EP1733149A1 - Befestigungselement zur befestigung an einem grundkö rper sowie verfahren zur befestigung eines befestigungselements - Google Patents

Befestigungselement zur befestigung an einem grundkö rper sowie verfahren zur befestigung eines befestigungselements

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EP1733149A1
EP1733149A1 EP05717154A EP05717154A EP1733149A1 EP 1733149 A1 EP1733149 A1 EP 1733149A1 EP 05717154 A EP05717154 A EP 05717154A EP 05717154 A EP05717154 A EP 05717154A EP 1733149 A1 EP1733149 A1 EP 1733149A1
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EP
European Patent Office
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fastening element
adhesive
fastening
element according
base body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05717154A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norman Blank
Jürgen Finter
Urs Burckhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sika Technology AG
Original Assignee
Sika Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sika Technology AG filed Critical Sika Technology AG
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Publication of EP1733149A1 publication Critical patent/EP1733149A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/2896Adhesive compositions including nitrogen containing condensation polymer [e.g., polyurethane, polyisocyanate, etc.]

Definitions

  • Fastening element for fastening to a base body and method for fastening a fastening element
  • the invention relates to a fastening element for fastening to a base body according to the preamble of the first claim.
  • the invention is also based on a method for fastening a fastening element according to the preamble of the independent method claims.
  • fastening elements for example mounting bolts, of any kind are fastened by anchoring in the base material.
  • a hole is drilled in a concrete wall, a dowel is inserted and the mounting bolt is screwed into the dowel, or the bolts are walled or glued into the hole.
  • fastening is sometimes even more difficult with other basic materials, since these materials, such as steel, ceramic or glass, are difficult to machine.
  • thermoplastic adhesives there are also fastening systems with thermoplastic adhesives, but these only have a low load capacity and the bond is not permanent.
  • the object of the invention is to enable simple and secure fastening by means of a fastening element for fastening to a base body and by means of a method for fastening a fastening element of the type mentioned at the beginning.
  • the fastening element consists of a holder and a reactive adhesive.
  • the fastening element according to the invention enables simple and quick application. This is also possible on all substrates, since the reactive adhesive can easily be adapted to these substrates. In addition, the application of such fasteners is much easier and safer than with the conventional methods.
  • one-component adhesives with blocking are used. These adhesives allow easy application.
  • the adhesives are extremely stable on storage due to the blocking of resin and / or hardener, preferably resin and hardener, and have none Susceptibility to moisture. By radiation-induced heating of the adhesive, rapid curing can be achieved without heating up the surroundings.
  • Such adhesives also have good mechanical strength, which can be adjusted over a wide range.
  • Figure 1 is a schematic representation of the fastener according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of a fastener with an adhesive.
  • 3 shows a schematic illustration of a fastening means with bursting means;
  • 4 shows a schematic illustration of the adhesive from FIG. 3 with packaged components;
  • 5 shows a further schematic illustration of the adhesive from FIG. 3 with packaged components;
  • Fig. 6 is a schematic representation of a fastener with an additional primer layer. Only the elements essential for the immediate understanding of the invention are shown. The system, for example, does not show the alternating field generator and associated machines.
  • a storage-stable reactive adhesive system is used to attach a fastening element to a basic body u. 1, such a fastening element 1 comprises a holder 3 and a reaction adhesive 4.
  • the fastening element 1 is fastened to the base body 5 by means of a fastening device. It goes without saying that the fastening element can take any shape and can and must be adapted to the elements to be fastened to it.
  • the fastening element can be fastened to the base body as quickly as possible, i.e. that the application of the fastener takes as little time as possible.
  • the reactive adhesive can be designed in such a way that it hardens quickly, on the other hand the fastening element can also be held on the base body by means of other adhesives 6 (FIG. 2) until the reactive adhesive produces a sufficient adhesive effect.
  • a one-component reaction adhesive which can be used for the invention is a storage-stable polymer composition which is characterized in that it comprises at least one resin A which undergoes polyreactions, at least one, in particular blocked, hardener B, at least one type of nanoparticles C with ferromagnetic, ferric - Contains magnetic, superparamagnetic or piezoelectric properties, at least one additive D, and optionally further components, preferably at least one of components A or B being in a blocked form.
  • electrical, magnetic and / or electromagnetic alternating fields are applied, the nanoparticles C are excited in a targeted manner, as a result of which their environment heats up considerably as a result of energy transfer.
  • components A and / or B are activated by deblocking or opening the capsule, as a result of which the reaction adhesive cures rapidly.
  • the one-component reaction adhesive is a polyurethane composition.
  • a polyurethane composition contains, as a polyreactive resin A, a free or blocked isocyanate-containing polyurethane polymer.
  • polymer refers on the one hand to a collective of chemically uniform macromolecules that differ in terms of degree of polymerization, molecular weight and chain length, which was produced by a polyreaction (polymerization, polyaddition, polycondensation).
  • Polymer in this document also includes derivatives of such a collective of macromolecules from polyreactions, that is to say compounds which have been obtained from reactions, for example additions or substitutions, of functional groups on predetermined macro molecules and which can be chemically uniform or chemically non-uniform.
  • polymer composition denotes a homogeneous or heterogeneous mixture of substances which consists of one or more polymers or essentially contains polymers.
  • polyurethane encompasses all polymers which are produced by the diisocyanate polyaddition process. This also includes those polymers which are almost or completely free of urethane groups, such as polyether-polyurethanes, polyester-polyurethanes, polyether- Polyureas, polyureas, polyester-polyureas, polyisocyanurates, polycarbodiimides, etc.
  • the polyurethane polymer containing isocyanate groups is produced by reacting at least one polyol with at least one polyisocyanate. This reaction can be carried out in that the polyol and the polyisocyanate are reacted using customary methods, for example at temperatures from 50 ° C. to 100 ° C., optionally with the use of suitable catalysts, the polyisocyanate being metered in such a way that its isocyanate groups in the Ratio to the hydroxyl groups of the polyol are present in a stoichiometric excess.
  • the excess polyisocyanate is chosen such that, after the reaction of all the hydroxyl groups of the polyol, the content of free isocyanate groups of 0.1 to 15% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, based on the entire polyurethane polymer, remains in the resulting polyurethane polymer.
  • the polyurethane polymer can be prepared with the use of plasticizers, the plasticizers used not containing any groups that are reactive toward isocyanates.
  • polystyrene resin polystyrene resin
  • polyether polyols which polymerization products of ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, 1, 2- or 2,3- butylene oxide, Tetrahydrofuran or mixtures thereof, possibly polymerized with the aid of a starter molecule with two or more active hydrogen atoms such as water, ammonia or compounds with several OH or NH groups such as 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3- Propanediol, neopentylglycol, diethylene glycol, triethylene glycol, the isomeric dipropylene glycols and tripropylene glycols, the isomeric butanediols, pentanediols, hexanediols, heptanedio
  • Both polyoxyalkylene polyols which have a low degree of unsaturation can be used, produced, for example, using so-called double metal cyanide complex catalysts - Tors (DMC catalysts), as well as polyoxyalkylene polyols with a higher degree of unsaturation, produced for example with the aid of anionic catalysts such as NaOH, KOH or alkali alcoholates.
  • DMC catalysts double metal cyanide complex catalysts - Tors
  • anionic catalysts such as NaOH, KOH or alkali alcoholates.
  • Polyoxyalkylene diols or polyoxyalkylene triols in particular polyoxypropylene diols or polyoxypropylene triols, are particularly suitable.
  • polyoxyalkylene diols or polyoxyalkylene triols with a degree of unsaturation lower than 0.02 meq / g and with a molecular weight in the range from 1,000 to 30,000 g / mol
  • polyoxypropylene diols and triols with a molecular weight from 400 to 8,000 g / mol.
  • “molecular weight” or “molecular weight” always means the molecular weight average M n .
  • EO-endcapped ethylene oxide-endcapped polyoxypropylene diols or triols are also particularly suitable.
  • the latter are special polyoxypropylene polyoxyethylene polyols which are obtained, for example, by alkoxylating pure polyoxypropylene polyols with ethylene oxide after completion of the polypropoxylation and thereby having primary hydroxyl groups ,
  • Polyester polyols prepared for example from dihydric to trihydric alcohols such as 1,2-ethanediol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol , Glycerin, 1,1,1-trimethylolpropane or mixtures of the abovementioned alcohols with organic dicarboxylic acids or their anhydrides or esters such as, for example, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid or mixtures of the abovementioned alcohols with organic dicarboxylic acids or their anhydrides or esters such as, for example, succinic acid, glutaric acid,
  • Polycarbonate polyols as are obtainable by reacting, for example, the abovementioned alcohols - used to construct the polyester polyols - with dialkyl carbonates, diaryl carbonates or phosgene.
  • Polyacrylate and polymethacrylate polyols - Polyacrylate and polymethacrylate polyols.
  • Polyhydroxy-terminated polybutadiene polyols such as, for example, those which are prepared by polymerizing 1,3-butadiene and allyl alcohol.
  • polyhydroxy-terminated acrylonitrile / polybutadiene copolymers as they can be made (commercially available under the name of Hycar ® CTBN from Hanse Chemie), for example, from epoxides or aminoalcohols and carboxyl-terminated acrylonitrile / polybutadiene copolymers.
  • polys mentioned have an average molecular weight of 250 to 3000 g / mol, in particular 1000 to 30 * 000 g / mol, and an average OH functionality in the range from 1.6 to 3.
  • low molecular weight dihydric or polyhydric alcohols such as, for example, 1,2-ethanediol, 1,2 and 1,3
  • the polyurethane polymer containing isocyanate groups is blocked.
  • the blocking takes place by the reaction of the polyurethane polymer containing isocyanate groups with a blocking agent.
  • This reaction is preferably carried out by adding the blocking agent to the polyurethane polymer containing isocyanate groups in a stoichiometric ratio, based on the content of isocyanate groups, and reacting at a temperature of 20 to 120 ° C. until there are almost no free isocyanate groups are detectable.
  • a catalyst can be used, for example a tin or a bismuth compound.
  • Suitable blocking agents are phenols such as phenol, cresol, xylenol, p-ethylphenol, o-isopropylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-octylphenol, nonylphenol, dodecylphenol, thymol, p-naphthol, p-nitrophenol, p-chlorophenol , 2-pyridinol; Phenolic group-containing hydrocarbon resins such as coumarone indene resins, petroleum resins, terpene resins; Alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 2-butanol, isobutanol, ethylene glycol, ethylene glycol methyl ether (Methyl-Cellosolve ® ), ethylene glycol butyl ether (Butyl-Cellosolve ® ), ethylene glycol phenyl ether (Pheny
  • potassium bisulfite as well as other blocking agents, as described in the two review articles by DA Wicks and ZW Wicks, Jr., "Blocked Isocyanates", appeared in Progress in Organic Coatings 36 (1999), 148-172 and Progress in Organic Coatings 41 (2001) , 1-83, are preferred as blocking agents, phenols, hydrocarbon resins, alcohols, oximes, nitrogen heterocycles, 1,3-dicarbonyl compounds, amines and lactams, methylethyl ketoxime, methyl isobutyl ketoxime, pyrazole, 3,5-dimethylpyrazole, 1 are particularly preferred , 2,4-triazole, benzotriazole, dimethylmalonate, diethylmalonate, Diisopropylamine, dicyclohexylamine, N-tert-butyl-N-benzylamine and ⁇ -caprolactam.
  • the polyurethane composition contains, as hardener B, a hardener which contains groups reactive toward isocyanates and which is in a blocked form, the blocking being chemical or physical in nature.
  • suitable chemically blocked hardeners are polyamines bonded to metals via a complex bond, in particular complex compounds of methylenedianiline (MDA) and sodium chloride. Such complex compounds are usually described using the gross formula (MDA) 3 NaCI.
  • MDA methylenedianiline
  • Caytur ® 21 from Crompton Chemical.
  • the complex decomposes when heated to 80-160 ° C with increasing speed at higher temperatures, whereby methylene dianiline is released as an active hardener.
  • microencapsulated hardeners are microencapsulated hardeners. Particularly suitable for use as hardeners in microencapsulated form are dihydric or polyhydric alcohols such as 1,2-ethanediol, 1,2- and 1,3-propanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, the isomeric dipropylene glycols and tripropylene glycols, the isomeric butanediols, pentanediols , Hexanediols, heptanediols, octanediols, nonanediols, decanediols, undecanediols, 1,3- and 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, dimeric fatty alcohols, 1,1,1-trimethylolethane, 1,1,1-trimethylolpropane, glycerol, pentaery
  • the aliphatic, cycloaliphatic and aromatic polyamines mentioned are preferred.
  • the microencapsulation of these hardeners can be carried out by one of the common methods, for example by means of spray drying, interfacial polymerization, coacervation, immersion or centrifuge methods, fluidized bed methods, vacuum encapsulation, electrostatic microencapsulation.
