DE3750761T2

DE3750761T2 - Verwendung eines thermoplastischen Polyesters als Additiv für Epoxyharze.

Info

Publication number: DE3750761T2
Application number: DE3750761T
Authority: DE
Inventors: Robert Michael Piccirilli; Raymond Francis Schappert
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2007-11-26
Also published as: US4739019A; ES2066758T3; EP0270914A3; EP0270914B1; EP0270914A2; JPS63159421A; KR880007683A; CA1277793C; KR910009273B1; DE3750761D1; JPH0668011B2

Description

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Verwendung eines thermoplastischen Polyesters als einen schrumpfverringernden Zusatz für Epoxyharze.
US-A-4, 055,606 betrifft eine Copolyester-Polyepoxid-Zusammensetzung aus einem Copolyester und einer Polyepoxidmischung, enthaltend Bestandteile mit hohem, mittlerem und niedrigem Molekulargewicht. Die Zusammensetzungen sind als Klebstoffe verwendbar.
Copolyester haben ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 6.000 bis 50.000. Die Polyepoxide sind in einer Menge von mindestens 50 Gew.% vorhanden, jedoch nicht mehr als 200 Gew.%, bezogen auf die Copolyester.
Klebstoffzusammensetzungen, hergestellt aus Epoxyharzen, weisen zahlreiche Vorteile auf, einschließlich guter Festigkeit, Haftung, Korrosionsbeständigkeit und der Möglichkeit, Formulierungen mit hohen Feststoffgehalten herzustellen. Ein markanter Nachteil der auf Epoxyharzen basierenden Klebstoffe besteht darin, daß sie die Träger, an die sie gebunden werden, wegen der Schrumpfung während der Härtung verformen. Bei Bauklebstoffzusammensetzungen ist diese Verformung besonders nachteilig, insbesondere in der Automobilindustrie, in der das Aussehen der Träger sehr wichtig ist. Diese Verformung der Träger ist nicht nur häßlich, sie erfordert außerdem zusätzliche Arbeitskosten und Materialien, um das gewünschte Aussehen des Trägers wiederherzustellen.
Es besteht deshalb ein Bedürfnis für härtbare, auf Epoxyharzen basierende Bauklebstoffzusammensetzungen, die ausgezeichnete physikalische Eigenschaften aufweisen, jedoch bemerkenswert verringerten Schrumpf aufweisen, zum Ausbilden von verbundenen Bauteilen, ohne Verformung der Teile.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines thermoplastischen Polyesters als schrumpf-verringernden Zusatz in einer härtbaren Bauklebstoffzusammensetzung zum Ausbildung einer tragenden Verbindung zwischen zwei Oberflächen von tragenden Teilen, ohne diese zu verziehen, wobei die Klebstoffzusammensetzung enthält
(a) ein oder mehrere epoxygruppenhaltige Stoffe mit mindestens zwei Epoxygruppen pro Molekül,
(b) einen thermoplastischen Polyester, der nicht mit dem eine oder mehrere epoxygruppenhaltigen Stoffen reagiert und in den ein oder mehrere epoxygruppenhaltigen Stoffen von (a) unlöslich ist und ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 1.000 bis 8.000 aufweist und in einer Menge im Bereich von 1 bis 30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Epoxy- und Polyesterbestandteile in der Zusammensetzung vorhanden ist,
(c) ein Härtungsmittel für die ein oder mehrere Epoxygruppen enthaltenden Stoffe von (a) als Bauklebstoff zum Ausbilden einer tragenden Verbindung zwischen zwei Oberflächen von tragenden Teilen.
Die härtbare Bauklebstoffzusammensetzung, die erfindungsgemäß verwendet wird, enthält drei Hauptbestandteile.
Der erste Bestandteil sind ein oder mehrere Epoxygruppen enthaltende Stoffe, enthaltend mindestens zwei Epoxygruppen pro Molekül. Diese Stoffe werden auch als Polyepoxide bezeichnet. Hydroxylgruppen können ebenso vorhanden sein und sind es häufig. Im allgemeinen kann das Epoxyäquivalentgewicht im Bereich von 70 bis 4.000 liegen. Diese Polyepoxide können gesättigt oder ungesättigt, cyclisch oder acyclisch, aliphatisch oder alicyclisch, aromatisch oder heterocyclisch sein. Sie können Substituenten aufweisen, wie Halogen, Hydroxyl und Ethergruppen.
