DE3412884A1 - Verfahren zur ausbildung von klebebindungen und hierzu verwendbare primerzusammensetzungen - Google Patents
Verfahren zur ausbildung von klebebindungen und hierzu verwendbare primerzusammensetzungenInfo
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- C08J2327/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
Description
OH- I ί- ο KJ τ
BOSTIK GMBH 5. April 1984
Gattenhöferweg 36
6370 Oberursel 1 U 5337
Beschreibung
Verfahren zur Ausbildung von Klebebindungen und hierzu verwendbare
Primerzusammensetzung
Klebstoffmassen auf der Grundlage von Prepolymeren mit endständigem
Isocyanät sind bekannt, und ihre Verwendung für verschiedene Bindevorgänge, einschließlich der Befestigung
von Sohlen an Schuhen, ist auch bereits vorgeschlagen worden. In der GB-Patentbeschreibung 15 4o 634 der Anmelderin wird
ein Verfahren zum haftklebfesten Binden einer Schuhsohle an einem Schuhoberteil beschrieben und beansprucht, das die
folgenden Schritte umfaßt: Bilden einer Schicht aus einer fluiden Zusammensetzung mit einem ürethanprepolymeren aus
der Reaktion eines Polyols mit einem kristallinen Schmelzpunkt von 4o C bis 9o C mit einem Polyisocyanat in solchen
Mengen, daß ein Verhältnis von reaktiven Isocyanatgruppen
zu reaktiven Hydroxylgruppen von 1,25:1 bis 3,o:1 vorgegeben
wird, auf einer oder beiden zu befesti-genden Oberflächen von Sohle und/oder Oberteil, wobei das Urethanprepolymere
derart ist, daß es kettenverlängert werden kann, um ein Polyurethan vorzugeben, das beim Erhitzen klebaktiv ist und
eine Klebeeinheit zu bilden vermag, wobei eine Verbindung mit aktiven Wasserstoffatomen in Kontakt mit dem Ürethanprepolymeren
gebracht wird zwecks Reaktion mit den NCO-Gruppen der Zusammensetzung, um eine Kettenverlängerung des Urethanprepolymeren
hervorzurufen und das Polyurethan zu erhalten, und die Masse erhitzt wird, um sie in einen klebaktiven Klebezustand
zu überführen, die verbundenen Flächen der Sohle und
IZÖÖt
-S-
und des Oberteils mit der zwischen ihnen befindlichen Masse gepreßt und eine Kühlung der Masse vorgenommen wird, um eine
Klebebindung zwischen Sohle und Oberteil auszubilden.
Bei einem Verfahren gemäß dieser Beschreibung befindet sich die fluide Masse aus Urethanprepolymerem zur Aufbringung
auf die Oberfläche in einer fließfähigen (fluiden) Form, und zwar hat sie eine Fließfähigkeit, die zum Benetzen des Klebeeingriffes
mit der Oberfläche benötigt wird. Diese Masse kann die notwendige fließfähige Form durch Erhitzen auf eine relativ
niedrige Temperatur erhalten, die dennoch etwas oberhalb des kristallinen Schmelzpunktes des Prepolymeren liegt, oder
die Masse kann eine Lösung aus dem in einem inerten organischen Lösemittel gelösten Prepolymeren sein, wobei das Lösemittel
zum Beispiel durch Verdampfen vor der Kettenverlängerungsreaktion entfernt wird. Der Begriff "kristalliner Schmelzpunkt"
bedeutet hier diejenige Temperatur, bei der kristalline Segmente des Polymeren schmelzen, und wird als die Temperatur des
endothermen Hauptpeaks in einer Differentialthermoanalyse bestimmt. Wenn das Polymere auf eine Temperatur über dem kristallinen
Schmelzpunkt gebracht wird beim Aufbringen oder Aktivieren, schmelzen die kristallinen Segmente und rufen
ein Erweichen des Polymeren hervor. Nach dem Auftragen wird das Urethanpolymere vorzugsweise unter seinen kristallinen
Schmelzpunkt gekühlt und kristallisieren gelassen, um Festigkeit gegenüber Fließen und Verzerren der Schicht bei Temperaturen
zu entwickeln, die beim nachfolgenden Schritt der Kettenverlängerung angewendet werden. In jenen Fällen, wo die fluide
Zusammensetzung eine Lösung des Prepolymeren in einem inerten flüchtigen Lösemittel enthält, kann sie bei Raumtemperatur
oder bei geringfügig erhöhten Temperaturen aufgebracht werden. Verwendbare Lösemittel sind flüchtige organische Flüssigkeiten,
die keine aktiven Wasserstoffatome enthalten. Unter
diese verwendbaren Lösemittel fallen Xylol, Toluol, Dimethylformamid, Aceton, Methylethylketon, Äthylacetat, Cellulose-
JH I
acetat, Methylenchlorid und Gemische von diesen. Besonders brauchbare Lösemittel sind Gemische aus Toluol mit bis zu
etwa 85 Gew.-% Methylenchlorid oder Methyläthylketon - bezogen auf das Gewicht des Losemittelgemisches. Wegen der Natur der
bei diesem Verfahren verwendeten Urethanprepolymeren besitzen die Lösungen mit einem relativ hohen Feststoffgehalt, zum
Beispiel mit 6o Gew.-% oder höherem Feststoffgehalt, Viskositäten,
die zur Anwendung für den Benetzungseingriff niedrig
genug sind. Auch kleine Prozentgehalte an Lösemitteln können brauchbar sein, wenn es erwünscht ist, das ürethanprepolymere
bei mäßig erhöhten Temperaturen unterhalb von Temperaturen aufzubringen, die zum Schmelzen des Urethanpolymeren in Abwesenheit
von Lösemitteln benötigt werden.