  • the microcapsules obtained in this way have a particle size of 0.1 to 100 micrometers, preferably 0.3 to 50 micrometers.
  • the size of the microcapsules is such that, on the one hand, they open effectively when heated, and on the other hand, after curing, an optimal homogeneity and thus cohesive strength of the adhesive is obtained. Furthermore, they must not have any harmful influence on the adhesive properties of the adhesive.
  • Polymers that are insoluble in the hardener to be encapsulated and have a melting point of 40 to 200 ° C. are suitable as the material for the capsule shell.
  • suitable polymers are hydrocarbon waxes, polyethylene waxes, wax esters, polyesters, polyamides, polyacrylates, polymethacrylates or mixtures of several such polymers.
  • both the isocyanate group-containing polyurethane polymer and the hardener are present in blocked form in the polyurethane composition.
  • the one-component reaction adhesive is an acrylate composition.
  • This is characterized in that it contains, as a polyreactive resin A, at least one mono- or polyvalent acrylic or methacrylic group-containing monomer and at least one monofunctional acrylic or methacrylic group-containing monomer.
  • suitable mono- or polyvalent acrylic or methacrylic group-containing monomers are acrylates and methacrylates of aliphatic Polyethe ⁇ olyurethanen and Polyeste ⁇ olyurethanen, Polyethem, Polyesters, Novolaken, di- and polyvalent aliphatic, cycloaliphatic and aromatic alcohols, glycols and phenols.
  • Examples of monofunctional monomers containing acrylic or methacrylic groups are methyl acrylate and methacrylate, ethyl acrylate and methacrylate, hexyl acrylate and methacrylate, dodecyl acrylate and methacrylate, tetrahydrofurfury acrylate and methacrylate, as well as hydroxyl group-containing acrylates and methacrylate and 2-hydroxyethyl acrylate such as 2-hydroxyethyl Hydroxypropyl acrylate and methacrylate.
  • the acrylate composition contains a thermal initiator which triggers the polymerization of the acrylate or methacrylate monomers and which is present in blocked form.
  • thermal initiators examples include diacyl peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide and decanoyl peroxide; Peroxydicarbonates such as dipropyl peroxydicarbonate; Peroxy oxalates such as di-tert-butyl peroxy oxalate; Hyponitrites such as di-tert-butyl hyponitrite. Benzoyl peroxide is preferred.
  • the blocked thermal initiator, in particular benzoyl peroxide is preferably in microencapsulated form. The production of Microencapsulated organic peroxides are described, for example, in EP 0 730493 B1.
  • the one-component reaction adhesive is an epoxy composition.
  • This is characterized in that it contains at least one polyepoxide as the incoming resin A resin.
  • suitable polyepoxides are diglycidyl or polyglycidyl ethers of polyhydric aliphatic, cycloaliphatic or aromatic alcohols, polyalkylene glycols, phenols such as bisphenol-A or of condensation products of phenols with formaldehyde, which are obtained under acidic conditions, such as phenol novolaks and cresol novolaks; Polyglycidyl esters of polyvalent carboxylic acids; and N-glycidyl derivatives of amines, amides and heterocyclic nitrogen bases. Glycidylated novolaks, hydantoins, aminophenols, bisphenols or aromatic diamines are preferred.
  • the epoxy composition contains a hardener which contains groups reactive towards epoxides and which is in a blocked form.
  • suitable hardeners are amines such as aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or araliphatic, preferably primary or secondary, amines and polyamines; Adducts and polyalkoxylation products of polyamines; amine-terminated polyalkylene glycols; Adducts of monophenols or polyphenols with polyamides; Polyamides, especially those derived from aliphatic polyamines and dimerized or trimerized fatty acids; polysulfides; Aniline formaldehyde; polyhydric phenols; polyvalent carboxylic acids and their anhydrides. Polyamines and polyaminoamides are preferred hardeners.
  • the one-component reaction adhesive also contains at least one type of nanoparticle C with ferromagnetic, ferrimagnetic, superparamagnetic or piezoelectric properties.
  • nanoparticles denotes crystalline structures particles having an average particle size or diameter of less than 500 nm, in particular less than 200 nm, preferably less than 50 nm and particularly preferably between 3 and 30 nm. In particular for the exploitation of properties such as those obtained by superparamagnetism, the particle size should not exceed 30 nm significantly.
  • the nanoparticles are selectively excited by alternating electrical, magnetic and / or electromagnetic fields, causing their environment, the matrix of the reactive adhesive, to be locally heated up by energy transfer.
  • Nanoparticles made of piezoelectric substances for example quartz, tourmaline, barium titanate, lithium sulfate, sodium tartrate, potassium tartrate, Seignette salt, ethylene diamine tartrate, lead titanate, lead zirconate, lead-zirconium-titanate, lead-zirconium-ferroelectrane or ferroelectrane are suitable for the use of alternating electrical fields with perovskite structure.
  • Nanoparticles made of substances with ferrimagnetic, ferromagnetic or superparamagnetic properties are suitable for the use of alternating magnetic fields, in particular the metals aluminum, iron, cobalt, nickel and alloys of these metals, and also metal oxides of the maghemite ( ⁇ -Fe 2 O 3 ) and magnetite type (FeO Fe 2 O 3 ) and in particular mixed iron oxides, so-called ferrites, of the general formula M " ⁇ Fe 2 ⁇ 3, where M is one or more metals from the group comprising manganese, zinc, copper, cobalt, nickel, magnesium, calcium or cadmium
  • ferrites have a Curie temperature which can be adjusted over a wide range via the mixed metal content.
  • the Curie temperature is the maximum temperature to which a magnetic substance can be heated by applying a magnetic or electromagnetic alternating field, and thus corresponds to an intrinsic overheating protection.
  • the Curie temperature is preferably in the range from 100 to 200.degree.
  • Superparamagnetic nanoparticles with a narrow particle size distribution of 6 to 15 nm are particularly suitable, which are distinguished by the fact that they have no hysteresis and no remanence. This leads to significantly more effective energy input and heating rates for the particles and the surrounding adhesive matrix.
  • the nanoparticles C used are preferably surface-modified or coated, or are enclosed by a non-magnetic, dispersible matrix, preferably pyrogenic oxides of silicon, aluminum, titanium, zircon or magnesium.
  • a non-magnetic, dispersible matrix preferably pyrogenic oxides of silicon, aluminum, titanium, zircon or magnesium.
  • nanoparticles enclosed by pyrogenic oxides are described, for example, in EP 1 284485.
  • the nanoparticles are in the reaction adhesive in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 0.3 to 3% by weight, particularly preferably 0.5 to 2% by weight , based on the entire adhesive.
  • the one-component reaction adhesive also contains at least one additive D.
  • suitable additives are the following auxiliaries and additives:
  • Plasticizers for example esters of organic carboxylic acids or their anhydrides, phthalates, for example dioctyl phthalate or diisodecyl phthalate, adipates, for example dioctyl adipate, sebacates, organic phosphoric and sulfonic acid esters, polybutenes and other compounds which do not react with isocyanates; Reactive diluents and crosslinkers, for example polyhydric alcohols, polyamines, polyaldimines, polyketimines or aliphatic isocyanates, for example 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4- and 2,4,4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,12-dodecamethylene diisocyanate , Cyclohexane-1, 3- and 1, 4-diisocyanate and any mixtures of these isomers, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohex
  • Such one-component adhesives are easy to use. Due to the blocking of resin and / or hardener, they are extremely stable in storage. In the preferred embodiments, they are not susceptible to moisture due to the blocking of Resin A and / or Hardener B. They harden quickly under the influence of alternating electrical, magnetic and / or electromagnetic fields. They have good mechanical strengths, these properties being adjustable over a wide range.
  • reaction adhesive consists of a resin and a hardener, with both components being separated by a membrane. This membrane must be destroyed during application, preferably mechanically.
  • Various methods of separating the two components by means of a membrane can be used: a) microencapsulation of one component, b) each component is absorbed separately in a foam or fleece and, if appropriate, separated by a membrane, c) each component is in a pillow made of one enclosed thin plastic film.
  • FIG. 3 shows a fastening means 1 according to the invention, which additionally has bursting means 7, here tips.
  • the components as shown in FIG. 4, are stored in containers 8, in particular pillows made of a thin film, or, as shown in FIG. 5, in absorbent materials such as fleece or foam, which are optionally separated by a membrane 10, these components can be stored through the bursting agents to be released. This is shown here as mechanical destruction by the tips that perforate the membranes during application. However, the components can also be released by any other means.
  • a viscosity of ⁇ 7000 mPa-s is necessary for thorough mixing of the components.
  • the viscosity can be adjusted by increasing the temperature. This temperature increase can take place, for example, by introducing microwaves or induction; the energy absorption can be improved by absorbing particles in the adhesive formulation, such as electrically conductive particles or nano- or microscale ferrites, as is also described above in the examples for the one-component systems.
  • the storage-stable reaction adhesives present as separate components can be based, for example, on:
  • any epoxy resins can be used here as the epoxy resin; the epoxy resin preferably contains at least 2 epoxy groups in the molecule.
  • Suitable epoxy resins are in particular those with more than one epoxy group, ⁇ -methylglycidyl group or 2,3-epoxycyclopentyl group, which are bonded to a heteroatom, such as sulfur, but preferably to oxygen or nitrogen, in particular bis (2,3 epoxycyclopentyl) ether, diglycidyl or polyglycidyl ether of polyhydric aliphatic or aromatic alcohols such as butane-1,4-diol, or polyalkylene glycols such as polypropylene glycol; Diglycidyl or polyglycidyl ethers of cycloaliphatic polyols such as 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane; Diglycidyl or polyglycidyl ethers of polyhydric phenols such as resorcinol, bis (p-hydroxyphenyl) methane, 2,
  • polyglycidyl esters of polyvalent carboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid and hexahydrophthalic acid, the N-glycidyl derivatives of amines, amides and heterocyclic nitrogen bases such as NN-diglycidylaniline, N, N, diglycidyl tri p-aminophenol, N, N, N ', N'-tetraglycidyl bis (p-aminophenyl) methane and triglycidyl isocyanurate.
  • polyvalent carboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid and hexahydrophthalic acid
  • the N-glycidyl derivatives of amines, amides and heterocyclic nitrogen bases such as NN-diglycidylaniline, N, N, diglycidyl tri p-aminophenol, N, N, N
  • Glycidylated novolaks, hydantoins, aminophenols, bisphenols or aromatic diamines are a preferred group of epoxy resins.
  • Preferred compositions also contain, as a resin, a glycidylated cresol novolak, bisphenol A diglycidyl ether or a bisphenol A diglycidyl ether which is pre-extended, for example, with bisphenol A, dimeric fatty acids or a mixture thereof, and mixtures thereof with aliphatic diglyddyl ether.
  • Possible epoxy hardeners are acidic or basic compounds.
  • suitable hardeners are amines such as aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or araliphatic, preferably primary or secondary, amines such as, for example, ethylenediamine, hexamethylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, N, N-dimethylpropylene-1,3-diamine, N-diethylpropylene-1,3-diamine, 2,2-bis (4'-aminocyclohexyl) propane, 3,5,5-trimethyl-3- (aminomethyl) cyclohexylamine (isophorone diamine), m-phenylenediamine, p -Phenylenediamine, bis (4-aminophenyl) methane, bis (4-aminophenyl) sulfone and m-xylylenediamine; Adducts
  • the composition can also contain accelerators or curing catalysts.
  • accelerators or curing catalysts examples are: tertiary amines or quaternary ammonium compounds, Mannich bases such as 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, benzyldimethylamine, 2-ethyl-4-methylimidazole, monophenols or polyphenols such as phenol and bisphenol-A, salicylic acid, dicyandiamide , Boron trifluoride and its complexes with organic compounds such as ethers and amines, for example BF 3 -monoethylamine and BF3-acetoacetanilide, phosphoric acid and triphenylphosphine.
  • Tertiary amines, Mannich bases and imidazoles are preferred.
  • the resin can also contain toughness improvers, such as caboxyl-terminated polybutadienes or core shell particles, and also thixotropic agents, for example based on a urea derivative in a non-diffusing carrier material.
  • This thixotropic agent advantageously contains a blocked polyurethane prepolymer as the carrier material.
  • Suitable systems include:
  • Polyoxyalkylene polyols also called polyether polyols, which are the polymerization product of ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, 1,2- or 2,3-butylene oxide,
  • Tetrahydrofuran or mixtures thereof are optionally polymerized with the aid of a starter molecule with two or three active H atoms such as water or compounds with two or three OH groups.
