DEC0012081MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
Tag der Anmeldung: 10. November 1955 Bekanntgemacht am 20. Dezember 1956Registration date: November 10, 1955. Advertised on December 20, 1956
DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE
Zur Steigerung der Wärmebeständigkeit von Verklebungen, die mittels Kautschuk-Klebstoffen, insbesondere mittels Klebstoffen auf der Grundlage von Chloroprenkautschuk hergestellt sind, dient in bekannter Weise der Zusatz von Phenolharzen. Unter diesen haben sich solche auf der Grundlage der sogenannten Alkylphenole gut eingeführt, weil sie die Wärmefestigkeit besonders auffällig steigern können. Maßgebend hierfür ist wahrscheinlich die Bildung von hochschmelzenden, aber dennoch löslichen Produkten aus dem Phenolharz und dem den Klebstoffen an sich a.us anderen Gründen einverleibten anorganischen Zuschlägen wie Zinkoxyd, Magnesiumoxyd u. dgl. Unter »Alkylphenolen«· versteht man Phenole, die in ortho- oder para-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe einen größeren, in der Regel aus mindestens 4 Kohlenstoffatomen bestehenden Substituenten aufweisen. Hierdurch wird eine sehr gute Löslichkeit der Phenole und der daraus hergestellten Harze in organischen Lösungsmitteln, vor allem in Kohlenwasser-Stoffen, bewirkt, während die aus Phenol und Kresol hergestellten Phenolharze demgegenüber normalerweise in Kohlenwasserstoffen nicht löslich sind. Ein weiteres Merkmal der Alkylphenole ist, daß durch den Einbau des Substituenten eine reaktionsfähige Stelle im Phenolkern entfällt, so daß nur mehr 2 reaktions-To increase the heat resistance of bonds made by means of rubber adhesives, in particular are made by means of adhesives based on chloroprene rubber, is used in known Way of adding phenolic resins. Among these there are those based on the so-called Alkylphenols well established because they can noticeably increase heat resistance. The decisive factor for this is probably the formation of high-melting, but nonetheless soluble products from the phenolic resin and the inorganic incorporated into the adhesives for other reasons Additions such as zinc oxide, magnesium oxide and the like. »Alkylphenols« · are phenols, which are used in ortho- or para-position to the phenolic hydroxyl group a larger, usually from at least Have 4 carbon atoms existing substituents. This ensures a very good solubility of the Phenols and the resins made from them in organic solvents, especially in hydrocarbons, causes, while the phenolic resins made from phenol and cresol, on the other hand, normally are not soluble in hydrocarbons. Another characteristic of the alkylphenols is that by the Incorporation of the substituent a reactive point in the phenol nucleus is omitted, so that only 2 reactive
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bereite Kern-Wasserstoffatome zur Verfügung stehen. Aus diesem Grunde ist die Verharzungsmöglichkeit der Alkylphenolharze stark eingeschränkt, was wiederum der Bildung von gut löslichen Harzen zugute kommt. Diese gute Löslichkeit der Alkylphenolharze ist einer der wesentlichsten Faktoren, der ihren Einsatz für Kautschuk-Klebstoffe ermöglicht, da in diesen als Lösungsmittel bevorzugt aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe und Ester verwendet werden.ready nuclear hydrogen atoms are available. For this reason there is the possibility of resinification the alkylphenol resins are severely restricted, which in turn benefits the formation of readily soluble resins comes. The good solubility of the alkylphenol resins is one of the most important factors in their use for rubber adhesives, since aromatic and preferred solvents in these aliphatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons and esters can be used.