Beim Verfahren der GB-Patentbeschreibung 15 4o 634 verwendbare
Urethan-Prepolymere umfassen Prepolymere mit NCO-Endgruppen
aus der Reaktion eines Polyols mit einem kristallinen Schmelzpunkt im Bereich von 4o°C bis 9o°C mit einem Überschuß
an Diisocyanat. Zu geeigneten Polyolen zählen die Polycaprolactone mit Hydroxylendgruppen und Polyester mit Hydroxylendgruppen
aus aliphatischen C,-C1„-Dicarbonsäuren, wie Sebacinsäure,
Adipinsäure, Azelainsäure, Suberinsäure und Dodecandicarbonsäure mit -vorzugsweise geradzahligen- Glykolen mit
2 bis 6 Kohlenstoffketten, wie beispielsweise 1,4-Butandiol.
Die Säurekomponente des Polyesterpolyols kann 5% bis 25% auf Molbasis- einer cycloaliphatischen Säure, wie 1,4-Cyclohexandicarbonsäure
oder 1,2-Cyclohexandicarbonsäure enthalten, um die Klebehaftung zu fördern, insbesondere auf Harz-Kautschuk-Oberflächen,
und 5% bis 25% -auf Molbasis- einer aromatischen Dicarbonsäure, wie Terephthalsäure oder Isophthalsäure
enthalten, um die Festigkeit gegenüber Weichmachern zu fördern. Die Glykolkomponente kann 5% bis 15% -auf Molbasis-Diäthylenglykol
oder cycloaliphatische Glykole, wie 1,4-Cyclohexandimethanol
enthalten, um die Klebe- und Netzeigenschaften zu verbessern und eine bessere Reaktivität mit Wasserdampf
zu erreichen. Diese Polyole sollten ein Molekulargewicht im Bereich von 1.000 bis 10.000 und vorzugsweise von 2.000
bis 4.000 sowie bevorzugt einen kristallinen Schmelzpunkt im Bereich von 4o C bis 65 C aufweisen. Das Urethanprepolymere
zum Aufbringen auf die zu bindende Oberfläche wird hergestellt durch Umsetzen eines oder mehrerer der obigen Polyole mit
einem Diisocyanat in solchen Verhältnissen, daß sich ein NCO/ OH-Verhältnis im Bereich von 1,25 : 1 bis 3,ο : 1, vorzugsweise
von 1,5 : 1 bis 2,5 : 1 ergibt. Jedes verfügbare Diisocyanat kann eingesetzt werden, einschließlich Tolylendiisocyanate,
Diphenylmethandiisocyanate und Dicyclohexylmethandiisocyanate.
Es wurde gefunden, daß Urethanprepolymere, die unter Verwendung von Diphenylmethandiisocyanat gebildet werden, mit Wasser viel
schneller reagieren als Urethanprepolymere aus der Umsetzung unter Verwendung von Tolylendiisocyanat, daß jedoch die letzteren
Urethanprepolymeren bei Lagerung stabiler sind. Eine
verbesserte Lagerstabilität, gepaart mit einer großen Reaktionsgeschwindigkeit, kann durch Verwenden einer Kombination aus
beiden Diisocyanaten erreicht werden. Wegen der Unterschiede
in den Reaktionsgeschwindigkeiten wird es bevorzugt, zunächst das Tolylendiisocyanat zuzusetzen und für eine begrenzte Zeit
reagieren zu lassen, wodurch die NCO-Gruppe in para-Steilung
mit dem Polyol reagieren kann; danach kann dann Diphenylmethandiisocyanat zugegeben werden. Geeignete Verhältnisse dieser
Diisocyanate können von gleichen Teilen auf Molbasis bis zu 80 Molen Diphenylmethandiisocyanat je 2o Mole Tolylendiisocyanat
reichen.