  • Both polyoxyalkylene polyols which have a low degree of unsaturation can be used, for example with the aid of so-called double metal cyanide complex catalysts (DMC catalysts) ), as well as polyoxyalkylene polyols with a higher degree of unsaturation, produced for example with the aid of anionic catalysts such as NaOH, KOH or alkali alcoholates.
  • polyoxypropylene diols and triols with a degree of unsaturation lower than 0.02 mEq / g and with a molecular weight in the range from 1000 to 3000 g / mol, polyoxybutylene diols and triols, polyoxypropylene diols and triols with a molecular weight of 400 to 800 g / mol, as well as so-called “EO-endcapped” (ethylene oxide-endcapped) polyoxypropylene diols or triols.
  • EO-endcapped ethylene oxide-endcapped
  • polyoxypropylene polyoxyethylene polyols which are obtained, for example, by alkoxylating pure polyoxypropylene polyols after completion of the polypropoxylation with ethylene oxide and thereby having primary hydroxyl groups.
  • polyhydroxy-terminated polybutadiene polyols such as, for example, those which are prepared by polymerizing 1,3-butadiene and allyl alcohol;
  • - Styrene-acrylonitrile-grafted polyether polyols such as those supplied by Bayer under the name Lupranol
  • - Polyhydroxy acrylonitrile / polybutadiene copolymers as may for example be made of carboxyl-terminated acrylonitrile / polybutadiene copolymers (commercially available under the name of Hycar ® CTBN from Hanse Chemie) and epoxides or aminoalcohols
  • Polyester polyols prepared for example from dihydric to trihydric alcohols such as 1, 2-ethanediol, diethylene glycol, 1, 2-propanediol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol , Glycerin, 1,1,1-trimethylolpropane or mixtures of the abovementioned alcohols with organic dicarboxylic
  • the polyols are furthermore advantageously selected from the group consisting of polyethylene glycols, polypropylene glycols, polyethylene glycol-polypropylene glycol block copolymers, polybutylene glycols, hydroxyl-terminated polybutadienes, hydroxyl-terminated polybutadiene-co-acrylonitriles, hydroxyl-terminated synthetic rubbers and mixtures of these polyols.
  • isocyanate-reactive polymers and di- or higher-functional amine-terminated polyethylene ether polypropylene ether, polybutylene ethers, polybutadienes, polybutadiene / acrylonitriles (for example, Hycar ® CTBN from Hanse Chemie) can, as well as other amine-terminated synthetic rubbers, or mixtures of the mentioned components. It is furthermore possible that isocyanate-reactive polymers can also be chain-extended, as can be prepared in a manner known to the person skilled in the art from the reaction of polyamines, polyols and polyisocyanates, in particular from diamines, diols and diisocyanates.
  • Preferred isocyanate-reactive polymers are polyols with molecular weights between 600 and 6000 g / mol, selected from the group consisting of polyethylene glycols, polypropylene glycols, polyethylene glycol-polypropylene glycol block copolymers, polybutylene glycols, hydroxyl-terminated polybutadienes, hydroxyl-terminated polybutadiene-acrylonitrile copolymers ,
  • isocyanate-reactive polymers are ⁇ , ⁇ -polyalkylene glycols Alkylene groups which are terminated with amino, thiol or, preferably, hydroxyl groups.
  • Polypropylene glycol and polybutylene glycol are particularly preferred.
  • Diisocyanates, triisocyanates or tetraisocyanates, in particular di- or triisocyanates, are suitable as polyisocyanates.
  • Diisocyanates are preferred.
  • Suitable diisocyanates are aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or araliphatic diisocyanates, in particular commercially available products such as methylene diphenyl diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), toluene diisocyanate (TDI), tolidine diisocyanate (TODI), isophorone diisocyanate (IPDI) TM, 2,5-diisocyanate (IPDI) TM, and trimethyl diisocyanate (IPDI TM), 2,5 - or 2,6-bis (iso- cyanoatomethyl) - bicyclo [2.2.1] heptane, 1, 5-naphthalene diisocyanate (NDI), di-cycl
  • Suitable triisocyanates are, in particular, trimers or biurets of aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or araliphatic diisocyanates, in particular the isocyanurates and biurets of the diisocyanates described in the previous paragraph. Also suitable are particles of solid polyisocyanates deactivated on the surface, as described in R. Blum and H. Schupp, Progress in Organic Coatings (1990) pp. 275-288.
  • Suitable systems are described, for example, in application WO 02/070620 A1 and in the literature mentioned therein. They consist of methacrylic acid esters such as methyl methacrylate and tetrahydrofurfuryl methacrylate as well as aliphatic polyurethane acrylates, elastomers reacted with acrylic acid such as polybutadiene-acrylonitrile copolymers (trade name HYCAR ® VTBNX) or core-shell polymers. Further suitable systems which essentially consist of mixtures of methacrylates with elastomers are described, for example, in US Pat. No. 3,890,407, US Pat. No. 4,106,971 and US Pat. No. 4,263,419.
  • Particularly suitable initiators are organic peroxides, in particular benzoyl peroxide in combination with catalysts such as tertiary amines and / or complexes or salts of transition metals.
  • catalysts such as tertiary amines and / or complexes or salts of transition metals.
  • tertiary amines are N, N-dimethylbenzylamine and N-alkylmo ⁇ holin.
  • Examples of complexes or salts of transition metals are complexes or salts of nickel, cobalt and copper.
  • microencapsulated free radical initiators such as peroxides are described for example in EP 0 730493 B1.
  • the fastening elements 1 are inserted into a fastening device 2.
  • the fastening element 1 is pressed against the base body 5, for example a building surface made of glass, steel, concrete, etc.
  • the fastening device is designed so that the calf material can be heated. The manner how the heating takes place depends on the adhesive system and can be done for example by induction, heat radiation, etc. In the case of the two-component systems described above with components separated by membranes 8, 10, see FIGS. 4 and 5, these components are released by means of the bursting means 7 when the fastening element is pressed onto the base body.
  • the adhesive is now heated by the fastening device, which leads to rapid curing.
  • the adhesive contains particles with ferromagnetic, ferrimagnetic, superparamagnetic or piezoelectric properties that heat up due to the radiation. These particles are advantageously nanoparticles. Rapid curing is possible thanks to the radiation-induced heating of the adhesive without the surroundings being heated up.
  • the fastening device can be removed from the fastener.
  • additional elements can be attached to the fastener.
  • these can be, for example, ceiling elements, glazing, insulation, cables, etc.
  • the reactive adhesive of the fastener can also be covered by a cover, which is removed before processing. This is particularly advantageous if the fastening element has additional adhesive.
  • a primer layer or adhesion promoting layer 11 can also be attached to the fastening element 1.
  • Such a primer or adhesive layer 11 can also be arranged between the fastening element 1 and the adhesive 4 and / or as shown on the adhesive. At most, another protective mechanism must be arranged between the adhesive layer and the primer or adhesive layer so that these layers do not react with one another at an early stage.
  • a protective layer 12 is advantageously arranged on the layer 11. This can be removed before the fastening element 1 is used, or, similar to the bursting means 7 from FIG. 3, bursting means not shown can be used.
  • Primers based on isocyanates, epoxides, acrylics or silanes are particularly suitable as primers.
  • Primers based on epoxy resin are particularly suitable for porous substrates.
  • Such primers typically contain solvents, in particular aromatic solvents such as xylene toluene or white spirit or ketones such as methyl ethyl ketone, or alcohols such as methanol or ethanol or isopropanol. It is clear to the person skilled in the art that the solvent must be selected so that it does not coexist with the functional groups present in the primer, i.e. Isocyanate, epoxy or silane, reacts.
  • primers can typically contain fillers, in particular carbon black.
  • compositions which contain silanes, titanates and / or zirconates are particularly suitable as the adhesion promoter composition.
  • silanes, titanates and / or zirconates are distinguished by the fact that they have at least one functional group which is bonded to the silicon, titanium or zirconium atom.
  • silanes, titanates and / or zirconates preferably have at least one organic substituent which is bonded to the silicon, titanium or via a carbon-silicon or carbon-titanium or carbon-zirconium bond Zirconium atom is bound.
  • Particularly preferred are alkoxysilanes, in particular trialkoxysilanes, which have at least one, preferably one, organic substituent.
  • Adhesion promoter compositions furthermore preferably have a solvent which preferably has a boiling point of less than 100 ° C. Preferred solvents are alcohols, especially isopropanol.
  • thermal processes can also be used, for example by installing ferrites in the membranes or layers to be destroyed. These ferrites can be excited by appropriate electromagnetic fields, heat up and thus destroy the membrane.
  • the membranes or layers can also be adjusted by means of their Tg so that they melt easily and are so easily destroyed.

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Abstract

Bei einem Befestigungselement zur Befestigung an einem Grundkörper, insbesondere für Bauwerksoberflächen, besteht das Befestigungselement aus einer Halterung und einem reaktiven Klebstoff.

Description

Befestigungselement zur Befestigung an einem Grundkörper sowie Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einem Befestigungselement zur Befestigung an einem Grundkörper nach dem Oberbegriff des ersten Anspruches.
Die Erfindung geht ebenfalls aus von einem Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselementes nach dem Oberbegriff der unabhängigen Verfahrensansprüche.
Stand der Technik
Zur Befestigung von Gegenständen, insbesondere im Baubereich, werden Befestigungselemente, z.B. Halterungsbolzen, beliebiger Art durch Veranke- rung im Grundmaterial befestigt. Dazu wird z.B. in eine Betonwand ein Loch gebohrt, ein Dübel eingesetzt und der Halterungsbolzen in den Dübel eingeschraubt, oder die Bolzen werden in das Loch eingemauert oder geklebt. Dies ist jedoch sehr aufwendig und benötigt mehrere Verfahrensschritte. Bei anderen Grundmaterialien ist die Befestigung teilweise noch schwieriger, da diese Materialien, wie Stahl, Keramik oder Glas, nur schwer zu bearbeiten sind. Zwar gibt es auch Befestigungssysteme mit thermoplastischen Klebstoffen, diese haben jedoch nur eine geringe Traglast, und die Verklebung ist nicht dauerhaft.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels einem Befestigungselement zur Befestigung an einem Grundkörper sowie mittels einem Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements der eingangs genannten Art eine einfache und sichere Befestigung zu ermöglichen.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des ersten Anspruches erreicht.
Kern der Erfindung ist es also, dass das Befestigungselement aus einer Halterung und einem reaktiven Klebstoff besteht.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, dass durch das erfindungsgemasse Befestigungselement eine einfache und schnelle Applikation ermöglicht wird. Dies ist zudem auf allen Untergründen möglich, da der reaktive Klebstoff einfach diesen Untergründen angepasst werden kann. Zudem ist die Applikation solcher Befestigungselemente viel einfacher und sicherer als mit den herkömmlichen Verfahren.
Es ist besonders zweckmässig, wenn im Klebstoff auf Wechselfelder reagierende Partikel angeordnet sind. Dadurch ist eine schnelle Aushärtung des Klebstoffes durch Wechselfelder möglich.
Es ist zudem besonders zweckmässig, wenn einkomponentige Klebstoffe mit Blockierung verwendet werden. Diese Klebstoffe erlauben eine einfache Anwendung. Die Klebstoffe sind äusserst lagerstabil aufgrund der Blockierung von Harz und/oder Härter, bevorzugt von Harz und Härter, und weisen keine Anfälligkeit auf Feuchtigkeit auf. Durch eine strahlungsinduzierte Erwärmung des Klebstoffs kann eine rasche Aushärtung erzielt werden, ohne dass die Umgebung mit aufgeheizt wird. Solche Klebstoffe weisen zudem eine gute mechanische Festigkeit auf, welche in einem weiten Bereich einstellbar ist. Auch bei zweikomponentigen Klebstoffen treffen diese Vorteile zu, die Komponenten müssen jedoch getrennt aufbewahrt werden und einfach freisetzbar sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Befestigungsmittels; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Befestigungsmittels mit einem Haftmittel; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Befestigungsmittels mit Berstmitteln; Fig. 4 eine schematische Darstellung des Klebstoffes aus Fig. 3 mit verpackten Komponenten; Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung des Klebstoffes aus Fig. 3 mit verpackten Komponenten;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Befestigungsmittels mit einer zusätzlichen Primerschicht. Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise der Wechselfeldgenerator sowie zugehörige Maschinen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein lagerstabiles reaktives Klebesystem verwendet, um ein Befestigungselement an einem Grundköφer u befestigen. Nach Fig. 1 umfasst ein solches Befestigungselement 1 eine Halterung 3 und einen Reaktionsklebstoff 4. Das Befestigungselement 1 wird mittels einer Befestigungsvorrichtung am Grundkörper 5 befestigt. Es versteht sich von selbst, dass das Befestigungselement beliebige Ausformungen annehmen kann, und den jeweils daran zu befestigenden Elementen angepasst werden kann und muss.