Eine geeignete Klasse von Polyepoxiden sind die Epoxypolyether, erhalten durch Umsetzung eines Epihalohydrins (wie Epichlorhydrin oder Epibromhydrin) mit einem Polyphenol in Gegenwart von Alkali. Geeignete Polyphenole schließen ein Resorcin, Catechol, Hydrochinon, Bis-(4-hydroxyphenyl)-2,2-propan, das ist Bisphenol A, Bis-(4-hydroxyphenyl)-1,1-isobutan, 4,4-Dihydroxybenzophenon, Bis(4-hydroxyphenol)-1,1-ethan, Bis(2-hydroxyphenyl)methan und 1,5-Hydroxynaphthalin. Ein sehr übliches Polyepoxid ist der Diglycidylether von Bisphenol A.
Eine andere Klasse von Polyepoxiden sind die Polyglycidylether von mehrwertigen Alkoholen. Diese Verbindungen können abgeleitet werden von solchen mehrwertigen Alkoholen, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,4-Butylenglykol, 1,5-Pentandiol, 1,2,6-Hexantriol, Glycerin, Trimethylolpropan und bis(4-Hydroxycyclohexyl)-2,2-propan.
Eine andere Klasse von Polyepoxiden sind die Polyglycidylester von Polycarbonsäuren. Diese Verbindungen werden hergestellt durch Umsetzen von Epichlorhydrin oder einer ähnlichen Epoxyverbindung mit einer aliphatischen oder aromatischen Polycarbonsäure, wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Terephthalsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure und dimerisierte Linolsäure.
Eine weitere Klasse von Polyepoxiden ist abgeleitet aus der Epoxidierung einer olefinisch ungesättigten alicyclischen Verbindung. Diese Polyepoxide sind nicht phenolisch und erhältlich durch Epoxidierung von alicyclischen Olefinen, beispielsweise mit Sauerstoff und ausgewählten Metallkatalysatoren, durch Perbenzoesäure, durch Peraldehyd-Monoperacetat oder durch Peressigsäure. Unter diesen Polyepoxiden sind die epoxyalicyclischen Ether und Ester gut bekannter Stand der Technik.
Geeignete Polyepoxide schließen auch solche ein, die Oxyalkylengruppen im Epoxymolekül enthalten. Solche Oxyalkylengruppen haben die allgemeine Formel
in der R Wasserstoff oder Alkyl, vorzugsweise eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, in 1 bis 4 ist und n 2 bis 50 ist. Solche Gruppen hängen an der Hauptmolekülkette des Polyepoxids oder sind Teil der Hauptkette selbst. Der Anteil an Oxyalkylengruppen im Polyepoxid hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich Kettenlänge der Oxyalkylengruppen, der Natur der Epoxyverbindung und dem gewünschten Grad von Wasserlöslichkeit.
Eine andere Klasse von Polyepoxiden besteht aus Epoxy- Novolac-Harzen. Diese Harze werden erhalten durch Umsetzen von Epihalohydrin mit dem Kondensationsprodukt eines Aldehyds und einwertigen oder mehrwertigen Phenolen. Ein typisches Beispiel ist das Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin mit einem Phenol-Formaldehydkondensat.
Die Polyepoxide können teilweise defunktionalisiert sein durch Carbonsäuren, Alkohol, Wasser, Phenole, Mercaptane oder andere aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindungen, um hydroxylhaltige Polymere zu schaffen, wenn dies erwünscht ist.
Wie zuvor beschrieben, kann die zu verwendende härtbare Zusammensetzung ein oder mehrere Epoxidgruppen enthaltendes Material enthalten. Jede Zahl von epoxidgruppenhaltigen Materialien kann in der Mischung in jedem gewünschten Verhältnis vorhanden sein.
Üblicherweise enthält die erfindungsgemäß zu verwendende härtbare Zusammensetzung von 70 Gew.% bis 99 Gew.% von epoxidgruppenhaltigem Bestandteil (a). Vorzugsweise ist der epoxidgruppenhaltige Bestandteil von 70 Gew.% bis 90 Gew.% vorhanden, wobei sich die Prozentangaben auf das Gesamtgewicht der Epoxidbestandteile und Polyesterbestandteile der Zusammensetzung beziehen.