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, daß das Urethanprepolymere von vergleichsweise niedrigem Molekulargewicht ist
und kristalline Segmente in dem Polymermolekül mit einem
relativ niedrigen kristallinen Schmelzpunkt aufweist und auf eine Oberfläche mit einer relativ niedrigen Temperatur
aufgetragen werden kann, bei der es frei fließfähig ist, damit es in benetzenden Klebeeingriff mit der Oberfläche
treten kann. Es hat sich gezeigt, daß die Umsetzung des Diisocyanats mit dem Polyol ein Urethanprepolymeres mit einem
kristallinen Schmelzpunkt nur wenige Grade (d.h. der Größenordnung von 5 C) oberhalb des kristallinen Schmelzpunktes
des Polyols allein ergibt. Beispielsweise kann ein Butandiolsebacat-Polyol einen kristallinen Schmelzpunkt von 49 C
haben, und das Polyurethan aus der Umsetzung dieses Polyols mit Diphenylmethandiisocyanat in einem Verhältnis von 1,5 NCO/
1 OH kann einen kristallinen Schmelzpunkt von nur 54 C aufweisen.
Bei einem Verfahren gemäß dieser Beschreibung kann der Schritt
der Kettenverlängerung des Urethanprepolymeren vorzugsweise in der Wärme oder bei mäßig erhöhten Temperaturen mit einem
Kettenverlängerungsmittel ausgeführt werden, um den Klebstoff in einen zähen, fließfesten, jedoch durch Hitzeeinwirkung
erweichbaren Zustand zu bringen. Die Kettenverlängerungsbehandlung umfaßt das Exponieren der Oberfläche des Klebstoffüberzugs
mit einer Verbindung, die zwei aktive Wasserstoffe zur Umsetzung mit den NCO-Gruppen des Urethanprepolymeren aufweist.
Ein bevorzugtes Kettenverlängerungsmittel ist Wasser, vor-5 zugsweise in Form von Dampf oder Wasserdampf, zum Beispiel
in einem Raum hoher relativer Feuchte oder in der Nahe einer Wasserdampf- oder Dampfquelle. Andere Kettenverlängerungsmittel,
wie Diamine oder Glykole, können ebenfalls verwendet werden.
Die Kettenverlängerungsreaktion sollte bis zu einem Grade erfolgen, bei dem der Film durch Hitzeaktivierung elastoplastisch,
jedoch nicht merklich vernetzt wird, d.h. der Film
IZÖÖ4
noch löslich oder durch aktive Polyurethanlösemittel wie
Dimethylformamid oder Tetrahydrofuran angreifbar ist. Dieses kettenverlängerte polymere Polyurethan hat einen kristallinen
Schmelzpunkt, der im wesentlichen gegenüber demjenigen des ursprünglichen Urethanprepolymeren unverändert bleibt, so daß
die kettenverlängerte Verbindung, wenn sie über den kristallinen Schmelzpunkt des polymeren Polyurethans erhitzt wird,
viskoelastisch wird, d.h. etwas kautschukartig, aber unter Druck verformbar und fließfähig wird, klebaktiv ist und eine
Klebeeinheit mit einer verträglichen Oberfläche ermöglicht.
Aus Gründen des viskoelastischen Zustandes und des etwas kautschukartigen physikalischen Zustandes der kettenverlängerten
Masse bei Temperaturen oberhalb des kristallinen Schmelzpunktes des Polyurethans besitzen die Bindungen, die
durch Kontakt der Klebefläche mit einer anderen Oberfläche geschaffen werden, eine sehr hohe Beginnbindefestigkeit, so
daß in der Anordnung einer Schuhsohle und eines Schuhoberteils die Tendenz der Sohle zum Abtrennen vom Oberteil infolge
der Rückfederungselastizität der Sohle herabgesetzt wird.
Ein Beispiel für einen Klebstoff, der gemäß der in der GB-Patentbeschreibung 15 4o 634 beschriebenen Weise eingesetzt
werden kann, wird von Bostik GmbH unter der Bezeichnung Bostik 78o1 angeboten und enthält ein Reaktionsprodukt eines
Poly(hexandioladipats) mit Toluoldiisocyanat und 4,4·-Diphenylmethandiisocyanat
in Gegenwart eines organischen Zinnkatalysators entsprechend einem NCO/OH-Verhältnis von 1,8.
Es wurde gefunden, daß dieser vorgeschlagene Klebstoff über Eigenschaften verfügt, die ihn zur Verwendung beim Befestigen
von Sohlen an Schuhen nach einem Verfahren geeignet machen,
bei dem ein Klebstoff auf die Sohle und das Schuhoberteil aufgebracht
und der Klebstoff auf der Sohle einer Kettenverlängerung unter Raumtemperaturbedingungen unterzogen und dann
auf die Bedingungen der Bindungsbildung erhitzt wird, unter denen der auf das Schuhoberteil aufgebrachte Klebstoff mittels
einer beheizten Feuchtigkeitskammer einer Kettenverlängerung unterzogen wird. Gute Bindefestigkeiten an vielen Materialien
sind auf diese Weise erreicht worden. Bei Labortests hat sich jedoch gezeigt, daß die Beginnfestigkeit ("green strength")
von Bindungen, die zwischen Lederoberteilmaterialien und Sohlenmaterialien aus plastifiziertem Polyvinylchlorid gebildet
werden, weniger vollkommen sind, als dies angesichts der normalen Schuhherstellerkonditionen erwünscht wäre. Unter "Beginnfestigkeit11
wird hier die Abziehbindefestigkeit verstanden, die 15 Sekunden nach dem Pressen unter Bindungsbildung gemessen
wird.