Für den Reaktionsklebstoff können verschiedenste Systeme zur Anwendung gelangen. Ein wesentlicher Punkt der hier vorliegenden Erfindung ist jedoch, dass das Befestigungselement möglichst schnell auf dem Grundköφer befestigt werden kann, d.h. das die Applikation des Befestigungselements möglichst wenig Zeit beansprucht. Dazu kann einerseits der reaktive Klebstoff so ausgelegt werden, dass eine schnelle Aushärtung erfolgt, andererseits kann das Befestigungselement auch mittels anderer Haftmittel 6 (Fig. 2) so lange am Grundköφer gehalten werden, bis der reaktive Klebstoff genügend Klebwirkung erzeugt.
Im folgenden werden reaktive Klebstoffe gezeigt, welche für die Erfindung verwendet werden können. Natürlich können auch andere Klebstoffe zur Anwendung gelangen, wenn sie die geforderten Eigenschaften aufweisen. Beispiele für reaktive Klebstoffe: Einkomponentige Systeme
Bei einem für die Erfindung verwendbaren einkomponentigen Reaktionsklebstoff handelt es sich um eine lagerstabile Polymerzusammensetzung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens ein Polyreaktionen eingehendes Harz A, mindestens einen, insbesondere blockierten, Härter B, mindestens einen Typ von Nanopartikeln C mit ferromag netischen, ferri- magnetischen, superparamagnetischen oder piezoelektrischen Eigenschaften, mindestens ein Additiv D, sowie optional weitere Komponenten enthält, wobei bevorzugt mindestens eine der Komponenten A oder B in blockierter Form vorliegt. Beim Anlegen von elektrischen, magnetischen und/oder elektromagnetischen Wechselfeldem werden die Nanopartikel C gezielt angeregt, wodurch sich ihre Umgebung durch Energieübertragung stark erwärmt. In Folge dieser lokalen Temperaturerhöhung werden die Komponenten A und/oder B durch Deblockierung bzw. Kapselöffnung aktiviert, wodurch der Reaktionsklebstoff rasch aushärtet.
in einer ersten Ausführungsform ist der einkomponentige Reaktionsklebstoff eine Polyurethanzusammensetzung. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Polyreaktionen eingehendes Harz A ein freie oder blockierte Isocyanat- gruppen enthaltendes Polyurethanpolymer enthält. Mit dem Begriff „Polymer" wird im vorliegenden Dokument einerseits ein Kollektiv von chemisch einheitlichen, sich aber in Bezug auf Polymerisationsgrad, Molmasse und Kettenlänge unterscheidenden Makromolekülen bezeichnet, das durch eine Polyreaktion (Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation) hergestellt wurde. Andererseits umfasst der Begriff „Polymer" in diesem Dokument auch Derivate eines solchen Kollektivs von Makromolekülen aus Polyreaktionen, Verbindungen also, die durch Umsetzungen, wie beispielsweise Additionen oder Substitutionen, von funktioneilen Gruppen an vorgegebenen Makro- molekülen erhalten wurden und die chemisch einheitlich oder chemisch uneinheitlich sein können.
Mit dem Begriff „Polymerzusammensetzung" wird im vorliegenden Dokument eine homogene oder heterogene Mischung von Substanzen bezeichnet, die aus einem oder mehreren Polymeren besteht oder Polymere zu einem wesentlichen Teil enthält.
Der Begriff „Polyurethan" umfasst im vorliegenden Dokument sämtliche Polymere, welche nach dem Diisocyanat-Polyadditions-Verfahren hergestellt werden. Dies schliesst auch solche Polymere ein, die nahezu oder gänzlich frei sind von Urethangruppen, wie Polyether-Polyurethane, Polyester-Polyurethane, Polyether-Polyharnstoffe, Polyhamstoffe, Polyester-Polyharnstoffe, Polyisocyanurate, Polycarbodiimide, usw.
Die Vorsilbe „Poly" in Substanzbezeichnungen wie „Polyol", „Polyisocyanat" oder „Polyamin" weist im vorliegenden Dokument darauf hin, dass die jeweilige Substanz formal mehr als eine der in ihrer Bezeichnung vorkommenden funktioneilen Gruppe pro Molekül enthält.
Das Isocyanatgruppen enthaltende Polyurethanpolymer wird hergestellt durch Umsetzung von mindestens einem Polyol mit mindestens einem Polyisocyanat. Diese Umsetzung kann dadurch erfolgen, dass das Polyol und das Polyisocyanat mit üblichen Verfahren, beispielsweise bei Temperaturen von 50 °C bis 100 °C, gegebenenfalls unter Mitverwendung geeigneter Katalysatoren, zur Reaktion gebracht werden, wobei das Polyisocyanat so dosiert ist, dass dessen Isocyanatgruppen im Verhältnis zu den Hydroxylgruppen des Polyols im stöchiometrischen Überschuss vorhanden sind. Der Überschuss an Polyisocyanat wird so gewählt, dass im resultierenden Polyurethanpolymer nach der Umsetzung aller Hydroxylgruppen des Polyols beispielsweise ein Gehalt an freien Isocyanatgruppen von 0.1 bis 15 Gewichts-%, bevorzugt 0.5 bis 5 Gewichts-%, bezogen auf das gesamte Polyurethanpolymer, verbleibt. Gegebenenfalls kann das Polyurethanpolymer unter Mitverwendung von Weichmachern hergestellt werden, wobei die verwendeten Weichmacher keine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen enthalten. Als Polyole für die Herstellung eines solchen Isocyanatgruppen enthaltenden Polyurethanpolymers können beispielsweise die folgenden handelsüblichen Polyole oder beliebige Mischungen davon eingesetzt werden: - Polyoxyalkylenpolyole, auch Polyetherpolyole genannt, welche Polymerisationsprodukte von Ethylenoxid, 1,2-Propylenoxid, 1 ,2- oder 2,3-Butylenoxid, Tetrahydrofuran oder Mischungen davon sind, eventuell polymerisiert mit Hilfe eines Startermoleküls mit zwei oder mehreren aktiven Wasserstoffatomen wie beispielsweise Wasser, Ammoniak oder Verbindungen mit mehreren OH- oder NH-Gruppen wie beispielsweise 1 ,2-Ethandiol, 1,2- und 1 ,3-Propandiol, Neopentylglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, die isomeren Dipropylenglykole und Tripropylenglykole, die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole, Octandiole, Nonandiole, Decandiole, Undecandiole, 1,3- und 1,4-Cyclohexandimethanol, Bisphenol A, hydriertes Bisphenol A, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,1 ,1-Trimethylolpropan, Glycerin, Anilin sowie Mischungen der vorgenannten Verbindungen. Eingesetzt werden können sowohl Polyoxyalkylenpolyole, die einen niedrigen Ungesättigtheits- grad aufweisen (gemessen nach ASTM D-2849-69 und angegeben in Milli- equivalent Ungesättigtheit pro Gramm Polyol (mEq/g)), hergestellt beispielsweise mit Hilfe von sogenannten Double Metal Cyanide Complex Katalysa- toren (DMC-Katalysatoren), als auch Polyoxyalkylenpolyole mit einem höheren Ungesättigtheitsgrad, hergestellt beispielsweise mit Hilfe von anionischen Katalysatoren wie NaOH, KOH oder Alkalialkoholaten. Besonders geeignet sind Polyoxyalkylendiole oder Polyoxyalkylentriole, insbesondere Polyoxypropylendiole oder Polyoxypropylentriole. Speziell geeignet sind Polyoxyalkylendiole oder Polyoxyalkylentriole mit einem Ungesättigtheitsgrad tiefer als 0.02 mEq/g und mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1'000 bis 30OOO g/mol, sowie Polyoxypropylendiole und -triole mit einem Molekulargewicht von 400 bis 8O00 g/mol. Unter „Molekulargewicht" oder „Molgewicht" versteht man im vorliegenden Dokument stets das Molekulargewichtsmittel Mn.
Ebenfalls besonders geeignet sind sogenannte „EO-endcapped" (ethylene oxide-endcapped) Polyoxypropylendiole oder -triole. Letztere sind spezielle Polyoxypropylenpolyoxyethylenpolyole, die beispielsweise dadurch erhalten werden, dass reine Polyoxypropylenpolyole nach Abschluss der Poly- propoxylierung mit Ethylenoxid alkoxyliert werden und dadurch primäre Hydroxylgruppen aufweisen.
- Styrol-Acrylnitril-gepfropfte Polyetherpolyole, wie sie beispielsweise von Bayer unter dem Namen Lupranol geliefert werden. - Polyesterpolyole, hergestellt beispielsweise aus zwei- bis dreiwertigen Alkoholen wie beispielsweise 1,2-Ethandiol, Diethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, Dipropylenglykol, 1 ,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, Neopentyl- glykol, Glycerin, 1,1,1-Trimethylolpropan oder Mischungen der vorgenannten Alkohole mit organischen Dicarbonsauren oder deren Anhydride oder Ester wie beispielsweise Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Sebacin- säure, Dodecandicarbonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsaure und Hexahydrophthalsaure oder Mischungen der vorgenannten Säuren, sowie Polyesteφolyole aus Lactonen wie beispielsweise ε-Caprolacton.
- Polycarbonatpolyole, wie sie durch Umsetzung beispielsweise der oben genannten - zum Aufbau der Polyesterpolyole eingesetzten - Alkohole mit Dialkylcarbonaten, Diarylcarbonaten oder Phosgen zugänglich sind.
- Polyacrylat- und Polymethacrylatpolyole. - Polyhydroxyterminierte Polybutadienpolyole, wie beispielsweise solche, die durch Polymerisation von 1 ,3-Butadien und Allylalkohol hergestellt werden.
- Polyhydroxyterminierte Acrylonitril/Polybutadien-Copolymere, wie sie beispielsweise aus Epoxiden oder Aminoalkoholen und carboxylterminierten Acrylonitril/Polybutadien-Copolymeren (kommerziell erhältlich unter dem Namen Hycar® CTBN von Hanse Chemie) hergestellt werden können.