Zu den gebräuchlichsten Alkylphenolen zählen p-tert.-Butylphenol, p-tert.-Amylphenol und p-Diisobutylphenol. Neben Phenolen mit ausgesprochenen Alkyl-Substituenten rechnet man zu den »Alkyl«- phenolen indessen auch solche Phenole, die in ortho- oder para-Stellung zur phenolischen HydroxylgruppeThe most common alkylphenols include p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol and p-diisobutylphenol. In addition to phenols with pronounced alkyl substituents, one counts among the »alkyl« - phenols, however, also include those phenols which are in the ortho or para position to the phenolic hydroxyl group
' einen Aryl-, Aralkyl- oder Cycloalkyl-Rest aufweisen, beispielsweise o- und p-Phenylphenol, Benzylphenol oder Cyclohexylphenol. Diese Phenole sind in aliphatischen Kohlenwasserstoffen allerdings nicht mehr so unbeschränkt löslich wie z. B. p-tert.-Butyl- oder p-tert.-Amylphenol. Das gleiche gilt für die aus ihnen hergestellten Formaldehydkondensationsprodukte.'have an aryl, aralkyl or cycloalkyl radical, for example o- and p-phenylphenol, benzylphenol or cyclohexylphenol. These phenols are in aliphatic However, hydrocarbons are no longer as indefinitely soluble as z. B. p-tert-butyl or p-tert-amylphenol. The same applies to the formaldehyde condensation products made from them.
Nicht alle auf der Grundlage von Alkylphenolen hergestellten Harze bringen eine Steigerung der Wärmefestigkeit bei Verklebungen mit Kautschuk-Klebstoffen in gleich gutem Maße. So findet nian darunter Produkte, die in bezug auf ihre wärmebeständigkeitserhöhende Wirkung wenig befriedigen, während sich andere Alkylphenolharze verhältnismäßig gut verhalten. Der von Fall zu Fall verschieden hohe Schmelzpunkt solcher Harze ist jedenfalls nicht maßgebend, da oftmals niedrigerschmelzende Harze eine bessere Wärmefestigkeit bewirken als höherschmelzende Produkte. Not all resins made on the basis of alkylphenols provide an increase in heat resistance equally good when bonding with rubber adhesives. This is how nian finds it Products that are unsatisfactory in terms of their heat resistance-increasing effect, while other alkylphenol resins behave relatively well. The melting point, which varies from case to case In any case, such resins are not decisive, since lower-melting resins are often better ones Heat resistance cause higher melting products.
Um so überraschender war es, als demgegenüber nunmehr gefunden wurde, daß die an sich etwas weniger gut löslichen Harze aus Phenolen, die in paraStellung zur phenolischen Hydroxylgruppe einen cyclischen Substituenten aufweisen, insbesondere diejenigen aus p-Phenylphenol und Cyclohexylphenol, eine um so höhere Warmfestigkeit der Kautschuk-Klebstoffe herbeiführen, je höher ihr Schmelzpunkt ist. Durch den Einsatz von verhältnismäßig hochschmelzenden p-Phenylphenol- oder p-Cyclohexylphenol-Formaldehydharzen lassen sich, wie erfindungsgemäß festgestellt wurde, bei Kautschuk-Klebstoffen überraschenderweise ganz ungewöhnlich hohe Warmfestigkeiten erzielen, wie sie- mit den üblichen Alkylphenolharzen nicht erreicht werden. Die Festigkeit der Verklebungen erstreckt sich dabei vielfach sogar noch auf Temperaturen über ioo° C.It was all the more surprising when, on the other hand, it was now found that something in itself was something less readily soluble resins made from phenols, which have a position parallel to the phenolic hydroxyl group have cyclic substituents, especially those from p-phenylphenol and cyclohexylphenol, The higher their melting point, the higher the heat resistance of the rubber adhesives is. Through the use of relatively high-melting p-phenylphenol or p-cyclohexylphenol-formaldehyde resins As has been found in accordance with the invention, surprisingly unusually high heat strengths can be achieved in the case of rubber adhesives Achieve, as they - with the usual alkylphenol resins cannot be achieved. The strength of the bonds often even extends still to temperatures above 100 ° C.