Ein Ziel der Erfindung besteht in der Erreichung verbesserter Beginnfestigkeiten von Bindungen, die an plastifiziertem Polyvinylchlorid
bei Anwendung von Klebstoffzusammensetzungen gebildet
werden, die ausgewählte Urethanpolymere mit zur Reaktion verfügbaren Isocyanatgruppen enthalten.
Die Erfindung schlägt unter einem ihrer Aspekte ein Verfahren zum Bilden von Klebebindungen zwischen Oberflächen vor, bei
dem auf mindestens eine dieser Oberflächen eine Klebstoffmasse aufgetragen wird, die ein ürethanpolymeres mit zur Reaktion
verfügbaren Isocyanatgruppen enthält, das zur Kettenverlängerung durch eine Verbindung mit aktiven Wasserstoffatomen befähigt
ist, um ein Polyurethan zu bilden, das beim Erhitzen klebaktiv wird und eine Klebeeinheit ermöglicht; die Klebstoffmasse einer
Feuchtigkeitsbehandlung unterzogen wird, um sie in einen Zustand zu versetzen, in dem sie beim Erhitzen klebaktiv wird und eine
I ZOO
Klebeeinheit ermöglicht; der Klebstoffüberzug erhitzt und
die Oberflächen mit dem zwischen ihnen befindlichen Klebstoff im erhitzten Zustand zusammengebracht werden. Das Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, daß eine der Oberflächen plastifiziertes Polyvinylchlorid enthält und daß vor dem Aufbringen
der Klebstoffmasse die Polyvinylchloridoberfläche mit einer Primerzusammensetzung behandelt wird, die eine organische
tert.Aminoverbindung enthält, die in ihrem Molekül mindestens einen gesättigten heterocyclischen, nicht weniger als zwei
tertiäre Stickstoffatome enthaltenden Ring aufweist, um auf der Oberfläche einen Primerüberzug vorzugeben.
Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung enthält die Klebstoffmasse
ein Urethanpolymeres mit zur Reaktion verfügbaren Isocyanatgruppen,
das unter Einwirkung von atmosphärischer Feuchtigkeit polymerisieren kann, um ein Polyurethan zu erhalten,
das beim Erhitzen klebaktiv wird und eine Klebeinheit ermöglicht. Beispiele für geeignete Klebstoffe sind diejenigen , die in
der GB-Patentbeschreibung 15 4o 634 erwähnt werden, und Bostik 78o1.
ίο Für die Zwecke der Sohlenbefestigung enthält die Klebstoffmasse
vorzugsweise ein Polyurethan, das ein Prepolymeres ist und aus Reaktanten gebildet wird, die aromatisches Diisocyanat
und im wesentlichen linearen Hydroxypolyester mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1.5oo bis 4.5oo enthalten. Vorzugsweise
wird das Prepolymere mit einem monofunktionellen Reaktanten in einer ausreichenden Menge weiter umgesetzt, damit
bis zu 4o Mol-% der NCO-Gruppen des Prepolymeren reagieren. Vorzugsweise wird die Klebstoffmasse als lösemittelfreies
Material im geschmolzenen Zustand aufgebracht.
ο -r ι
■ΛΙ-
Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung enthält die Primerzusammensetzung
eine organische tert.Aminoverbindung mit mindestens einem gesättigten heterocyclischen Ring im Molekül,
der nicht v/eniger als zwei tertiäre Stickstoffatome aufweist. Bevorzugte organische tert.Aminoverbindungen enthalten Moleküle,
in denen jedes Stickstoffatom drei Valenzen besitzt, die durch unterschiedliche Kohlenstoffatome abgesättigt sind.
Beispiele für derartige Materialien sind 1,4-Dimethylpiperazin,
Triäthylendiamin und Hexamethylentetramin. Die beiden letzteren Verbindungen werden besonders bevorzugt; bei diesen beiden Verbindungen
hat jedes Stickstoffatom drei Valenzen, die durch unterschiedliche Kohlenstoffatome abgesättigt, die aber auch
Glieder eines gesättigten heterocyclischen Ringsystems sind. Auch diese Verbindungen enthalten keine Gruppen, die zur Umsetzung
mit den freien Isocyanatgruppen in Prepolymeren verfügbar
sind.
Es wurde gefunden, daß durch Verwendung der ausgewählten Primerzusammensetzung
in einem Verfahren gemäß der Erfindung eine verbesserte Beginnfestigkeit der Klebebindungen an plastifiziertem
PVC erreicht werden kann. Versuche zur Erzielung vergleichbarer Verbesserungen unter Verwendung von Primern auf
der Basis von anderen Aminoverbindungen in Verbindung mit Bostik 78o1 haben sich demgegenüber als weniger erfolgreich erwiesen.