Diese genannten Polyole weisen ein mittleres Molekulargewicht von 250 bis 30O00 g/mol, insbesondere von 1O00 bis 30*000 g/mol, und eine mittlere OH- Funktionalität im Bereich von 1.6 bis 3 auf. Zusätzlich zu diesen genannten Polyolen können niedrigmolekulare zwei- oder mehrwertige Alkohole wie beispielsweise 1 ,2-Ethandiol, 1 ,2- und 1 ,3-
Propandiol, Neopentylglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, die isomeren Dipropylenglykole und Tripropylenglykole, die isomeren Butandiole, Pen- tandiole, Hexandiole, Heptandiole, Octandiole, Nonandiole, Decandiole, Unde- candiole, 1,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A, dimere Fettalkohole, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,1,1-Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Zuckeralkohole und andere höherwertige Alkohole, niedrig- molekulare Alkoxylierungsprodukte der vorgenannten zwei- und mehrwertigen Alkohole sowie Mischungen der vorgenannten Alkohole bei der Herstellung des Polyurethanpolymers mitverwendet werden. Als Polyisocyanate für die Herstellung eines solchen Isocyanatgruppen enthaltenden Polyurethanpolymers werden handelsübliche Polyisocyanate verwendet. Als Beispiele seien die folgenden, in der Polyurethanchemie bestens bekannten Polyisocyanate erwähnt:
2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) und beliebige Gemische dieser Isomeren, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), die stellungsisomeren Diphenyl- methandiisocyanate, 1,3- und 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 2,3,5,6-Tetramethyl- 1 ,4-diisocyanatobenzol, 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), 2-Methylpenta- methylen-1 ,5-diisocyanat, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethyl-1 ,6-hexamethylen- diisocyanat (TMDI), 1,12-Dodecamethylendiisocyanat, Cyclohexan-1 ,3- und - 1 ,4-diisocyanat und beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-lsocyanato-3,3,5- trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (=lsophorondiisocyanat oder IPDI), Perhydro-2,4'- und -4,4'-diphenylmethandiisocyanat (HMDI), 1 ,4-Diisocyanato- 2,2,6-trimethylcyclohexan (TMCDI), m- und p-Xylylendiisocyanat (XDI), 1 ,3- und 1 ,4-Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 1 ,3- und 1 ,4-Bis- (isocyanatomethyl)-cyclohexan, sowie Oligomere und Polymere der vorgenannten Isocyanate, sowie beliebige Mischungen der vorgenannten Isocyanate. Besonders bevorzugt sind MDI, TDI, HDI und IPDI sowie deren Mischungen. Am meisten bevorzugt sind MDI und TDI sowie deren Mischungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Isocyanatgruppen enthaltende Polyurethanpolymer blockiert. Die Blockierung erfolgt dabei durch die Umsetzung des Isocyanatgruppen enthaltenden Polyurethanpolymers mit einem Blockierungsmittel. Diese Umsetzung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass das Isocyanatgruppen enthaltende Polyurethanpolymer im stöchio- metrischen Verhältnis, bezogen auf den Gehalt an Isocyanatgruppen, mit dem Blockierungsmittel versetzt und bei einer Temperatur von 20 bis 120 °C solange zur Reaktion gebracht wird, bis annähernd keine freien Isocyanatgruppen mehr nachweisbar sind. Falls gewünscht, kann ein Katalysator mitverwendet werden, beispielsweise eine Zinn- oder eine Bismut-Verbindung. Beispiele für geeignete Blockierungsmittel sind Phenole wie Phenol, Kresol, Xylenol, p-Ethylphenol, o-lsopropylphenol, p-tert-Butylphenol, p-tert- Octylphenol, Nonylphenol, Dodecylphenol, Thymol, p-Naphthol, p-Nitrophenol, p-Chlorophenol, 2-Pyridinol; Phenolgruppen-haltige Kohlenwasserstoff-Harze wie Cumaron-Inden-Harze, Petroleumharze, Terpenharze; Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, 2-Butanol, Isobutanol, Ethylenglykol, Ethylenglykol-methylether (Methyl-Cellosolve®), Ethylenglykol- butylether (Butyl-Cellosolve®), Ethylenglykol-phenylether (Phenyl-Cellosolve®), Diethylenglykol-monomethylether (Methyl-Carbitol®), Diethylenglykol- monobutylether (Butyl-Carbitol®), Benzylalkohol, Furfurylalkohol, Cydohexanol; 1 ,3-Dicarbonylverbindungen wie Dimethylmalonat, Diethylmalonat, Diethyl- methylmalonat, Ethylacetoacetat, 2,4-Pentandion; Mercaptane wie Butylmercaptan, Hexylmercaptan, Dodecylmercaptan, Thiophenol, 2- Mercaptopyridin; Carbonsäureamide wie Acetamid, Acetanilid, Acetanisid, Benzamid; Carbonsäureimide wie Succinimid, Maleimid; Amine wie Diisopropylamin, Dicyclohexylamin, N-tert.Butyl-N-benzylamin, 2,6- Dimethylpiperidin, Diphenylamin, Phenylnaphthylamin, Anilin, 9H-Carbazol; Stickstoff-Heterocyclen wie Imidazol, 2-Methylimidazol, 2-Ethylimidazol, Benzimidazol, Pyrazol, 3,5-Dimethylpyrazol, 1 ,2,4-Triazol, Benzotriazol; Harnstoffe wie Harnstoff, Thioharnstoff, lmidazolidin-2-on; Aldoxime wie Formaldoxim, Acetaldoxim; Ketoxime wie Methylethylketoxim, Methyliso- propylketoxim, Methylisobutylketoxim, Methylamylketoxim, Oiisopropylketoxim, Cyclohexanonoxim; Lactame wie ε-Caprolactam, Ö-Valerolactam, y- Butyrolactam, ß-Propiolactam; Imine wie Ethylenimin; N-Hydroxysuccinimid; 2- Benzoxazolon; 1 ,3-Benzoxazin-2,4-dion; Bisulfite wie Natriumbisulfit,
Kaliumbisulfit; sowie weitere Blockierungsmittel, wie sie in den beiden Review- Artikeln von D.A. Wicks und Z.W. Wicks, Jr., „Blocked Isocyanates", erschienen in Progress in Organic Coatings 36 (1999), 148-172 und Progress in Organic Coatings 41 (2001), 1-83, genannt sind. Als Blockierungsmittel bevorzugt sind Phenole, Kohlenwasserstoffharze, Alkohole, Oxime, Stickstoff- Heterocyclen, 1 ,3-Dicarbonylverbindungen, Amine und Lactame. Besonders bevorzugt sind Methylethylketoxim, Methylisobutylketoxim, Pyrazol, 3,5- Dimethylpyrazol, 1,2,4-Triazol, Benzotriazol, Dimethylmalonat, Diethylmalonat, Diisopropylamin, Dicyclohexylamin, N-tert.Butyl-N-benzylamin sowie ε- Caprolactam.
Die Polyurethanzusammensetzung enthält als Härter B einen Härter, der gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen enthält und der in blockierter Form vorliegt, wobei die Blockierung chemischer oder physikalischer Natur sein kann. Beispiele für geeignete chemisch blockierte Härter sind über eine Komplexbindung an Metalle gebundene Polyamine, im besonderen Komplexverbindungen von Methylendianilin (MDA) und Natriumchlorid. Solche Komplexverbindungen werden üblicherweise mit der Bruttoformel (MDA)3 NaCI beschrieben. Ein geeigneter Typ ist als Dispersion in Diethylhexylphthalat unter dem Handelsnamen Caytur® 21 von Crompton Chemical erhältlich. Der Komplex zersetzt sich beim Erwärmen auf 80-160 °C mit bei höherer Temperatur zunehmender Geschwindigkeit, wodurch Methylendianilin als aktiven Härter freigesetzt wird. Beispiele für physikalisch blockierte Härter sind mikroverkapselte Härter. Zur Verwendung als Härter in mikroverkapselter Form insbesondere geeignet sind zwei- oder mehrwertige Alkohole wie 1 ,2- Ethandiol, 1 ,2- und 1,3-Propandiol, Neopentylglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, die isomeren Dipropylenglykole und Tripropylenglykole, die isomeren Butandiole, Pentandiole, Hexandiole, Heptandiole, Octandiole, Nonandiole, Decandiole, Undecandiole, 1 ,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol, hydriertes Bisphenol A, dimere Fettalkohole, 1,1,1-Trimethylolethan, 1,1,1- Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Zuckeralkohole, niedrigmolekulare Alkoxylierungsprodukte der vorgenannten zwei- und mehrwertigen Alkohole; kurzkettige Polyesteφolyole wie Terephthalsaurebisglykolester; aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Aminoalkohole wie Ethanolamin, Propanolamin, Butanolamin, N-Methylethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin; Hydrazide von Dicarbonsauren; aliphatische Polyamine wie Ethylendiamin, 1,2- und 1,3-Propandiamin, 2-Methyl-1 ,2-propandiamin, 2,2- Dimethyl-1,3-propandiamin, 1,3- und 1,4-Butandiamin, 1,3- und 1,5- Pentandiamin, 1,6-Hexamethylendiamin, 2,2,4- und 2,4,4-Tri- methylhexamethylendiamin und Mischungen davon, 1,7-Heptandiamin, 1,8- Octandiamin, 4-Aminomethyl-1 ,8-octandiamin, 1 ,9-Nonandiamin, 1,10-Decan- diamin, 1,11-Undecandiamin, 1,12-Dodecandiamin, Methyl-bis-(3-amino- propyl)amin, 1 ,5-Diamino-2-methylpentan (MPMD), 1,3-Diaminopentan (DAMP), 2,5-Dimethyl-1,6-hexamethylendiamin, Dimerfettsäurediamine; cyclo- aliphatische Polyamine wie 1,2-, 1,3- und 1,4-Diaminocyclohexan, Bis-(4- aminocyclohexyl)-methan, Bis-(4-amino-3-methylcyclohexyl)-methan, Bis-(4- amino-3-ethylcyclohexyl)-methan, Bis-(4-amino-3,5-dimethylcyclohexyl)- methan, 1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan (= Isophorondiamin oder IPDA), 2- und 4-Methyl-1 ,3-diaminocyclohexan und Mischungen davon, 1,3- und 1,4-Bis-(aminomethyl)cyclohexan, 1-Cyclohexylamino-3-aminopropan, 2,5(2,6)-Bis-(aminomethyl)-bicyclo[2.2.1]heρtan (NBDA, hergestellt von Mitsui Chemicals), 3(4),8(9)-Bis-(aminomethyl)-tricyclo[5.2.1.02,6]decan, 1 ,4-Diamino- 2,2,6-trimethylcyclohexan (TMCDA), 3,9-Bis-(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxa- spiro[5.5]undecan, 1 ,3- und 1 ,4-Xylylendiamin; Ethergruppen-haltige aliphatische Polyamine wie Bis-(2-aminoethyl)ether, 4,7-Dioxadecan-1 ,10- diamin, 4,9-Dioxadodecan-1 ,12-diamin und höhere Oligomere davon, Polyoxyalkylen-Polyamine mit theoretisch zwei oder drei Aminogruppen, erhältlich beispielsweise unter dem Namen Jeffamine® (hergestellt von Huntsman Chemicals); aromatische Polyamine wie Methylendianilin, Diamino- diphenylether, Diaminodiphenylsulfon, die isomeren Phenylendiamine, Amino- diphenylamin. Bevorzugt sind die genannten aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Polyamine. Die Mikroverkapselung dieser Härter kann nach einem der gängigen Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise mittels Sprühtrocknung, Grenzflächenpolymerisation, Koazervation, Tauch- oder Zentrifugenverfahren, Wirbelbettverfahren, Vakuum-Verkapselung, elektrostatische Mikroverkapselung. Die so erhaltenen Mikrokapseln haben eine Partikelgrösse von 0.1 bis 100 Mikrometern, bevorzugt 0.3 bis 50 Mikrometern. Die Grosse der Mikrokapseln ist so bemessen, dass sie sich beim Erhitzen einerseits effektiv öffnen, und andererseits nach der Aushärtung eine optimale Homogenität und damit Kohäsionsfestigkeit des Klebstoffs erhalten wird. Sie dürfen weiterhin keinen schädlichen Einfluss auf die Adhäsionseigenschaften des Klebstoffs ausüben. Als Material für die Kapselhülle kommen Polymere in Betracht, die im zu verkapselnden Härter unlöslich sind und einen Schmelzpunkt von 40 bis 200 °C aufweisen. Beispiele für geeignete Polymere sind Kohlenwasserstoff-Wachse, Polyethylenwachse, Wachsester, Polyester, Polyamide, Polyacrylate, Polymethacrylate oder Mischungen mehrerer solcher Polymeren.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen in der Polyurethanzusammen- sβtzung sowohl das Isocyanatgruppen enthaltende Polyurethanpolymer als auch der Härter in blockierter Form vor.
in einer zweiten Ausführungsform ist der einkomponentige Reaktionsklebstoff eine Acrylatzusammensetzung. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Polyreaktionen eingehendes Harz A mindestens ein zwei- oder mehrwertiges Acryl- oder Methacrylgruppen enthaltendes Monomer sowie mindestens ein monofunktionelles Acryl- oder Methacrylgruppen enthaltendes Monomer enthält. Beispiele für geeignete zwei- oder mehrwertige Acryl- oder Methacrylgruppen enthaltende Monomere sind Acrylate und Methacrylate von aliphatischen Polyetheφolyurethanen und Polyesteφolyurethanen, Polyethem, Polyestern, Novolaken, zwei- und mehrwertigen aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Alkoholen, Glykolen und Phenolen. Beispiele für monofunktionelle Acryl- oder Methacrylgruppen enthaltende Monomere sind Methylacrylat und -methacrylat, Ethylacrylat und -methacrylat, Hexylacrylat und -methacrylat, Dodecylacrylat und -methacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat und - methacrylat, sowie hydroxylgruppenhaltige Acrylate und Methacrylate wie 2- Hydroxyethylacrylat und -methacrylat und 2-Hydroxypropylacrylat und - methacrylat. Als Härter B enthält die Acrylatzusammensetzung einen die Polymerisation der Acrylat- oder Methacrylatmonomere auslösenden thermischen Initiator, der in blockierter Form vorliegt. Beispiele für geeignete thermische Initiatoren sind Diacylperoxide wie Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, und Decanoylperoxid; Peroxydicarbonate wie Dipropylperoxydicarbonat; Peroxyoxalate wie Di- tert.butylperoxyoxalat; Hyponitrite wie Di-tert.butylhyponitrit. Bevorzugt ist Benzoylperoxid. Der blockierte thermische Initiator, insbesondere Benzoylperoxid, liegt bevorzugt in mikroverkapselter Form vor. Die Herstellung von mikroverkapselten organischen Peroxiden wird beispielsweise beschrieben in EP 0 730493 B1.
In einer dritten Ausführungsform ist der einkomponentige Reaktionsklebstoff eine Epoxidzusammensetzung. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Polyreaktionen eingehendes Harz A mindestens ein Polyepoxid enthält. Beispiele für geeignete Polyepoxide sind Diglycidyl- oder Polyglycidylether von mehrwertigen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Alkoholen, Polyalkylenglykolen, Phenolen wie Bisphenol-A oder von Kondensationsprodukten von Phenolen mit Formaldehyd, die unter sauren Bedingungen erhalten werden, wie Phenolnovolake und Kresolnovolake; Polyglycidylester von mehrwertigen Carbonsäuren; sowie N-Glycidyl-Derivate von Aminen, Amiden und heterocyclischen Stickstoffbasen. Glycidylisierte Novolake, Hydantoine, Aminophenole, Bisphenole oder aromatische Diamine sind bevorzugt.