Für die gute Wirkung der aus p-Phenylphenol oder Cyclohexylphenol hergestellten Harze ist es wichtig, daß diese einen möglichst hohen, mindestens bei 90 bis 100° C, vorzugsweise über 120° C, liegenden Schmelzpunkt, nach der Kapillarmethode bestimmt, aufweisen. Man erhält diese Harze, indem man z. B. in bekannter Weise Methylolverbindungen des p-Phenylphenols oder Cyclohexylphenols herstellt und diese bei Temperaturen über 1300 bis zum gewünschten hohen Schmelzpunkt weiterkondensiert. Der Formaldehydgehalt der Methylolverbindungen soll dabei mindestens etwa 1,5 Mol pro phenolische Hydroxylgruppe betragen. Man-kann aber erfindungsgemäß auch formaldehydreichere Methylolverbindungen, z.B. den p-Phenylphenoldialkohol oder den p-Cyclohexylphenyldialkohol für sich allein oder gemeinsam mit untergeordneten Mengen. Phenylphenol bzw.. Cyclohexylphenol als solchen oder von anderen Alkylphenolen weiter kondensieren. Durch den Zusatz der Phenole als solche kann die technische Ausführung der ' Kondensation zu hochschmelzenden Harzen erleichtert werden, da die Kondensation z. B. von p-Phenylphenoldialkohol für sich allein bei hohen Temperatüren, vor allem über 1500, zu sehr zähen Harzen führt, die einen Schmelzpunkt bis über 1700 aufweisen können. So sehr gerade diese Produkte erfindungsgemäß besonders hohe Warmfestigkeiten bei den Klebstoffen erzielen lassen, so sind doch im Interesse einer technisch einfachen Herstellung oder leichteren Löslichkeit der Harze auch Modifikationen günstig, wie sie sich eben bei der gemeinsamen Kondensation mit anderen Alkylphenolen, z. B. p-tert.-Butyl- oder Amylphenol oder auch mit aus diesen hergestellten Methylolverbindungen oder auch nicht phenolischen, harzartigen, modifizierenden Zusätzen, wie z. B. Kolophonium bzw. daraus hergestellten Harzen oder polymerisiertem Kolophonium, Cumaronharz, Terpenphenolharzen oder anderen, ergeben. Die Kondensation selbst kann wunschgemäß in einem Rührgefäß, einem Trockenschrank, einem beheizbaren Mischer od. dgl. erfolgen. Sie kann unter Umständen auch in Lösung, z. B. in Toluol, vorgenommen werden, wobei man sich zweckmäßig eines Wasserabscheiders bedient.For the resins produced from p-phenylphenol or cyclohexylphenol to work well, it is important that they have a melting point as high as possible, at least 90 to 100 ° C., preferably above 120 ° C., determined by the capillary method. These resins are obtained by e.g. B. prepares methylol compounds of p-phenylphenol or cyclohexylphenol in a known manner and condenses these further at temperatures above 130 0 up to the desired high melting point. The formaldehyde content of the methylol compounds should be at least about 1.5 mol per phenolic hydroxyl group. According to the invention, however, methylol compounds which are richer in formaldehyde can also be used, for example p-phenylphenol dialcohol or p-cyclohexylphenyl dialcohol, alone or together with minor amounts. Condense phenylphenol or cyclohexylphenol as such or from other alkylphenols. By adding the phenols as such, the technical execution of the 'condensation to high-melting resins can be facilitated, since the condensation z. B. of p-phenylphenol dialcohol by itself at high temperatures, especially above 150 0 , leads to very tough resins which can have a melting point of over 170 0 . As much as it is precisely these products that can achieve particularly high heat strengths in the adhesives according to the invention, modifications are favorable in the interests of technically simple production or easier solubility of the resins, such as those that are found in the joint condensation with other alkylphenols, e.g. B. p-tert-butyl or amylphenol or with methylol compounds prepared from these or non-phenolic, resinous, modifying additives such as. B. rosin or resins made therefrom or polymerized rosin, coumarone resin, terpene phenol resins or others result. The condensation itself can, if desired, take place in a stirred vessel, a drying cabinet, a heatable mixer or the like. Under certain circumstances, it can also be in solution, e.g. B. in toluene can be made, it is useful to use a water separator.