Der zweite Hauptbestandteil der härtbaren Zusammensetzung, die erfindungsgemäß zu verwenden ist, ist ein wirksamer thermoplastischer Polyester mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 1.000 bis 8.000. Eine sehr wichtige Eigenschaft dieses Polyesters ist, daß er in den ein oder mehrere Epoxidgruppen enthaltenden Stoffen unlöslich ist. Unter "unlöslich" wird verstanden, daß die Mischung von Oxidbestandteil und wirksamen thermoplastischen Polyester eine trübe, heterogene Phase ergibt.
Unter "wirksam thermoplastisch" wird verstanden, daß der Polyester nicht reaktiv ist mit den ein oder mehrere Epoxidgruppen enthaltenden Stoffen. Vorzugsweise ist der wirksam thermoplastische Polyester ein gesättigter Polyester, obwohl klar ist, daß diese gesättigten Polyester auch einige Prozente an ungesättigten Einheiten aufweisen können. Die Menge an ungesättigten Bindungen kann stark variieren, solange die thermoplastische Natur des Polyesters aufrechterhalten bleibt, d. h. daß er nicht in der härtbaren Zusammensetzung reagiert, sondern lediglich als zugemischter Bestandteil vorhanden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der gesättigte Polyester nicht mehr als 10 Gew.% ungesättigte Einheiten. Die Prozentangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile des Polyesters.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der effektive thermoplastische Polyester im wesentlichen frei von aromatischen Einheiten. Unter "im wesentlichen frei" wird verstanden, daß er nicht mehr als 10 Gew.% aromatische Einheiten aufweist, wobei sich die Prozentangabe auf Gesamtgewicht aller Bestandteile des Polyesters bezieht. Wie hier verwendet und gemeint ist eine aromatische Einheit
die ein Molekulargewicht von 76 aufweist. Die aromatischen Einheiten werden im allgemeinen abgeleitet von aromatischen Säuren oder Anhydriden, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure.
Polyester mit gewichtsmittlerem Molekulargewicht von größer als 10.000 sind nicht geeignet, weil die Viskosität der härtbaren Zusammensetzung zu hoch wird, um sie zufriedenstellend aufbringen zu können.
Molekulargewicht wird bestimmt durch Gelpermeationschromatographie (GPC) unter Verwendung eines Differential-Refractometers als Detektor. Das Gerät wird zuerst kalibriert unter Verwendung von Polystyrolstandard. Polystyrolstandards werden verkauft von Pressure Chemical Company, Pittsburgh, Pa. Die Polystyrolstandards haben einen Dispersionsgrad (Dispersionsgrad = gewichtsmittleres Molekulargewicht/zahlenmittleres Molekulargewicht) von 1,05 bis 1,10. Die Viskosität von mittlerem Molekulargewichten von Polystyrolstandards, die verwendet wurden, waren 900.000, 233.000, 50.000, 17.500 und 4.000. Um eine Eichkurve zu erhalten oder einen Satz von 0,1% (10 mg Polystyrol/1,0 ml Tetrahydrofuran) Polystyrollösungen in Tetrahydrofuran hergestellt und eine 0,5 ml Probe in die Kolonnen eingespritzt und ein GPC-Chromatogramm erhalten. Das Elutionsvolumen jedes Peaks entspricht einem gegebenen Molekulargewicht des gemessenen Polystyrolstandards. Die Daten wurden aufgezeichnet auf halblogarithmischem Papier (logarithmische Skala in der Ordinate und lineare Skala in der Abszisse). Alle Ausgleichsgrade der kleinsten Fehlerquadrate in log&sub1;&sub0; (Molekulargewicht) gegen das Elutionsvolumen in ml wird als Eichkurve verwendet. Das niedrigste Molekulargewicht des verwendeten Polystyrolstandards war 4.000, und die Eichkurve wurde bis auf 100 extrapoliert. Die oberen und unteren Ausschlußgrenzen dieser Kolonnensätze sind 5 Millionen bzw. 100 als Molekulargewicht des Polystyrols. Die Probe, dessen Molekulargewichte zu bestimmen waren, wurde hergestellt als 1,0%ige Tetrahydrofuranlösung. Nach Filtration durch ein 0,5 um Filter, erhältlich von Millapore Corporation, wurde eine 0,5 ml Probe in die Kolonnen injiziert und ein GPC-Chromatogramm unter den gleichen experimentellen Bedingungen wie bei der Eichung erhalten. Aus der erhaltenen Eichkurve von Molekulargewicht gegen Retentionszeit kann ein Molekulargewicht, bezogen auf den Standard aus den Retentionszeiten der Probe, erhalten werden. Die Höhe der Kurve bei den entsprechenden Retentionszeiten wird mittels eines Rechners aufgezeichnet. Aus diesen Hochmolekulargewichten (M) Kombinationen werden die folgenden Mittelwerte berechnet:
gewichtsmittleres Molekulargewicht = HiMi/ Hi
Die Zahl wird notiert. Geeignete Polyester sind solche, die die zuvor beschriebenen Erfordernisse erfüllen und hergestellt werden aus mehrwertigen Säuren und mehrwertigen Alkoholen. Beispiele von gesättigten Säuren zur Herstellung der bevorzugten gesättigten Polyester sind Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und Anhydride derselben, wenn sie existieren. Wenn einige Anteile an Unsättigung vorhanden sind, werden sie üblicherweise eingebracht durch die Verwendung von ungesättigten mehrwertigen Säuren, wie Maleinsäure und Fumarsäure. Üblicherweise verwendete mehrwertige Alkohole sind Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Sorbitol. Vorzugsweise wird der Polyester hergestellt aus einem Diol und einer Disäure.
Die für die Erfindung geeigneten Polyester werden hergestellt durch gut bekannte Standardverfahren. Ein sehr geeignetes Verfahren schließt das Eingeben der Diole und Disäuren in einen Reaktionskessel, Erwärmen auf eine Temperatur von 200 bis 300ºC und Entfernen des Kondensationswassers durch Destillation ein. Es muß Sorge dafür getragen werden, daß keine Verluste an Reaktanten während der Entfernung des Wassers eintreten, weil dies auf jeden Fall eine Wirkung auf die Zusammensetzung und das Molekulargewicht hat. Lösemittel wie Xylol oder Toluol können in der Reaktionsmischung verwendet werden, um das Entfernen des Wassers durch azeotrope Destillation zu unterstützen und ein Veresterungskatalysator wie beispielsweise eine Zinnverbindung, z. B. Dibutylzinnoxid oder Butylzinnsäure, kann ebenfalls verwendet werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktion zu erhöhen. Selbstverständlich können funktionelle Derivate von Disäuren, wie Esteranhydride oder Säurechloride verwendet werden.
Es ist klar, daß die hier verwendete Bezeichnung "Polyester" sich auch auf Harze bezieht, die modifizierte Öle oder Fettsäuren enthalten, z. B. Alkydharze.
Wie zuvor erwähnt, ist der wirksam thermoplastische Polyester in den beanspruchten, erfindungsgemäß zu verwendenden härtbaren Zusammensetzungen in einer positiven Menge vorhanden, die 30 Gew.%, bezogen auf Gesamtgewicht der Epoxidbestandteile und Polyesterbestandteile der Zusammensetzung nicht überschreitet. Vorzugsweise ist der Polyester in einer Menge von 10 bis 30 Gew.% vorhanden.
Der dritte Hauptbestandteil, das Härtungsmittel, um die ein oder mehrere Epoxidgruppen enthaltenden Stoffe zu härten, kann ausgewählt werden aus einer Vielzahl von Stoffen.
Geeignete Härtungsmittel für Epoxide schließen ein aliphatische, cycloaliphatische und aromatische polyfunktionelle Amine und Polyamide. Beispiele von geeigneten Aminen sind Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, 1,4-Diaminobutan, 1,3-Diaminobutan, Hexamethylendiamin, 3-(N-Isopropylamino)propylamin, Diaminocyclohexan und Polyoxypropylenamine, kommerziell erhältlich unter dem Warenzeichen JEFFAMINE®. Aromatische Amine können, obwohl nicht bevorzugt, ebenfalls verwendet werden, beispielsweise Metaphenylendiamin, p,p'-Methylendianilin und 1,4-Aminonaphthalin. Es ist ebenso sehr gut möglich, latente Härtungsmittel zu verwenden, wie Bortrifluorid-Monoethylaminkomplex, Bortrifluorid-Diethylaminkomplex, Bortrifluorid- Triethylaminkomplex, Bortrifluorid-Pyridinkomplex, Bortrifluorid-Benzyldimethylaminkomplex, Bortrifluorid- Benzylamin, Bortrifluorid-Etherat und Dicyandiamid., Unter "latent" wird verstanden, daß diese Stoffe inaktiv sind, bis sie durch Anwendung von Wärme aktiviert werden.