Beispiele für Materialien, die zur Verwendung als Primer nicht 5 geeignet sind, sind Triäthylamin, Imidazol, 1-Methylimidazol,
4-Methylmorpholin, 2,4,6-Di(methoxymethyl)amino-1,3,5-triazin,
Pyrazin und Hexamethylendinitril. Obwohl eine Festlegung auf eine spezielle Erklärung bzw. Theorie hier nicht beabsichtigt
ist, wird angenommen, daß die günstigen Eigenschaften des 1,4-Dimethylpiperazins
und insbesondere des Triäthylendiamins und Hexamethylentetramins auf die nach außen gerichteten einsamen
Elektronenpaare zurückzuführen sind, die sich an den Stickstoffatomen befinden. Es sei bemerkt, daß bei den beiden letzteren
I Z-
4θ
Verbindungen in den Molekülen tertiäre Stickstoffatome in einer solchen Weise lokalisiert sind, daß eine Oszillation
der Stickstoffatome ausgeschlossen ist, und somit die eingebrachten
einsamen Elektronenepaare in Bezug auf das Molekül nach außen gerichtet bleiben.
Eine Primerzusammensetzung zur Verwendung bei einem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet vorzugsweise mit einer Lösung
oder Dispersion. Zu geeigneten Lösemitteln gehören beispielsweise Aceton, Methyläthylketon und Äthylacetat, von denen
jedes gegebenenfalls mit wesentlichen Mengen Wasser verdünnt werden kann. Extrem verdünnte Lösungen sind wirksam und brauchen
nur etwa o,5 bis zu 5 Gew.-% der bevorzugten organischen Stickstoffverbindung enthalten.
Die Erfindung stellt unter einem weiteren Aspekt eine Primerzusammensetzung
zur Anwendung im Zusammenhang mit einer Klebstoff masse mit reaktiven Isocyanatgruppen zum Binden von plastifiziertem
PVC bereit, enthaltend eine organische tert.Aminoverbindung mit mindestens einem gesättigten heterocyclischen
Ring in ihrem Molekül, der nicht weniger als zwei tertiäre Stickstoffatome aufweist, und ein hierfür geeignetes Lösemittel.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist speziell darauf abgestellt
, daß es beim Binden von Schuhsohlen aus plastifiziertem Polyvinylchlorid an Schuhoberteilen aus Leder oder anderen
Materialien angewendet werden kann. Aber auch andere Materialien können erfindungsgemäß gebunden werden, oder es können andere
Bindungsbildearbeitsgänge unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden.
I C O O H
Wenn Sohlen aus plastifiziertem Polyvinylchlorid an Lederschuhoberteilen
nach einem Verfahren gemäß der Erfindung gebunden werden, wird die Primerzusammensetzung auf die Sohle,
z.B. durch Burst- oder Schwammauftrag oder noch bevorzugter
durch Wischen mit einem Tuch aufgebracht, um darauf einen dünnen Primerüberzug zu bilden. Das meiste Lösemittel wird durch
die Wisch- oder Bürstwirkung entfernt. Nach Verdampfen des restlichen Lösemittels kann der Klebstoff auf den Primerüberzug,
z.B. als Heißschmelze aufgebracht werden. Ein ähnlicher überzug aus dem gleichen Klebstoff wird vorzugsweise auf das Schuhoberteil
aufgebracht. Die Klebstoffschichten werden einer Feucht
i gkeitsbehandlung unterzogen, um eine Kettenverlängerung zu bewirken, und eine oder beide Schichten werden in einen
Zustand versetzt, in dem sie klebaktiv ist bzw. sind und eine Klebeeinheit ermöglichen. Sohle und Oberteil werden dann aufeinander
gesetzt und gepreßt, um die Bindung zu vervollständigen.
Damit die Erfindung deutlicher wird, folgt eine Beschreibung von sieben illustrativen Primerzusammensetzungen und eines
illustrativen Verfahrens zumAusbilden von Klebebindungen gemäß der Erfindung. Selbstverständlich dienen diese illustrativen ■
Primerzusammensetzungen und das Verfahren nur der Erläuterung der Erfindung anhand von Beispielen.
Um die günstigen Wirkungen zu demonstrieren, die durch Verwendung der illustrativen Primer erreicht werden, wurden
Probebindungen unter Verwendung verschiedener Primer und Klebstoffe gebildet'. In der folgenden Beschreibung werden
die folgenden Identifizierungen für Klebstoffe benutzt. Die
Klebstoffe 1 und 2 wurden zu Vergleichszwecken verwendet, um
die Größenordnung der mit herkömmlicherweise verwendeten Klebstoffen erreichbaren Beginnfestigkeitswerte zu zeigen.
4 I/.OOH
■fs-
Klebstoff 1 war ein einteiliger Polyurethan-Klebstoff auf
Lösemittelbasis, der in Deutschland den Schuhherstellern als Bostik 2828 zur Verfügung steht und zum Befestigen von Sohlen
an Schuhen eingesetzt wird. Dieser Klebstoff ist ein isocyanatfreies Polyurethan, das starke Bindungen von guter Beginnfestigkeit
ergibt.