Die erfindungsgemäß verwendeten Harze können auch in der Weise hergestellt sein, daß p-Phenylphenol oder Cyclohexylphenol mit Formaldehyd in Gegenwart von Ammoniak oder Hexamethylentetramin unmittelbar zu einem hochschmelzenden Harz umge- roo setzt werden, also in einer besonders einfachen Arbeitsweise. Auch in diesem Fall kann die Kondensation durch Zugabe eines inerten Lösungsmittels und durch ' Arbeiten mit einem Wasserabscheider begünstigt sein.The resins used according to the invention can also be prepared in such a way that p-phenylphenol or cyclohexylphenol with formaldehyde in the presence of ammonia or hexamethylenetetramine can be converted directly to a high-melting resin, i.e. in a particularly simple way of working. In this case, too, the condensation can be carried out by adding an inert solvent and by ' Working with a water separator will be favored.
Die Verwendung der beschriebenen Harze kann in Klebstoffen auf der Grundlage von Naturkautschuk, cyclisiertem Kautschuk oder künstlichen Kautschukarten erfolgen, wobei unter den letzteren vielfach die Polymerisate des Chlorbutadiens bevorzugt werden.The resins described can be used in adhesives based on natural rubber, cyclized rubber or synthetic rubber types, with the latter often being the Polymers of chlorobutadiene are preferred.
Wegen der hohen Wirksamkeit der erfmdungsgemäßen Harze braucht ihr mengenmäßiger Einsatz nicht allzu hoch zu sein, wodurch wiederum die Elastizität der Verklebung begünstigt wird. Beispielsweise haben , sich 40 bis 50% Harz, bezogen auf Kautschuk, gut bewährt. Der Zusatz weiterer für Kautschuk-Klebstoffe in Frage kommender Bestandteile, z. B. anorganischer Füllstoffe, Alterungsschutzmittel od. dgl., wird durch die Verwendung der Harze nicht berührt.Because of the high effectiveness of the resins according to the invention, they do not need to be used in quantities to be too high, which in turn promotes the elasticity of the bond. For example, have 40 to 50% resin, based on rubber, has proven itself well. The addition of others for rubber adhesives eligible components, e.g. B. inorganic fillers, anti-aging agents. Like. Is not affected by the use of the resins.
Wegen der beschränkten Löslichkeit der p-Phenylphenolharze in aliphatischen Kohlenwasserstoffen empfiehlt es sich, den Anteil an diesen Lösungsmitteln in den Klebstoffen niedrig zu halten und die Verwendung anderer, besser lösend wirkender Lösungsmittel zu bevorzugen, oder aber von vornherein solche Harze zu verwenden, die durch Einkondensation untergeordneter Mengen gut löslicher Phenole, z. B. vonBecause of the limited solubility of the p-phenylphenol resins in aliphatic hydrocarbons it is advisable to reduce the proportion of these solvents to keep the adhesives low and the use of other, better-dissolving solvents to be preferred, or to use from the outset those resins that are subordinate by condensation Amounts of soluble phenols, e.g. B. from
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p-tert.-Butylphenol oder dessen Methylolverbindungen, eine Löslichkeit auch in Benzinkohlenwasserstoffen besitzen.p-tert-butylphenol or its methylol compounds, also have a solubility in gasoline hydrocarbons.
Die ausgezeichnete Wirkung der erfindungsgemäß in Kautschuk-Klebstoffen zu verwendenden hochschmelzenden Harze aus Phenolen mit cyclischen Substituenten kommt in den nachfolgenden Beispielen zum Ausdruck. Es handelt sich dabei um Vergleichsbeispiele, die alle nach dem gleichen Schema durchge- führt wurden. Im allgemeinen können bei optimal abgestimmten Mengenverhältnissen zwischen Kautschuk und Harz noch höhere Wärmefestigkeiten erzielt werden. In den vorliegenden Beispielen wurden jeweils 4O°/0 Phenolharz, auf den Kautschukanteil berechnet, in Form einer 5o°/0igen Toluollösung der aus dem Kautschuk und den sonstigen Zuschlagen hergestellten Klebst off lösung zugefügt. Diese hatte folgende Zusammensetzung:The excellent action of the high-melting resins made from phenols with cyclic substituents to be used according to the invention in rubber adhesives is expressed in the following examples. These are comparative examples, all of which were carried out according to the same scheme. In general, even higher heat strengths can be achieved with optimally adjusted proportions between rubber and resin. In the present examples were each 4O ° / 0 phenolic resin, calculated on the rubber content, the Klebst produced from the rubber and other slamming off in the form of a 5o ° / 0 toluene solution added solution. This had the following composition:
100 Teile Chloroprenkautschuk wurden mit 4 Teilen Magnesiumoxyd und 5 Teilen Zinkoxyd 10 Minuten gewalzt. Anschließend wurden 54 Teile dieser Masse in einem Gemisch aus 45 Teilen Toluol, 75 Teilen Essigester und 60 Teilen Methylenchlorid gelöst.100 parts of chloroprene rubber were mixed with 4 parts of magnesium oxide and 5 parts of zinc oxide for 10 minutes rolled. 54 parts of this mass were then added to a mixture of 45 parts of toluene and 75 parts of ethyl acetate and 60 parts of methylene chloride dissolved.