Polyamide, die für die vorliegenden Zusammensetzungen geeignet sind, sind solche, abgeleitet von Fettsäuren oder dimerisierten Fettsäuren oder polymeren Fettsäuren und aliphatischen Polyaminen. Beispielsweise sind diese Stoffe kommerziell erhältlich von Henkel unter den Warenzeichen VERSAMIDE® 220 oder 125, die ebenfalls hier gut verwendet werden können.
Das zuvor beschriebene Härtungsmittel ist in den beanspruchten härtbaren Zusammensetzungen in einer Menge im Bereich von 1 Gew.% bis 50 Gew.%, vorzugsweise von 3 bis 15 Gew%, vorhanden, wobei sich die Prozentsätze auf Gesamtgewicht der härtbaren Zusammensetzung beziehen.
Die härtbaren Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß zu verwenden sind, können eine Vielzahl von Zusätzen enthalten, einschließend Pigmente, Verstärkungsmittel, Thixotropiermittel, Weichmacher, Extender, Stabilisatoren und Antioxidantien. Die Zusammensetzungen können auf zahlreichen Wegen hergestellt werden, sowohl als Ein-Packungs- Zusammensetzung als auch als Zweikomponenten-Packungen. Einkomponenten oder Packungszusammensetzungen können hergestellt werden unter Verwendung eines latenten Härtungsmittels.
Die härtbaren Zusammensetzungen werden üblicherweise hergestellt durch Kombinieren der Bestandteile unmittelbar vor Verwendung. Wenn Einkomponenten- oder Ein- Packungs-Zusammensetzungen hergestellt werden, kann dies vor der Verwendung erfolgen und anschließende Lagerung. Die Zusammensetzungen können auf zahlreichen Wegen aufgebracht werden, einschließlich Sprühen, Extrudieren oder von Hand mit einem Messer. Sie können gehärtet werden durch Stehenlassen bei Raumtemperatur oder eine Kombination von Raumtemperaturhärtung und Einbrennen oder Einbrennen allein. Die Zusammensetzungen können bei Raumtemperatur gehärtet werden, üblicherwiese in einer Zeit von 1 Stunde bis 48 Stunden, vorzugsweise von 3 Stunden bis 5 Stunden. Wenn Raumtemperaturhärtung und Einbrennen miteinander kombiniert werden, wird die Zusammensetzung üblicherweise für eine Zeit von 0,5 Stunden bis 24 Stunden bei Raumtemperatur gehalten und dann 20 Minuten bis 1 Stunde bei einer Temperatur von 75ºC bis 200ºC, vorzugsweise von 100ºC bis 150ºC, eingebrannt.
Das zahlenmittlere Molekulargewicht wird in der gleichen Weise bestimmt, wie zuvor detailliert für das gewichtsmittlere Molekulargewicht angegeben. Jeder der Bestandteile wurde zuvor detailliert beschrieben, so daß weitere Ausführungen nicht für notwendig angesehen werden.
Die härtbaren Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß verwendet werden, weisen ausgezeichnete physikalische Eigenschaften und zusätzlich eine merklich verringerte Schrumpfung auf. Dies ist besonders wichtig in Fällen, in denen das Aussehen der tragenden Teile kritisch ist. Im Ergebnis sind wesentlich geringere Arbeit und geringere Kosten erforderlich, weil zusätzliche Bearbeitung zum Wiederherstellen von verformten tragenden Teilen in wesentlich geringerem Umfang anfallen.
Die Verwendung zur Herstellung einer tragenden Verbindung zwischen zwei Oberflächen von tragenden Teilen beinhaltet das Aufbringen der zuvor detailliert beschriebenen härtbaren Zusammensetzung auf mindestens eine der Oberflächen und dann mindestens teilweises Härten der härtbaren Zusammensetzung, um ein verbundenes Gefüge zu schaffen. Beides, die polymerisierbare Zusammensetzung und das wirksame Verfahren der Härtung werden zuvor detailliert beschrieben. Wie bereits erwähnt, ist die Verwendung der härtbaren Zusammensetzung besonders geeignet zum Herstellen von tragenden Bauteilen von Fahrzeugen, z. B. Türen, Rahmen, Hauben und dergleichen von Autos, Kombiwagen, Bussen und anderen Fahrzeugen.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung und sollen diese nicht beschränken.