Klebstoff 2 war ein einteiliger Polyurethan-Klebstoff auf Lösemittelbasis,
der den Schuhherstellern in Großbritannien als Bostik 115o zur Verfügung steht. Dieser Klebstoff ist ebenfalls
ein isocyanatfreies Polyurethan, das starke Bindungen von guter Beginnfestigkeit ergibt.
Klebstoff 3 war ein einteiliger, durch Feuchtigkeit härtbarer Polyurethan-Klebstoff, der in Deutschland als Bostik 78o1 zur
Verfügung steht.
Klebstoff 4 war ein einteiliger, durch Feuchtigkeit härtbarer Polyurethan-Klebstoff, der aus Poly(butandioladipat) - Molekulargewicht
etwa 3.OOO - und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat unter
Verwendung eines Dibutylzinndilaurat-Katalysators hergestellt wird, um ein Prepolymeres mit etwa 1,6 % zur Reaktion verfügbaren
NCO-Gruppen (d.h. NCO/OH-Verhältnis1,8 : 1) zu erzeugen.
Dieses Prepolymere wurde mit genügend 2-Äthylhexanol umgesetzt,
damit 1o % der verfügbaren NCO-Gruppen reagierten. Das Prepolymere
wurde in Äbmischung mit etwa 4 % Cumaronindenharz unter
feuchtigkeitsfreien Bedingungen bis zum Gebrauch gelagert.
Klebstoff 5 glich dem Klebstoff 4, wurde jedoch unter Verwendung eines Organozinnmercaptid-Katalysators I.ergestellt.
4-3
Die illustrativen Primer auf Lösemittelbasis enthielten jeweils eine Lösung der tert.Aminoverbindung mit mindestens 1 gesättigten
heterocyclischen Ring, der nicht weniger als zwei tertiäre Stickstoffatome aufwies.
Die illustrativen Primerzusammensetzungen enthielten die Bestandteile
in Gewichtsmengen, wie sie Tab. I verzeichnet.
Die Primerzusammensetzungen werden hergestellt durch Lösen der tert.Aminoverbindung in dem Lösemittel.
Abziehtests und Beginnfestigkeitstests wurden mit Klebstoffbindeproben
unter Verwendung·der oben beschriebenen Klebstoffe mit und ohne Verwendung der illustrativen Primerzusammensetzungen
durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den Tab. II bis IV zusammengefaßt. Jede Probe stellte einen Streifen von 3o mm χ
1oo mm aus aufgerauhtem Oberleder und einen Streifen (3o mm χ
1oo mm) aus plastifiziertem Polyvinylchlorid-Sohlenmaterial (PVC). Die Testmaterialien und Testmethoden entsprachen denen
der FEICA-Empfehlungen.
Eine Probe einer nichtgrundierten Klebstoffbindung wurde
durch Aufbringen des Klebstoffs 3 bei 1oo°C auf die zu bindende PVC-Oberfläche gebildet. Der Klebstoff wurde 24 h bei Raumtemperatur
und Raumfeuchte (22°C + 2°C und größer als 1o % RH) feuchtigkeitsgehärtet. Nach dieser Exponierung des Sohlenmaterials
wurde Klebstoff 3 auf die Oberlederoberfläche aufgebracht und nach Kühlen der luftgetragenen Feuchtigkeit in
einer Feuchtigkeitskammer (9o°C, 26 % RH) unterworfen.
Nach einer Verweilzeit von 1o bis 15 min wurden die Probestreifen aus der Feuchtigkeitskammer entfernt und auf Raumbedingungen
(2o°C + 2°C und nicht weniger als 1o % RH) etwa 15 min abkühlen gelassen. Die Klebstoffschicht auf dem Sohlenmaterial
wurde 4 bis 5 s mit einem Infrarotheizer (USM Model DVHG F) exponiert, der auf 85°C bis 95°C eingestellt war, wobei
die Schichten und Heizelemente im Abstand von 45 mm voneinander entfernt standen. Der Sohlenstreifen wurde dann 12 s
gegen den Oberlederstreifen unter normalen Sohlenpreßbedin-
2
gungen von o,5 N/mm gepreßt. Die grundierten Proben wurden in ähnlicher Weise gebildet. Vor dem Aufbringen des Prepolymeren auf die PVC-Oberfläche wurde sie jedoch mit einem mit einer Primerlösung imprägnierten Tuch gewischt.
gungen von o,5 N/mm gepreßt. Die grundierten Proben wurden in ähnlicher Weise gebildet. Vor dem Aufbringen des Prepolymeren auf die PVC-Oberfläche wurde sie jedoch mit einem mit einer Primerlösung imprägnierten Tuch gewischt.
Die Abziehtests wurde unter Benutzung eines Instrongeräts (1oo mm/min ) durchgeführt. Die Beginnfestigkeiten wurden
bestimmt durch Messen der Abziehbindefestigkeiten 15s nach dem Pressen.