Die Klebeprüfungen wurden in der Weise durchgeführt, daß 2 cm breite Streifen aus Sohlengummi bei ι cm breiter Überlappung verklebt und die Scherfestigkeit der verklebten Streifen, ausgedrückt in kg/cm2, nach mindestens 24stündiger Lagerung bei Zimmertemperatur und anschließend 3ominutigem Erwärmen im Trockenschrank auf 50 bzw. 80° gemessen wurde. Reißgeschwindigkeit 160 mm/Min.The adhesive tests were carried out in such a way that 2 cm wide strips of sole rubber were bonded with a ι cm wide overlap and the shear strength of the bonded strips, expressed in kg / cm 2 , after at least 24 hours of storage at room temperature and then 3minute heating in a drying cabinet to 50 or respectively 80 ° was measured. Tearing speed 160 mm / min.
Die Klebstofflösung enthält ein bei 1340 schmelzendes Phenolharz, das durch Erhitzen von p-Cyclohexylphenoldialkohol bis auf etwa 200° erhalten worden ist. Die Viskosität der aus diesem Harz hergestellten 5o°/0igen Toluollösung beträgt 500 cp bei 200.The adhesive solution contains a 0 at 134 melting phenolic resin which has been obtained by heating p-Cyclohexylphenoldialkohol to about 200 °. The viscosity of 5o ° / 0 toluene solution prepared from this resin is 500 cp at 20 0th
- Die Scherfestigkeit der mit dem Harz hergestellten Verklebung beträgt nach 4tägiger Alterung bei Zimmertemperatur- The shear strength of the bond made with the resin is after 4 days of aging Room temperature
bei 500 10,1 kg/cm2 at 50 0 10.1 kg / cm 2
bei 8o° 3,0 kg/cm2 at 80 ° 3.0 kg / cm 2
Die Klebstofflösung enthält ein sehr viskoses, bei etwa 165° schmelzendes Harz, das durch allmähliches Erwärmen von p-Phenylphenoldialkohol bis auf etwa 1700 erhalten ist.The adhesive solution contains a very viscous, melting at about 165 ° resin which is obtained by gradually heating of p-Phenylphenoldialkohol to about 170 0th
Scherfestigkeit der Verklebungen nach 7 TagenShear strength of the bonds after 7 days
bei 50° 11,7 kg/cm2 at 50 ° 11.7 kg / cm 2
bei 8o° 3,4 kg/cm2 at 80 ° 3.4 kg / cm 2
Das der Klebstofflösung zugefügte Harz ist hergestellt durch gemeinsames Erhitzen von 100 Teilen von p-Phenylphenoldialkohol mit 10 Teilen p-Phenylphenol bis auf i8o°. Es schmilzt bei i66°. Die aus ihm angesetzte 5o°/0ige Toluollösung weist eine Viskosität von 2000 cp bei 20° auf.The resin added to the adhesive solution is produced by heating together 100 parts of p-phenylphenol dialcohol with 10 parts of p-phenylphenol to a temperature of 180 °. It melts at i66 °. The prepared from it 5o ° / 0 toluene solution has a viscosity of 2000 cp at 20 °.