Als Härter B enthält die Epoxidzusammensetzung einen Härter, der gegenüber Epoxiden reaktive Gruppen enthält und der in blockierter Form vorliegt. Beispiele für geeignete Härter sind Amine wie aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder araliphatische, bevorzugt primäre oder sekundäre, Amine und Polyamine; Addukte und Polyalkoxylierungsprodukte von Polyaminen; aminterminierte Polyalkylenglykole; Addukte von Monophenolen oder Polyphenolen mit Polyamiden; Polyamide, besonders solche, die sich ableiten von aliphatischen Polyaminen und dimerisierten oder trimerisierten Fettsäuren; Polysulfide; Anilinformaldehyde; mehrwertige Phenole; mehrwertige Carbonsäuren und ihre Anhydride. Polyamine und Polyaminoamide sind bevorzugte Härter.
Der einkomponentige Reaktionsklebstoff enthält weiterhin mindestens einen Typ von Nanopartikeln C mit ferromagnetischen, ferrimagnetischen, super- paramagnetischen oder piezoelektrischen Eigenschaften. Der Begriff „Nanopartikel" bezeichet im vorliegenden Dokument kristalline Strukturen aufweisende Teilchen mit einer mittleren Teilchengrosse bzw. -durchmesser von weniger als 500 nm, insbesondere weniger als 200 nm, bevorzugt weniger als 50 nm und besonders bevorzugt zwischen 3 und 30 nm. Insbesondere für die Ausnützung von Eigenschaften, wie sie durch Superparamagnetismus erhalten werden, soll die Teilchengrosse 30 nm nicht bedeutend überschreiten. Die Nanopartikel werden durch elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Wechselfelder gezielt angeregt, wodurch sich ihre Umgebung, die Matrix des Reaktionsklebstoffs, durch Energieübertragung lokal stark erwärmt. Für die Anwendung elektrischer Wechselfelder eignen sich Nanopartikel aus piezoelektrischen Stoffen, beispielsweise Quarz, Turmalin, Bariumtitanat, Lithiumsulfat, Natriumtartrat, Kaliumtartrat, Seignette-Salz, Ethylendiamintartrat, Bleititanat, Bleizirkonat, Blei-Zirkonium-Titanate, Blei- Zirkonium-Lanthan-Titanate oder Ferroelektrika mit Perowskitstruktur. Für die Anwendung magnetischer Wechselfelder eignen sich Nanopartikel aus Substanzen mit ferrimagnetischen, ferromagnetischen oder supeφaramagne- tischen Eigenschaften, insbesondere die Metalle Aluminium, Eisen, Cobalt, Nickel und Legierungen dieser Metalle, sowie Metalloxide vom Typ Maghemit (γ-Fe2O3), Magnetit (FeO Fe2O3) und insbesondere Eisenmischoxide, sogenannte Ferrite, der allgemeinen Formel M"θ Fe2θ3, wobei M für eines oder mehrere Metalle aus der Gruppe umfassend Mangan, Zink, Kupfer, Cobalt, Nickel, Magnesium, Calcium oder Cadmium steht. Solche Ferrite besitzen eine über den Mischmetallgehalt in einem breiten Bereich einstellbare Curie-Temperatur. Die Curie-Temperatur ist die maximale Temperatur, auf die eine magnetische Substanz durch Anlegen eines magnetischen oder elektromagnetischen Wechselfeldes erwärmt werden kann, und entspricht damit einem intrinsischen Ueberhitzungsschutz. Bevorzugt liegt die Curie- Temperatur im Bereich von 100 bis 200 °C.
Insbesondere geeignet sind superparamagnetische Nanopartikel mit einer engen Teilchengrössenverteilung von 6 bis 15 nm, welche sich dadurch auszeichnen, dass sie keine Hysterese und keine Remanenz aufweisen. Dies führt zu deutlich effektiveren Energieeintragungs- und Erwärmungsraten der Partikel und der sie umgebenden Klebstoffmatrix. Um eine gute Dispergierbarkeit der Nanopartikel in der Klebstoffmatrix zu gewährleisten sowie ein Agglomerieren oder Zusammenwachsen der Nanopartikel während der Lagerung des Klebstoffs zu verhindern, sind die eingesetzten Nanopartikel C vorzugsweise oberflächenmodifiziert oder -beschichtet, oder sind umschlossen von einer nichtmagnetischen, dispergierbaren Matrix, vorzugsweise pyrogenen Oxiden von Silicium, Aluminium, Titan, Zirkon oder Magnesium. Die Herstellung geeigneter oberflächenmodifizerter Nanopartikel ist beispielsweise beschrieben in WO 03/54102. Die Herstellung von geeigneten, von pyrogenen Oxiden umschlossenen Nanopartikeln ist beispielsweise beschrieben in EP 1 284485. Die Nanopartikel sind im Reaktionsklebstoff in einer Menge von 0.1 bis 5 Gewichts-%, bevorzugt 0.3 bis 3 Gewichts-%, besonders bevorzugt 0.5 bis 2 Gewichts-%, bezogen auf den gesamten Klebstoff, enthalten.
Der einkomponentige Reaktionsklebstoff enthält weiterhin mindestens ein Additiv D. Als geeignete Additive kommen beispielsweise die folgenden Hilfsund Zusatzmittel in Betracht:
Weichmacher, beispielsweise Ester organischer Carbonsäuren oder deren Anhydride, Phthalate, beispielsweise Dioctylphthalat oder Diisodecylphthalat, Adipate, zum Beispiel Dioctyladipat, Sebacate, organische Phosphor- und Sulfonsäureester, Polybutene und andere, mit Isocyanaten nicht reagierende Verbindungen; Reaktiwerdünner und Vemetzer, beispielsweise mehrwertige Alkohole, Polyamine, Polyaldimine, Polyketimine oder aliphatische Isocyanate, beispielsweise 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethyl-1,6- hexamethylendiisocyanat, 1,12-Dodecamethylendiisocyanat, Cyclohexan-1 ,3- und 1 ,4-diisocyanat und beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-lsocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (=lsophorondiisocyanat oder IPDI), Perhydro-2,4'- und -4,4'-diphenylmβthandiisocyanat, 1,3- und 1,4- Tetramethylxylylendiisocyanat, Isocyanurate dieser Isocyanate, Oligomere und Polymere dieser Isocyanate sowie ihre Addukte mit Polyolen; anorganische und organische Füllstoffe, zum Beispiel gemahlene oder gefällte Calciumcarbonate, welche gegebenenfalls mit Stearaten beschichtet sind, insbesondere feinteiliges beschichtetes Calciumcarbonat, Russe, Kaoline, Aluminiumoxide, Kieselsäuren und PVC-Pulver oder Hohlkugeln; Fasern, beispielsweise aus Polyethylen; Pigmente; Katalysatoren für die Reaktion der Isocyanatgruppen, beispielsweise Organozinnverbindungen wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dioctylzinndicarboxylat, Dibutylzinn- dichlorid, Dibutyizinndiacetylacetonat, Alkylzinnthioester, Bismut-organische Verbindungen oder Bismut-Komplexe, tertiäre Amine wie beispielsweise 2,2'- Dimorpholinodiethylether; Polyaldimine, Polyketimine oder Polyoxazolidine; Katalysatoren für die Hydrolyse von Aldimin-, Ketimin- und Oxazolidingruppen, beispielsweise organische Carbonsäuren wie Benzoesäure oder Salicylsäure, organische Carbonsäureanhydride wie Phthalsaureanhydrid oder Hexahydro- phthalsäureanhydrid, Silylester organischer Carbonsäuren, organische Sulfonsäuren wie p-Toluolsulfonsäure oder 4-Dodecylbenzolsuifonsäure, oder andere organische oder anorganische Säuren, oder Mischungen der vorgenannten Säuren; Katalysatoren für die Reaktion der Epoxidgruppen, wie beispielsweise Salicylsäure, Dicyandiamid, tertiäre Amine oder quatemäre Ammoniumverbindungen, Mannich-Basen, Imidazole sowie Bortrifluorid oder seine Komplexe mit organischen Verbindungen wie Ethern und Amine, gegebenenfalls in blockierter Form; Katalysatoren zur Beschleunigung der Acrylatpolymerisation, beispielsweise tertiäre Amine wie N.N-Dimethylanilin, N,N-Dimethyl-p-toluidin, N,N-Dimethylbenzylamin und N-Alkylmoφholin, Thiohamstoffe wie 1 ,3-Diethylthioharnstoff, oder Komplexe oder Salze von Nickel, Kobalt und Kupfer, sowie Kombinationen dieser Katalysatoren; Rheologie-Modifizierer wie beispielsweise Verdickungs- oder Thixotropier- mittel, zum Beispiel Harnstoffverbindungen, Polyamidwachse, Bentonite oder pyrogene Kieselsäuren; Haftvermittler, insbesondere Silane wie Alkylsilane, Epoxyalkylsilane, Vinylsilane, Aldiminoalkylsilane, Methacryloxyalkylsilane und Isocyanatoalkylsilane, sowie oligomere Formen dieser Silane; Wachse; Trocknungsmittel, beispielsweise p-Tosylisocyanat und andere reaktive Isocyanate, Orthoameisensäureester, Calciumoxid oder Molekularsiebe; Stabilisatoren gegen Wärme, Licht- und UV-Strahlung; flammhemmendβ Substanzen; oberflächenaktive Substanzen, beispielsweise Netzmittel, Verlaufsmittel, Entlüftungsmittel oder Entschäumer; Fungizide oder das Pilzwachstum hemmende Substanzen; sowie weitere, in Reaktionsklebstoffen üblicherweise eingesetzte Substanzen. Dem Fachmann ist klar, welche Hilfs- und Zusatzstoffe für die jeweilige Ausführungsform des Reaktionsklebstoffs geeignet sind.
Solche einkomponentigen Klebstoffe sind einfach in der Anwendung. Aufgrund der Blockierung von Harz und/oder Härter sind sie äusserst lagerstabil. In den bevorzugten Ausführungsformen sind sie aufgrund der Blockierung von Harz A und/oder Härter B nicht anfällig auf Feuchtigkeit. Unter dem Einfluss von elektrischen, magnetischen und/oder elektromagnetischen Wechselfeldern härten sie rasch aus. Sie weisen gute mechanischen Festigkeiten auf, wobei diese Eigenschaften in einem weiten Bereich einstellbar sind.
Beispiele für reaktive Klebstoffe: Zweikomponentige Systeme
Bei zweikomponentigen Systemen muss die eine Komponente von der anderen getrennt aufbewahrt werden und bei der Applikation gezielt freigesetzt werden. Der Reaktionsklebstoff besteht dabei aus einem Harz und einem Härter, wobei beide Komponenten durch eine Membran getrennt werden. Diese Membran muss bei der Applikation, vorzugsweise mechanisch, zerstört werden. Verschiedenen Verfahren zur Trennung der beiden Komponenten durch eine Membran können zur Anwendung gelangen: a) Mikroverkapselung einer Komponente, b) jede Komponente ist separat in einem Schaumstoff oder Vlies absorbiert und gegebenenfalls durch eine Membran getrennt, c) jede Komponente ist in einem Kissen aus einer dünnen Kunststofffolie eingeschlossen.
In Fig 3 ist ein erfindungsgemässes Befestigungsmittel 1 dargestellt, welches zusätzlich Berstmittel 7, hier Spitzen, aufweist. Falls die Komponenten wie in Fig. 4 dargestellt in Behältern 8, insbesondere Kissen aus einer dünnen Folie, oder wie in Fig. 5 dargestellt in saugfähigen Materialien wie Vlies oder Schaumstoff, welche gegebenenfalls durch eine Membran 10 getrennt sind, aufbewahrt werden, können diese Komponenten durch die Berstmittel freigesetzt werden. Dies ist hier als mechanische Zerstörung durch die Spitzen dargestellt, die bei der Applikation die Membranen durchlöchern. Die Freisetzung der Komponenten kann jedoch auch durch beliebige andere Mittel erfolgen.
Für eine gute Durchmischung der Komponenten ist eine Viskosität < 7000 mPa-s notwendig. Die Viskosität kann durch eine Temperaturerhöhung eingestellt werden. Diese Temperaturerhöhung kann beispielsweise durch Eintrag von Mikrowellen oder Induktion erfolgen, die Energieabsoφtion kann durch absorbierende Partikel in der Klebstoffformulierung, wie elektrisch leitende Partikel oder nano- bzw mikroskalige Ferrite, verbessert werden, wie es auch oben bei den Beispielen für die einkomponentigen Systeme beschrieben ist.