Beispiel

In diesem Beispiel wurden verschiedene Klebstoffzusammensetzungen hergestellt und geprüft, wie nachfolgend beschrieben. Zusammensetzungen (Gewichtsteile) Bestandteile Dicyandiamid Aluminiumpulver gemahlene Glasfasern Polyester
(1) Dieses Epoxyharz ist ein Diglycidylether von Bisphenol A, der kommerziell erhältlich ist von Shell Chemical Company. Er weist ein Epoxidäquivalentgewicht von 185 bis 192 auf.
(2) Dieses Epoxyharz ist ein Diglycidylether von Bisphenol A, der kommerziell erhältlich ist von Shell Chemical Company. Er weist ein Epoxidäquivalentgewicht von 390 bis 470 auf.
(3) Dieses Epoxyharz ist ein Diglycidylether von Neopentylglykol, der kommerziell erhältlich ist von Wilmington Chemical.
(4) Dies ist Dimethyldichlorphenylharnstoff, der kommerziell erhältlich ist von E.I. DuPont de Nemours Company.
(5) Hydrophobe pyrogene Kieselsäure, kommerziell erhältlich von Cabot.
(6) Polyester I: Dieser Polyester wurde hergestellt aus 5,0 Molen Diethylenglykol und 4,0 Molen Adipinsäure. Er hatte eine Säurezahl von 8,01 und eine Gardner- Holdt-Viskosität bei 100% Feststoff von X.
(7) Polyester II: Dieser Polyester wurde hergestellt aus 5,0 Molen Diethylenglykol, 2,0 Molen Isophthalsäure, 2,0 Molen Adipinsäure und 0,1% Butylzinn(II)-Säure. Es wies eine Säurezahl von 7,98 auf und eine Gardner-Holdt-Viskosität bei 100% Feststoff von Z6.
(8) Polyester 111: Dieser Polyester wurde hergestellt aus 5,0 Molen Diethylenglykol, 3,0 Molen Isophthalsäure, 1,0 Molen Adipinsäure und 0,1% Butylzinn(II)- Säure. Es wies eine Säurezahl von 9,14 auf und eine Gardner-Holdt-Viskosität bei 100% Feststoff von größer als Z8.
(9) Polyester IV: Dieser Polyester wurde hergestellt aus 5,0 Molen Diethylenglykol, 4,0 Molen Isophthalsäure und 0,1% Butylzinn(II)-Säure. Er wies eine Säurezahl von 6,71 auf und eine Gardner-Holdt-Viskosität bei 100% Feststoff von größer als Z8.
(10) Polyester V: Dieser Polyester wurde hergestellt aus 5,0 Molen Polyglykol 4000 (dieses Glykol wies ein Molekulargewicht von 4000 auf und war kommerziell erhältlich von Union Carbide) und 4,0 Molen Adipinsäure. Er hatte eine Säurezahl von 6,23 und eine Gardner-Holdt-Viskosität bei 100% Feststoff von Y-.
(11) Polyester VI: Dieser Polyester wurde hergestellt aus 5,0 Molen Diethylenglykol, 1,0 Mol Isophthalsäure, 3,0 Molen Adipinsäure und 0,1% Butylzinn(II)-Säure. Der Polyester hatte eine Säurezahl von 4,73 und eine Gardner-Holdt-Viskosität bei 100% Feststoff von Z2.
(12) Polyester VII: Dieser Polyester wurde hergestellt aus 5,0 Molen Neopentylglykol und 4,0 Molen Adipinsäure. Er wies eine Säurezahl von 8,51 auf und eine Gardner-Holdt-Viskosität bei 100% Feststoff von Z4-.
Jede der Klebstoffzusammensetzungen wurde hergestellt durch Kombinieren der Bestandteile unter mildem Rühren. Jede Zusammensetzung wurde bezüglich der physikalischen Eigenschaften wie folgt geprüft.
Überlappungsscherfestigkeit: Zur Prüfung wurden überlappende Bindungen hergestellt unter Verwendung von zwei Streifen kaltgewalztem Stahl 2,5 · 10,16 · 0,16 cm (1 Inch · 4 Inch · 0,062 Inch). Ein 152,4 mm (6 mil) dicker Film einer Zusammensetzung wurde auf einen der Metallstreifen aufgebracht und dann der zweite Streifen auf den ersten Streifen so aufgebracht, daß nur 6,5 cm² (1 Quadrat-Inch) der Streifen sich überlappten. Die Zusammensetzung wurde 20 Minuten bei 177ºC gehärtet. Die Überlappungsscherfestigkeit der Bindung wurde bestimmt nach ASTM D-1002-65 in N/m² (Pounds per Quadrat-Inch) (die Enden der Streifen wurden mit einem INSTRON-Prüfgerät auseinandergezogen und die Überlappungsscherfestigkeit der Bindung bestimmt).
Biegefestigkeit: Eine Prüfplatte wurde hergestellt durch Beschichten einer 2,54 · 15,2 · 0,08 cm (1 Inch · 6 Inch · 0,031 Inch) großen Metallbleches mit einer 2,8 mm (0,110 Inch) dicken Schicht einer Zusammensetzung. Die Zusammensetzung wurde gehärtet durch Einbrennen der Bleche für 1 Stunde bei 177ºC, und dann wurde das Blech abgekühlt auf Raumtemperatur. Die Biegefestigkeit wurde gemessen in Pound unter Verwendung eines Dreipunkt-Belastungssystem unter Verwendung einer zentralen Belastung bei einem einfach gestützten Balken. Das heißt, das Blech wurde an seinen zwei Kanten abgestützt und in der Mitte belastet. Die Belastung erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 5,1 mm (0,2 Inch) pro Minute, und die gemessene Variable war die Kraft in Pound, die erforderlich ist, um die Prüfkörper über eine Länge von 3,2 mm (0,125 Inch) durchzubiegen. Jeder Wert ist ein Mittelwert von zwei Messungen.