Testproben unter Verwendung der Klebstoffe 1 und 2 wurden gemäß den normalen Schuhfabrikarbeits weisen hergestellt. Das
PVC-Sohlenmaterial wurde mit Lösemittel gewischt, und der
Klebstoff wurde auf die Sohlenmaterialstreifen und aufgerauhten Lederstreifen aufgebracht. Nachdem die Klebstoffilme getrocknet
waren, wurden sie hitzeaktiviert und zusammengepreßt.
In den Tabellen wurde der Abziehtest 1 mit gebundenen Proben durchgeführt, nachdem diese 7 Tage bei 6o° C und 9o % relativer
Feuchte (RH) gealtert worden waren. Abziehtest 2 wurde durchgeführt nach Lagern der Proben für 7 Tage unter normalen Raumtemperatur-
und Raumfeuchtigkeitsbedingungen.
I *_ -r w
■4-5-
Tab. II zeigt die Beginnfestigkeit für Probebindungen von PVC-Substraten, die an Lederobermaterial mit Klebstoff
- wie oben beschrieben - gebunden worden waren. Tab. III vergleicht die Abziehfestigkeiten von Bindungen, die unter
Verwendung der Klebstoffe 1 und 2 gebildet worden waren, mit Bindungen, die unter Verwendung von Klebstoff 3 und illustrativem
Primer 6 gebildet wurden.
Bestandteil | 1 | illustrative Primerzusammensetzung 2 3 4 5 6 7 |
o,5 1 1 | o,5 | 9o | 99,5 | o,5 | II | Beginnfestigkeit (N/cm) |
Hexamethylen tetramin |
99,5 99 8,5 | O 4 17 - 2o 2o - 3o 17 - 2o 3o - 4o |
|||||||
Triethylen diamin |
o,5 1 | ||||||||
1,4-Dimethyl- piperazin |
1 | ||||||||
Wasser | |||||||||
Aceton | 99 | 99,5 99 | |||||||
Methylethyl keton |
|||||||||
Tensid | |||||||||
Tabelle | |||||||||
illustrativer Primer | |||||||||
kein Primer 1 2 3 4 5 |
|||||||||
I ZÖÖ4
Klebstoff illustrative Beginnfestig- Abzieh Abzieh-Primerzusammens.
keit (N/cm) test 1 test 2 ( N/cm ) ( N/cm )
1 - 3-6 7+1 65+6
2 - 6 - 1o 2o + 7 88 + 6
3 - 0 4 + 1 136 + 21 3 illustr.Primer 6 1o - 15 74+28 62+22
Es wurde gefunden, daß sich bei allen Beispielen kein wesentlicher
Unterschied bei den Kriechtests zwischen grundierten und nichtgrundierten Proben ergab-
Die Klebstoffmassen 4 und 5 wurden zum Bilden von Bindungen
zwischen weiteren Probestreifen aus aufgerauhtem Oberleder (1) und PVC-Sohlenmaterial verwendet. Vor dem Binden des PVC-Sohlenmaterials
wurde durch Wischen mit einem mit dem illustrativen Primer 7 getränkten Tuch grundiert. Ein dünner Film der geschmolzenen
Klebstoffmasse wurde auf die Sohlenproben bei 1oo°C aufgebracht. Diese Proben wurden mit luftgetragener Feuchtig-
üo keit unter ümgebungsbedingungen, d.h. 2o C + 2 C und nicht
weniger als 1o % RH exponiert. Bindungen wurden durch Verwenden von Sohlenproben hergestellt, die 14 Tage bei Verwendung
von Klebstoff 4 bzw. 8 Wochen bei Verwendung von Klebstoff 5 ansonsten gleich gealtert worden waren. Oberlederproben wurden
durch Aufbringen des geschmolzenen Klebstoffe bei 1oo°C hergestellt Nach dem Kühlen wurden die Obermaterialproben mit luftgetragener
Feuchtigkeit in einer Feuchtigkeitskammer bei 9o C und 26 % RH exponiert. Nach einer Verweilzeit in der Kammer von 1o bis
15 min wurden die Probenstreifen aus der Kammer entfernt und
Jo auf Raumbedingungen (2o°C + 2°C und nicht weniger als 1o % RH)
etwa 15 min abgekühlt. Die gealterten Sohlenproben wurden
dann hitzeaktiviert durch Exponieren mit einem Infrarotheizer, der auf 85 C bis 95 C gesetzt worden war (Dauer wenige Sekunden)
, wobei die Schichten und die Heizelemente ungefähr 45 mm voneinander entfernt waren; dann wurde gepreßt. Die Beginnfestigkeit
der Bindung, und die Abziehfestigkeit der Bindungen nach 5 Tage Altern bei Raumtemperatur wurden bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tab. IV wiedergegeben.
Klebstoff Beginnfestigkeit Abziehfestigkeit (N/cm) (N/cm)
4(14 Tage
Altern d. Sohlen) 31+5 72+5
5 (8 Wochen Altern
d. Sohlen) 3o + 8 79+19
Bei dem illustrativen Verfahren wurde eine Klebstoffbindung zwischen Substraten ausgebildet, die eine PVC-Außensohle und
ein über den Leisten gezogenes Schuhoberteil aus Leder darstellten. Die PVC-Oberflache wurde grundiert durch Wischen
mit einem Tuch, das mit dem illustrativen Primer 3 imprägniert worden war. Klebstoff 3 wurde dann geschmolzen und auf
eine Temperatur von 1oo C gebracht und als Überzug von o,o3 mm Stärke sowohl auf die grundierte PVC-Außensohle als auch auf
die zuvor gerauhte Oberfläche des Schuhoberteils, an dem die Sohle zu befestigen war, aufgebracht.