Die nach 2 Tagen erreichte Scherfestigkeit der Verklebung beträgtThe shear strength of the bond achieved after 2 days is
bei 500 10,6 kg/cm2 at 50 0 10.6 kg / cm 2
bei 8o° 3,2 kg/cm2 at 80 ° 3.2 kg / cm 2
Für die Klebstofflösung wird ein Harz herangezogen, das durch gemeinsames Erhitzen von 40 Teilen p-Phenylphenoldialkohol mit 5 Teilen p-tert.-Butylphenoldialkohol bis auf 180° erhalten ist und dessen Schmelzpunkt über 1700 liegt.For the adhesive solution, a resin is used which is obtained by heating together 40 parts of p-Phenylphenoldialkohol with 5 parts of p-tert-Butylphenoldialkohol to 180 ° and whose melting point is over 170 0th
Die damit erzielte Scherfestigkeit beträgt nach 7 TagenThe shear strength achieved in this way is after 7 days
bei 500 11,6 kg/cm2 at 50 0 11.6 kg / cm 2
bei 8o° 3,3 kg/cm2 at 80 ° 3.3 kg / cm 2
Ein im Verhältnis 1 Mol p-Phenylphenol zu 1,8 Mol Formaldehyd in üblicher Weise in alkalischer Lösung erhaltenes Kondensat ergibt nach Ansäuern, Waschen und Erhitzen bis gegen 2000 ein Harz, dessen Schmelzpunkt bei 1430 liegt und dessen 5o°/0ige Lösung in Toluol eine Viskosität von 430 cp bei 200 aufweist.A ratio of 1 mole of p-phenylphenol to 1.8 moles of formaldehyde in the usual way in an alkaline solution obtained condensate obtained after acidification, washing and heating up to 200 0 a resin whose melting point is at 143 0 and its 5o ° / 0 solution has a viscosity of 430 cp at 20 0 in toluene.
Mit diesem Harz wird ein Klebstoff hergestellt, dessen Verklebungen nach 7 Tagen folgende Scherfestigkeit aufweisen:This resin is used to produce an adhesive with the following shear strength after 7 days exhibit:
bei 500 11,8 kg/cm2 9<>at 50 0 11.8 kg / cm 2 9 <>
bei 8o° 4,0 kg/cm2 at 80 ° 4.0 kg / cm 2
168 Teile p-Phenylphenol, 70 Teile p-tert.-Butylphenol, 90 Teile 3O°/0iger wäßriger Formaldehydlösung, 14 Teile Hexamethylentetramin und 200 Teile Toluol werden unter einem Wasserabscheider unter Rückfluß so lange erhitzt, bis kein Wasser mehr abgeschieden wurde. Das beim Verdunsten des Toluols hinterbleibende gelbe Harz schmilzt bei 1390, die 5o°/0ige Toluollösung weist eine Viskosität von 350 cp auf.168 parts of p-phenylphenol, 70 parts of p-tert-butylphenol, 90 parts of 3O ° / 0 aqueous formaldehyde solution, 14 parts of hexamethylenetetramine and 200 parts of toluene are heated under a water separator as long until no more water separated. The behind consistent upon evaporation of the toluene yellow resin melts at 139 0 and 5o ° / 0 toluene solution has a viscosity of 350 cp.
Aus diesem Harz wird eine Klebstofflösung hergestellt, die folgende Scherfestigkeit nach 7 Tagen ergibt:An adhesive solution is produced from this resin, the following shear strength after 7 days results in:
bei 500 10,1 kg/cm2 at 50 0 10.1 kg / cm 2
bei 80° 2,3 kg/cm2 at 80 ° 2.3 kg / cm 2
Durch gemeinsames Erhitzen von 50 Teilen p-Phenylphenoldialkohol und 10 Teilen eines bei 130° schmelzenden Kolophonium-Polymerisats bis gegen 1700 wird ein bei 1340 schmelzendes Harz erhalten. Der damit hergestellte Klebstoff bringt nach 7 Tagen eine ScherfestigkeitBy heating together 50 parts of p-Phenylphenoldialkohol and 10 parts of melting at 130 ° rosin polymer up to 170 0 at 134 0 a melting resin is obtained. The adhesive produced with it brings a shear strength after 7 days
bei 500 von 9,7 kg/cm2 at 50 0 of 9.7 kg / cm 2
bei 8o° von 2,4 kg/cm2 at 80 ° of 2.4 kg / cm 2
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