Die als getrennte Komponenten vorliegenden lagerstabilen Reaktionsklebstoffe können beispielsweise basieren auf:
1 ) Epoxidharzen und Härtern
Als Epoxidharz können hier beliebige Epoxidharze verwendet werden; bevorzugt enthält das Epoxidharz mindestens 2 Epoxidgruppen im Molekül. Geeignete Epoxidharze sind insbesondere solche mit mehr als einer Epoxid- gruppe, ß-Methylglycidylgruppe oder 2,3-Epoxycyclopentylgruppe, die an ein Heteroatom, wie z.B. Schwefel, bevorzugt aber an Sauerstoff oder Stickstoff, gebunden sind, insbesondere Bis(2,3 epoxycyclopentyl)ether, Diglycidyl- oder Polyglycidylether von mehrwertigen aliphatischen oder aromatischen Alkoholen wie Butan-1 ,4-diol, oder Polyalkylenglykolen wie Polypropylenglykol; Diglycidyl- oder Polyglycidylether von cycloaliphatischen Polyolen wie 2,2-Bis(4-hydroxy- cyclohexyl)propan; Diglycidyl- oder Polyglycidylether von mehrwertigen Phenolen wie Resorcinol, Bis(p-hydroxyphenyl)methan, 2,2-Bis(p-hydroxy- phenyl)propan (Bisphenol-A), 2,2-Bis(4,-hydroxy-3,,5'-dibromophenyl)propan und 1,1,2,2-Tetrakis(p-hydroxyphenyl)ethan, oder von Kondensations- Produkten von Phenolen mit Formaldehyd, die unter sauren Bedingungen erhalten werden, wie Phenolnovolake und Kresolnovolake, sowie die Di(ß- methylglycidyl)- oder Poly(ß-methylglycidyl)ether der erwähnten mehrwertigen Alkohole oder Phenole. Ausserdem geeignet sind Polyglycidylester von mehrwertigen Carbonsäuren wie Phthalsaure, Terephthalsaure, Tetrahydro- phthalsäure und Hexahydrophthalsaure, die N-Glycidyl-Derivate von Aminen, Amiden und heterocyclischen Stickstoffbasen wie N.N-Diglycidylanilin, N,N- Diglycidyltoluidin, N,N,O-Triglycidyl-p-aminophenol, N,N,N',N'-Tetraglycidyl- bis(p-aminophenyl)methan und Triglycidylisocyanurat.
Glycidylisierte Novolake, Hydantoine, Aminophenole, Bisphenole oder aromatische Diamine sind eine bevorzugte Gruppe von Epoxidharzen. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten als Harz auch einen glycidylisierten Kresolnovolak, Bisphenol-A-diglycidylether oder einen Bisphenol-A-diglycidylether, der beispielsweise mit Bisphenol-A, dimeren Fettsäuren oder einem Gemisch davon vorverlängert ist, sowie deren Mischungen mit aliphatischen Diglyddylethem.
Mögliche Epoxidhärter sind saure oder basische Verbindungen. Beispiele geeigneter Härter sind Amine wie aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder araliphatische, bevorzugt primäre oder sekundäre, Amine wie z.B. Ethylendiamin, Hexamethylendiamin, Trimethylhexamethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, N,N-Dimethyl- propylen-1 ,3-diamin, N,N-Diethylpropylen-1 ,3-diamin, 2,2-Bis(4'-aminocyclo- hexyl)propan, 3,5,5-Trimethyl-3-(aminomethyl)cyclohexylamin (Isophoron- diamin), m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, Bis(4-aminophenyl)methan, Bis(4-aminophenyl)sulfon und m-Xylylendiamin; Addukte von Polyalkylen- polyaminen, z.B. Diethylentriamin oder Triethylentetramin mit Acrylnitril oder Monoepoxiden wie z.B. Ethylenoxid oder Propylenoxid; aminterminierte Polyalkylenglykole, z.B. erhältlich unter dem Namen JEFFAMINE® (Huntsman); Addukte von Polyaminen, wie Diethylentriamin oder Triethylentetramin, mit Polyepoxiden, wie Bisphenol-A diglycidylether, hergestellt mit einem Ueberschuss an diesen Polyaminen; Addukte von Monophenolen oder Polyphenolen mit Polyamiden; Polyamide, besonders solche, die sich ableiten von aliphatischen Polyaminen wie z.B. Diethylentriamin oder Triethylentetramin, und dimerisierten oder trimerisierten Fettsäuren (z.B. Versamide® aus dimerisierter Linolsäure); Polysulfide, z.B. erhältlich unter den Namen THIOKOL®; Anilinformaldehyde; mehrwertige Phenole, z.B. Resorcinol, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan oder Phenolformaldehydharze (Novolake); mehrwertige Carbonsäuren und ihre Anhydride, z.B. Phthalsaureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthal- säureanhydrid, 4-Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, 3,6-Endomethylen- tetrahydrophthalsäureanhydrid, 4-Methyl-3,6-endomethylen-4-tetrahydro- phthalsäureanhydrid (Methylnadic Anhydrid), Bernsteinsäureanhydrid, Adipinsäureanhydrid, Trimethyladipinsäureanhydrid, Sebacinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Dodecylbemsteinsäureanhydrid, Pyromellitsäure- dianhydrid, Trimellitsäureanhydrid, Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid oder Mischungen von Anhydriden. Amine und Polyaminoamide sind bevorzugte Härter.
Die Zusammensetzung kann auch Beschleuniger oder Härtungskatalysatoren enthalten. Beispiele sind: tertiäre Amine oder quaternäre Ammonium- Verbindungen, Mannich-Basen wie 2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)phenol, Benzyldimethylamin, 2-Ethyl-4-methylimidazol, Monophenole oder Polyphenole wie Phenol und Bisphenol-A, Salicylsäure, Dicyandiamid, Bortrifluorid und seine Komplexe mit organischen Verbindungen wie Ethern und Aminen, z.B. BF3-Monoethylamin und BF3-Acetoacetanilid, Phosphorsäure sowie Triphenylphosphin. Tertiäre Amine, Mannichbasen und Imidazole sind bevorzugt.
Weiterhin kann das Harz Zähigkeitsverbesserer, wie caboxylterminierte Polybutadiene oder Core Shell Partikel, sowie Thixotropiermittel enthalten, z.B. auf Basis von einem Harnstoffderivat in einem nicht-diffundierenden Trägermaterial. Vorteilhaft enthält dieses Thixotropiermittel ein blockiertes Polyurethanpräpolymer als Trägermaterial. Die Herstellung von solchen Harnstoffderivaten und Trägermaterialien sind im Detail in EP 1 152 019 A1 beschrieben.
2) Polyisocyanaten und Polyol- oder Polyaminhärtern
Geeignete Systeme sind beispielsweise:
- Polyoxyalkylenpolyole, auch Polyetherpolyole genannt, welche das Polymeri- sationsprodukt von Ethylenoxid, 1 ,2-Propylenoxid, 1 ,2- oder 2,3-Butylenoxid,
Tetrahydrofuran oder Mischungen davon sind, gegebenenfalls polymerisiert mit Hilfe eines Startermoleküls mit zwei oder drei aktiven H-Atomen wie beispielsweise Wasser oder Verbindungen mit zwei oder drei OH-Gruppen. Eingesetzt werden können sowohl Polyoxyalkylenpolyole, die einen niedrigen Ungesättigtheitsgrad aufweisen (gemessen nach ASTM D-2849-69 und angegeben in Milliequivalent Ungesättigtheit pro Gramm Polyol (mEq/g)), hergestellt beispielsweise mit Hilfe von sogenannten Double Metal Cyanide Complex Katalysatoren (DMC-Katalysatoren), als auch Polyoxyalkylenpolyole mit einem höheren Ungesättigtheitsgrad, hergestellt beispielsweise mit Hilfe von anionischen Katalysatoren wie NaOH, KOH oder Alkalialkoholaten.
Speziell geeignet sind Polyoxypropylendiole und -triole mit einem Ungesättigtheitsgrad tiefer als 0.02 mEq/g und mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1000 - 30O00 g/mol, Polyoxybutylendiole und -triole, Polyoxypropylendiole und -triole mit einem Molekulargewicht von 400 - 8O00 g/mol, sowie sogenannte „EO-endcapped" (ethylene oxide-endcapped) Polyoxypropylendiole oder -triole. Letztere sind spezielle Polyoxypropylenpolyoxyethylen- polyole, die beispielsweise dadurch erhalten werden, dass reine Polyoxypro- pylenpolyole nach Abschluss der Polypropoxylierung mit Ethylenoxid alkoxyliert werden und dadurch primäre Hydroxylgruppen aufweisen. - Polyhydroxyterminierte Polybutadienpolyole, wie beispielsweise solche, die durch Polymerisation von 1 ,3-Butadien und Allylalkohol hergestellt werden;
- Styrol-Acrylnitril gepfropfte Polyetherpolyole, wie sie beispielsweise von Bayer unter dem Namen Lupranol geliefert werden; - Polyhydroxyterminierte Acrylonitril/Polybutadien-Copolymere, wie sie beispielsweise aus Carboxylterminierten Acrylonitril/Polybutadien-Copolymere (kommerziell erhältlich unter dem Namen Hycar® CTBN von Hanse Chemie) und Epoxiden oder aus Aminoalkoholen hergestellt werden können; - Polyesterpolyole, hergestellt beispielsweise aus zwei- bis dreiwertigen Alkoholen wie beispielsweise 1 ,2-Ethandiol, Diethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentyl- glykol, Glycerin, 1,1,1-Trimethylolpropan oder Mischungen der vorgenannten Alkohole mit organischen Dicarbonsauren oder deren Anhydride oder Ester wie beispielsweise Bernsteinsäure, Glutarsaure, Adipinsaure, Korksäure, Sebacin- säure, Dodecandicarbonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsaure, Isophthalsäure, Terephthalsaure und Hexahydrophthalsaure oder Mischungen der vorgenannten Säuren, sowie Polyesteφolyole aus Lactonen wie beispielsweise ε-Caprolacton; - Polycarbonatpolyole, wie sie durch Umsetzung beispielsweise der oben genannten - zum Aufbau der Polyesterpolyole eingesetzten - Alkohole mit Dialkylcarbonaten, Diarylcarbonaten oder Phosgen zugänglich sind.
Vorteilhaft sind die Isocyanat-reaktiven Polymere di- oder höherfunktioneller Polyole mit OH-Equivalenzgewichten von 600 bis 6000 g/OH-Equivalent, insbesondere von 600 bis 4000 g/OH-Equivalent, vorzugsweise 700 bis 2200 g/OH-Equivalent. Weiterhin vorteilhaft sind die Polyole ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, Polypropylenglykolen, Polyethylenglykol-Polypropylenglykol-Blockcopolymeren, Polybutylenglykolen, hydroxylterminierten Polybutadienen, hydroxylterminierten Polybutadien-co- Acrylnitrilen, hydroxylterminierten synthetischen Kautschuken und Gemischen dieser genannten Polyole.
Im Weiteren können als Isocyanat-reaktive Polymere auch di- oder höherfunktionelle aminterminierte Polyethylenether, Polypropylenether, Polybutylenether, Polybutadiene, Polybutadien/Acrylnitrile (z.B. Hycar® CTBN von Hanse Chemie), sowie weiteren aminterminierte synthetische Kautschuke oder Gemische der genannten Komponenten verwendet werden. Es ist weiterhin möglich, dass Isocyanat-reaktive Polymere auch kettenverlängert sein können, wie sie gemäss dem Fachmann in bekannter Art und Weise aus der Reaktion von Polyaminen, Polyolen und Polyisocyanaten, insbesondere aus Diaminen, Diolen und Diisocyanaten, hergestellt werden können.
Als Isocyanat-reaktive Polymere bevorzugt sind Polyole mit Molekulargewichten zwischen 600 und 6000 g/mol, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, Polypropylenglykolen, Polyethylenglykol- Polypropylenglykol-Blockcopolymeren, Polybutylenglykolen, hydroxyl- terminierte Polybutadiene, hydroxylterminierte Polybutadien-Acrylnitril- Copolymere sowie deren Gemische.
Als Isocyanat-reaktive Polymere sind insbesondere bevorzugt α,ω-Poly- alkylenglykole mit Alkylen- gruppen, die mit Amino-, Thiol- oder, bevorzugt, Hydroxylgruppen terminiert sind. Besonders bevorzugt sind Polypropylenglykol und Polybutylenglykol.