J -4-
-+θ
Der auf die PVC-Sohle aufgebrachte überzug wurde bei Raumtemperatur
24 h feuchtigkeitsgehärtet zwecks Umsetzen der Feuchtigkeit mit NCO-Gruppen des Prepolymeren, um eine Kettenverlängerung
zu bewirken. Der auf das Schuhoberteil aufgebrachte Überzug wurde bei 9o C ungefähr 1o min bei 27 % relativer
Feuchte gehärtet und bei Raumtemperatur gealtert.
Das Material der Überzüge wurde zäh und stark haftend an
der Befestigungsfläche und konnte bei Temperaturen von etwa 95 C zu einem klebaktiven Klebstoffzustand (bezogen auf gleiche
Klebstoffflächen) erweicht/wSeröberzug auf der Sohlenoberfläche
wurde einer Infrarot-Wärmeaktivierung für 5 s in einem auf 1oo C eingestellten Heizgerät unterworfen.
Die PVC-Sohle wurde gegen die Befestigungsfläche der Unterseite des Schuhoberteils gesetzt und die Anordnung wurde unter normalen
Sohlenpreßbedingungen gepreßt. Eine starke Anfangsbindung entwickelte sich ohne Abtrennen oder "Grinnen", und die
Bindefestigkeit war zur Benutzung des Schuhs als zufriedenstellend zu betrachten.
Claims (11)
- Patentansprüche,Verfahren zur Ausbildung von Klebebindungen zwischen Oberflächen, wobei auf mindestens eine der Oberflächen eine Klebstoffmasse aufgebracht wird, die ein ürethanpolymeres mit zur Reaktion verfügbaren Isocyanatgruppen und mit der Fähigkeit zur Kettenverlängerung durch eine Verbindung mit aktiven Wasserstoffatomen enthält, so daß ein Polyurethan erhalten wird, das beim Erhitzen klebaktiv ist und eine Klebeeinheit herstellt; die Klebstoffmasse einer Feuchtigkeitsbehandlung unterzogen wird, um sie in einen Zustand zu bringen, in dem sie beim Erhitzen klebaktiv ist und eine Klebeeinheit herstellt; der Klebstoffüberzug erhitzt wird und die Oberflächen mit dem dazwischen befindlichen Klebstoff im erhitzten Zustand zusammengebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Oberflächen plastifiziertes Polyvinylchlorid enthält und daß vor dem Aufbringen der Klebstoffmasse die Polyvinylchloridoberfläche mit einer Primerzusammensetzung behandelt wird, die eine organische tert.Aminoverbindung mit mindestens einem gesättigten heterocyclischen Ring in deren Molekül enthält, wobei der Ring nicht weniger als zwei tertiäre Stickstoffatome enthält, um einen Primerüberzug aufzubringen.ILASSUNG: "LG MÜNCHEN I UND II. * 'ZUSÄTZLICH OLG MÜNCHEN UND BAYER. OBERSTES LANDESGERICHT
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stickstoffatom der tert.Aminoverbindung drei, durch unterschiedliche Kohlenstoffatome abgesättigte Valenzen aufweist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kohlenstoffatome sämtlich Glieder eines gesättigten heterocyclischen Ringsystems sind.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als tert.Aminoverbindung eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe: 1,4-DimethyIpiperaζin, Triäthylendiamin und Hexamethylentetramin verwendet wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primerzusammensetzung auf die Oberfläche in Form einer wäßrigen Lösung aufgebracht wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zu verbindenden Oberflächen von einer aus plastifiziertem PVC hergestellten Schuhsohle gestellt wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff als Heißschmelze aufgebracht wird.
- 8. Primerzusammensetzung zur Anwendung in Zusammenhang mit einer Klebstoffmasse mit reaktiven Isocyanatgruppen zum Binden von plastifiziertem PVC, enthaltend eine organischeIZÖÖ4tert. Aminoverbindung mit mindestens einem gesättigten heterocyclischen Ring in ihrem Molekül, der nicht weniger als zwei tertiäre Stickstoffatome aufweist, und ein Lösemittel hierfür.
- 9. Primerzusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stickstoffatom der tert.Aminoverbindung drei, durch unterschiedliche Kohlenstoffatome abgesättigte Valenzen aufweist.
- 1o. Primerzusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kohlenstoffatome sämtlich Glieder eines ο gesättigten heterocyclischen Ringsystems sind.
- 11. Primerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß als tert.Aminoverbindung eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe: 1,4-Dimethylpiperazin, Triäthylendiamin und Hexamethylentetramin enthalten ist.
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