Reißfestigkeit und Zugmodul:

Eine 2,54 mm (0,100 Inch) dicke Schicht einer Zusammensetzung wurde auf eine Glasplatte der Größe 30,5 · 30,5 · 0,254 cm (12 Inch · 12 Inch · 0,1 Inch) aufgebracht. Eine zweite Glasplatte gleicher Größe wurde auf die Oberseite der ersten Platte aufgebracht und die Glasplatten zusammengeklammert. Die Zusammensetzung wurde durch Brennen bei 177ºC für 40 Minuten gehärtet, und die Platten wurden dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Klammern wurden entfernt, und der selbsttragende Klebstoffilm wurde von den Platten entnommen. Es wurden drei Filme hergestellt und die Reißfestigkeit und der Zugmodul nach ASTM D 638 bestimmt. Jeder Wert in N/m² (psi) ist ein Mittelwert von zwei Messungen.

Metallverformung:

Ein Blech wurde hergestellt durch Aufbringen von Klebstoff auf eine Fläche von 2,54 · 15,2 · 0,28 cm (1 Inch · 6 Inch · 0,11 Inch) auf ein Metallblech der Größe 10,16 · 30,5 · 0,08 cm (4 Inch · 12 Inch · 0,031 Inch) und Einbrennen 20 Minuten bei 177ºC. Das Blech wurde visuell beurteilt bezüglich der Metallverformung, die ein Anzeichen für das Schrumpfen der Zusammensetzung ist.