Als Polyisocyanate geeignet sind Diisocyanate, Triisocyanate oder Tetra- isocyanate, insbesondere Di- oder Triisocyanate. Bevorzugt sind Diisocyanate. Als Diisocyanate geeignet sind aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder araliphatische Diisocyanate, insbesondere handelsübliche Produkte wie Methylendiphenyldiisocyanat (MDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Toluoldiisocyanat (TDI), Tolidindiisocyanat (TODI), Isophorondiisocyanat (IPDI), Trimethylhexamethylendiisocyanat (TMDI), 2,5- oder 2,6-Bis-(iso- cyanatomethyl)- bicyclo[2.2.1]heptan, 1 ,5-Naphthalindiisocyanat (NDI), Di- cyclohexylmethyldiisocyanat (Hι2MDI), p-Phenyleπdiisocyanat (PPDI), m- Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), sowie deren Dimere. Bevorzugt sind HDI, IPDI, TMDI, MDI und TDI .
Geeignete Triisocyanate sind insbesondere Trimere oder Biurete von alipha- tischen, cycloaliphatischen, aromatischen oder araliphatischen Diisocyanaten, insbesondere die Isocyanurate und Biurete der im vorherigen Absatz beschriebenen Diisocyanate. Weiterhin geeignet sind an der Oberfläche deaktivierte Partikel von festen Polyisocyanaten, wie sie in R. Blum und H. Schupp, Progress in Organic Coatings (1990) S. 275-288 beschrieben sind.
3) Acrylaten und Methacrylaten und mikroverkapselten radikalischen Initiatoren
Geeignete Systeme sind beispielsweise in der Anmeldung WO 02/070620 A1 sowie in der darin genannten Literatur beschrieben. Sie bestehen aus Methacrylsäureestern wie Methyl methacrylat und Tetrahydrofurfuryl methacrylat sowie aliphatischen Polyurethanacrylaten, mit Acrylsäure umgesetzten Elastomeren wie Polybutadien-acrylniril-copolymeren (Handelsname HYCAR® VTBNX) oder Core-shell Polymeren. Weitere geeignete Systeme, die im wesentlichen aus Mischungen von Methacrylaten mit Elastomeren bestehen, sind beispielsweise in US 3,890,407, US 4,106,971 und US 4,263,419 beschrieben. Als Initiatoren kommen besonders organische Peroxide in Frage, besonders Benzoylperoxid in Kombination mit Katalysatoren wie tertiären Aminen und/oder Komplexen oder Salzen von Übergangsmetallen. Beispiele tertiärer Amine sind N,N-Dimethylbenzylamin und N-Alkylmoφholin. Beispiele für Komplexe oder Salze von Übergangsmetallen sind Komplexe oder Salze von Nickel, Kobalt und Kupfer.
Die Herstellung von mikroverkapselten radikalischen Initiatoren wie Peroxide sind beispielsweise in EP 0 730493 B1 beschrieben.
Anwendung der Befestigungselemente:
Nach Fig. 1 werden die Befestigungselemente 1 in eine Befestigungsvorrichtung 2 eingelegt. Mittels der Befestigungsvorrichtung wird das Befestigungselement 1 gegen den Grundkörper 5, z.B. eine Bauwerksoberfläche aus Glas, Stahl, Beton, usw. gedrückt. Die Befestigungsvorrichtung ist so ausgestaltet, dass der Kelbstoff erwärmt werden kann. Die Art und Weise wie die Erwärmung erfolgt ist dabei abhängig vom Klebstoffsystem und kann beispielsweise durch Induktion, Wärmestrahlung, usw. erfolgen. Im Falle der oben beschriebenen zweikomponentigen Systeme mit durch Membranen 8, 10 getrennten Komponenten, siehe Fig. 4 und 5, werden beim Aufdrücken des Befestigungselementes auf den Grundkörper diese Komponenten mittels der Berstmittel 7 freigesetzt. Durch die Befestigungsvorrichtung wird nun der Klebstoff erwärmt, was zu einer schnellen Aushärtung führt. Diese Erwärmung erfolgt vorteilhafterweise durch Wechselfelder wie Induktion oder Mikrowellen. Im Klebstoff sind dazu wie oben beschrieben Partikel mit ferromagnetischen, ferrimagnetischen, super- paramag netischen oder piezoelektrischen Eigenschaften angeordnet, die sich durch die Strahlung erwärmen. Vorteilhafterweise sind diese Partikel Nanopartikel. Eine rasche Aushärtung ist durch die strahlungsinduzierte Erwärmung des Klebstoffs möglich, ohne dass die Umgebung mit aufgeheizt wird.
Falls durch die Art des gewählten Klebstoffes eine schnelle Aushärtung nicht möglich ist, kann mittels am Befestigungselement 1 angeordneten Haftmitteln 6 eine vorübergehende Haftung am Grundkörper erzeugt werden, bis diese Haftung durch den Klebstoff übernommen wird.
Nachdem genügend Haftung zwischen dem Befestigungsmittel und dem Grundköφer aufgebaut ist, kann die Befestigungsvorrichtung vom Befestigungsmittel abgezogen werden. Nach der Aushärtung, oder wenn eine genügende Haftkraft aufgebaut ist, können weitere Elemente am Befestigungsmittel angebracht werden. Im Baubereich können dies zum Beispiel Deckenelemente, Verglasungen, Isolationen, Leitungen, usw. sein. Der reaktive Klebstoff des Befestigungselementes kann zusätzlich noch durch eine Abdeckung abgedeckt werden, welche vor der Verarbeitung entfernt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Befestigungselement zusätzliche Haftmittel aufweist. Nach Fig. 6 kann auch noch zusätzlich eine Primerschicht oder Haftvermittlungsschicht 11 am Befestigungselement 1 angebracht werden. Eine solche Primer- oder Haftvermittlungsschicht 11 kann auch zwischen dem Befestigungselement 1 und dem Klebstoff 4 und/oder wie dargestellt auf dem Klebstoff angeordnet werden. Allenfalls muss zwischen Klebschicht und Primer- oder Haftvermittlungsschicht ein weiterer Schutzmechanismus angeordnet werden, damit diese Schichten nicht frühzeitig miteinander reagieren.
Um die Schicht 12 zu schützen bis das Befestigungselement 1 verarbeitet wird, wird vorteilhafterweise eine Schutzschicht 12 an der Schicht 11 angeordnet. Diese kann vor der Verwendung des Befestigungselementes 1 abgezogen werden, oder es können analog den Berstmitteln 7 aus Fig. 3 nicht dargestellte Berstmittel verwendet werden.
Als Primer sind insbesondere Primer auf Basis von Isocyanaten, Epoxiden, Acrlyaten oder Silanen geeignet. Speziell gut eignen sich Primer auf Epoxidharzbasis für poröse Untergründe. Typischerweise enthalten derartige Primer Lösungsmittel, insbesondere aromatische Lösungsmittel wie Xylol Toluol oder White Spirit oder Ketone wie Methylethylketon, oder Alkohole wie Methanol oder Ethanol oder Isopropanol. Es ist dem Fachmann klar, dass das Lösungsmittel so auszuwählen ist, dass es nicht mit den im Primer jeweils vorhandenen funktioneilen Gruppen, d.h. Isocyanat, Epoxid oder Silan, reagiert. Weiterhin können Primer typischerweise Füllstoffe, insbesondere Russ, enthalten.
Als Haftvermittlerzusammensetzung sind insbesondere Zusammensetzungen geeignet, welche Silane, Titanate und/oder Zirkonate enthalten. Derartige Silane, Titanate und/oder Zirkonate zeichnen sich dadurch aus, dass sie zumindest eine funktioneile Gruppe aufweisen, welche ans Silizium-, Titan- oder Zirkoniumatom gebunden sind. Weiterhin weisen derartige Silane, Titanate und/oder Zirkonate vorzugsweise mindestens einen organischen Substituenten auf, welche über eine Kohlenstoff-Silizium- oder Kohlenstoff- Titan- oder Kohlenstoff-Zirkonium-Bindung ans Silizium-, Titan- oder Zirkoniumatom gebunden ist. Insbesondere Bevorzugt sind Alkoxysilane, insbesondere Trialkoxysilane, die mindestens einen, bevorzugt einen, organischen Substituenten aufweisen. Haftvermittlerzusammensetzung weisen weiterhin bevorzugt ein Lösungsmittel auf, welches vorzugsweise einen Siedepunkt von kleiner als 100°C aufweisen. Bevorzugte Lösungsmittel sind Alkohole, insbesondere Isopropanol.
Anstelle der mechanischen Berstmittel zur Zerstörung der Membran oder weiterer (Schutz-)Schichten können auch thermische Verfahren verwendet werden, indem in den zu zerstörenden Membranen oder Schichten beispielsweise Ferrite eingebaut werden. Diese ferrite können durch entsprechende elektromagnetische Felder angeregt werden, erhitzen sich und zerstören so die Membran. Die Membranen oder Schichten können auch mittels ihres Tg so eingestellt werden, dass sie leicht schmelzen und so leicht zerstörbar sind.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Bezugszeichenliste
Befestigungselement
Befestigungsvorrichtung
Halterung
Reaktionsklebstoff
Grundköφer
Haftmittel
Berstmittel
Behälter
Saugfähiges Material
Membran
Primer- oder Haftvermittlungsschicht
Schutzschicht

Claims

Patentansprüche
1. Befestigungselement zur Befestigung an einem Grundkörper, insbesondere für Bauwerksoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement aus einer Halterung und einem reaktiven Klebstoff besteht.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Befestigungselement Haftmittel angeordnet sind, mittels derer das Befestigungselement am Grundkörper befestigbar ist.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Klebstoff durch Wechselfelder anregbare Partikel angeordnet sind.
4. Befestigungselement nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein einkomponentiger reaktiver Klebstoff ist, wobei mindestens das Harz oder der Härter blockiert ist und das Harz entweder ein Isocyanatgruppen enthaltendes Polyurethanpolymer oder ein Acryl- oder Methacrylgruppen enthaltendes Monomer oder ein Polyepoxid ist.
5. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz und der Härter blockiert sind, wobei das Harz ein blockierte Isocyanatgruppen enthaltendes Polyurethanpolymer ist.
6. Befestigungselement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der einkomponentige reaktive Klebstoff mindestens ein blockierte Isocyanatgruppen enthaltendes Polyurethanpolymer, mindestens einen blockierten Härter, mindestens einen Typ von Partikeln mit ferromagnetischen, ferrimagnetischen, superparamagnetischen oder piezoelektrischen Eigenschaften und mindestens ein Additiv umfasst.
7. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einkomponentige reaktive Klebstoff mindestens ein Acryl- oder Methacrylgruppen enthaltendes Monomer und mindestens einen blockierten Härter, mindestens einen Typ von Partikeln mit ferromagnetischen, ferrimagnetischen, superparamagnetischen oder piezoelektrischen Eigenschaften und mindestens ein Additiv umfasst.
8. Befestigungselement nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktive Klebstoff ein zweikomponentiger reaktiver Klebstoff ist, wobei die Komponenten vor der Verklebung durch mindestens eine Membran getrennt sind.
9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten mikroverkapselt und / oder in einem saugfähigen Material absorbiert und / oder in einem folienartigen Material veφackt ist.
10. Befestigungselement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweikomponentige reaktive Klebstoff ein Epoxidharzsystem, ein Polyisocyanatsystem und / oder ein Acrylatsystem umfasst.
11. Befestigungselement nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Befestigungselement Berstmittel angeordnet sind, um die Membran aufzubrechen.
12. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktive Klebstoff durch eine Abdeckung abgedeckt wird, welche vor der Verarbeitung entfernbar ist.
13. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Befestigungselement eine Primer- oder Haftvermittlungsschicht (11) angeordnet sind.
14. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primer- oder Haftvermittlungsschicht (11) durch eine Schutzschicht (12) abgedeckt ist.
15. Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement mittels einer Befestigungsvorrichtung an den Grundköφer angedrückt wird, dass durch die Befestigungsvorrichtung Wechselfelder auf den Reaktionsklebstoff einwirken, dass der Klebstoff erwärmt wird und durch die Erwärmung aushärtet
16. Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement mittels eines Haftmittels am Grundkörper gehalten wird, bis der Klebstoff genügend ausgehärtet ist.
17. Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlung am Grundkörper mittels einer Primer- oder Haftvermittlungsschicht (11 ) erfolgt.
18. Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements nach Anspruch 1, 2, 3 und 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement mittels einer Befestigungsvorrichtung an den Grundköφer angedrückt wird, dass die mindestens eine Membran, welche die Komponenten trennt, zerstört wird, dass durch die Befestigungsvorrichtung Wechselfelder auf den Reaktionsklebstoff einwirken, dass der Klebstoff erwärmt wird und durch die Erwärmung aushärtet.
19. Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Membran, welche die Komponenten trennt, mechanisch und/oder thermisch zerstört wird.
20. Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement mittels eines Haftmittels am Grundköφer gehalten wird, bis der Klebstoff genügend ausgehärtet ist.
21. Verfahren zur Befestigung eines Befestigungselements nach einem der Ansprüche 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlung am Grundkorper mittels einer Primer- oder
Haftvermittlungsschicht (11 ) erfolgt.
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