properties |
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DE29520113U1 true DE29520113U1 (en) | 1996-02-15 |
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ID=8016912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29520113U Expired - Lifetime DE29520113U1 (en) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | Adhesive and sealant with vapor properties |
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---|---|
DE (1) | DE29520113U1 (en) |
-
1995
- 1995-12-19 DE DE29520113U patent/DE29520113U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960328 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990316 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020402 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20040206 |
|
R071 | Expiry of right |