Löslichkeit jedes Polesters im Epoxidbestandteil:

Die Löslichkeit jedes Polyesters im Epoxidbestandteil jeder Zusammensetzung wurde bestimmt durch Mischen des Polyesters mit dem Epoxidbestandteil bei Raumtemperatur. Nach Entfernen von Blasen wurde die Klarheit oder Trübung der Mischung festgehalten. Eine trübe Mischung zeigt an, daß der Polyester in dem Epoxidbestandteil ist, während eine klare Mischung anzeigt, daß der Polyester im Epoxidbestandteil löslich war.
Die Ergebnisse jeder dieser Prüfungen sind in Tabelle I wiedergegeben. Die Daten zeigen, daß die Polyester, die im Epoxidbestandteil unlöslich waren, zu Zusammensetzungen führten, die den geringsten Anteil an Metallverformung ergaben. Gegenproben Zusammensetzung A, die kein Polyester enthält, und Zusammensetzung F, die einen in dem Epoxidbestandteil löslichen Polyester enthielt, zeigen Metallverformung. Tabelle I Zusammensetzungen Löslichkeit des Polyesters im Epoxybestandteil Biegefestigkeit (Pounds/kg) Überlappungsscherfestigkeit Zugfestigkeit Zugmodul Metallverformung (Gegenprobe) ohne Polyester nicht löslich stark keine sehr gering

Claims

1. Verwendung eines thermoplastischen Polyesters (b) als schrumpfverringernden Zusatz in einer härtbaren Bauklebstoffzusammensetzung zum Ausbilden einer tragenden Verbindung zwischen zwei Oberflächen von tragenden Teilen, ohne diese zu verziehen, wobei die Klebstoffzusammensetzung enthält

(a) eine oder mehrere epoxidgruppenhaltige Stoffe mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und

(c) ein Härtungsmittel für den einen oder die mehreren epoxidgruppenhaltigen Stoff(e) von (a) und wobei der thermoplastische Polyester (b) nicht mit dem einen oder den mehreren epoxidgruppenhaltigen Stoff(en) reagiert und in dem einen oder den mehreren epoxidgruppenhaltigen Stoff(en) von (a) unlöslich ist und ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 1000-8000 aufweist und in einer Menge im Bereich von 1-30 Gew-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Epoxid- und Polyesterbestandteile, in der Zusammensetzung vorhanden ist.

2. Verwendung eines thermoplastischen Polyesters (b) als schrumpfverringernden Zusatz in einer härtbaren Bauklebstoffzusammensetzung zum Ausbilden einer tragenden Verbindung zwischen zwei Oberflächen von tragenden Teilen, ohne diese zu verziehen, wobei die Klebstoffzusammensetzung enthält

(c) ein Härtungsmittel für den einen oder die mehreren epoxidgruppenhaltigen Stoff(e) von (a), wobei der thermoplastische Polyester (b) nicht mit dem einen oder den mehreren epoxidgruppenhaltigen Stoff(en) reagiert und in dem einen oder den mehreren epoxidgruppenhaltigen Stoff(en) von (a) unlöslich ist und ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 400-5000 aufweist und in einer Menge im Bereich von 1-30 Gew-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Epoxid- und Polyesterbestandteile, in der Zusammensetzung vorhanden ist.

3. Verwendung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester ein gesättigter Polyester ist, der nicht mehr als 10 Gew.-% ungesättigte Einheiten aufweist, wobei sich die Prozentangabe auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile des Polyesters bezieht.

4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesättigte Polyester im wesentlichen frei von aromatischen Einheiten ist.

5. Verwendung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a) einen Diglycidylether von Bisphenol A als einen einzigen epoxidgruppenhaltigen Stoff enthält.

6. Verwendung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a) eine Mischung von zwei oder mehreren epoxidgruppenhaltigen Stoffen ist.

7. Verwendung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtungsmittel ein Aminhärtungsmittel ist.

8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminhärtungsmittel Dicyandiamid ist.

9. Verwendung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtungsmittel in der härtbaren Zusammensetzung in einer Menge im Bereich von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.

10. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche durch Aufbringen der härtbaren Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche auf mindestens eine der Oberflächen von tragenden Teilen und mindestens teilweisem Härten der härtbaren Zusammensetzung, um ein verbundenes Gefüge zu schaffen.