EP2064276A2 - Aqueous silicon dioxide dispersions for sealant and adhesive formulations - Google Patents

Aqueous silicon dioxide dispersions for sealant and adhesive formulations

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Publication number
EP2064276A2
EP2064276A2 EP07820366A EP07820366A EP2064276A2 EP 2064276 A2 EP2064276 A2 EP 2064276A2 EP 07820366 A EP07820366 A EP 07820366A EP 07820366 A EP07820366 A EP 07820366A EP 2064276 A2 EP2064276 A2 EP 2064276A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dispersions
dispersion
adhesive
silica
aqueous
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07820366A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dietrich Pantke
Peter-Nikolaus Schmitz
Hartmut Melzer
Rüdiger MUSCH
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.)
Nouryon Chemicals International BV
Original Assignee
Akzo Nobel Chemicals International BV
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Filing date
Publication date
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Application filed by Akzo Nobel Chemicals International BV filed Critical Akzo Nobel Chemicals International BV
Publication of EP2064276A2 publication Critical patent/EP2064276A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D105/00Coating compositions based on polysaccharides or on their derivatives, not provided for in groups C09D101/00 or C09D103/00
    • C09D105/16Cyclodextrin; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • C08L5/16Cyclodextrin; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J105/00Adhesives based on polysaccharides or on their derivatives, not provided for in groups C09J101/00 or C09J103/00
    • C09J105/16Cyclodextrin; Derivatives thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/28Web or sheet containing structurally defined element or component and having an adhesive outermost layer

Definitions

  • the invention relates to aqueous dispersions based on silica and hydroxyl-containing water-soluble compounds, a process for their preparation and their use as a component in the production of sealants and adhesives and
  • Coatings - especially for the production of adhesive coatings gen - and the resulting sealant or K ⁇ ebstoffformultechniken and a method for joining the one-sided or double-coated substrates using these formulations.
  • aqueous silica dispersions there is a wide range of applications, e.g. as a binder in the foundry and steel sector in the area of investment casting, as an additive for the modification of
  • silica products for different applications is known. While solid SiO 2 products are often used to control rheological properties, as fillers or adsorbents, silica dispersions (for example, silica sols) are dominated by the use as binders of various inorganic compounds
  • EP-A 0 332 928 discloses the use of polychloroprene latices in the presence of silica sols as an impregnation layer in the production of fire protection elements.
  • FR-A 2 341 537 and FR-A 2 210 699 fumed silicas in combination with Polychloroprenlatices for the production of flame-resistant foam or
  • EP 1652879 A1 describes coatings of fiber products with aqueous dispersions of polychloroprene and silica sols for producing textile-reinforced and fiber-reinforced concrete.
  • open time according to DIN 16920 is understood to mean the time after the adhesive application within which wet adhesion is possible. to extend the processing time (open time). Although the replacement of these resins by silica dispersions increases the temperature resistance of the bonds, it reduces the "open time.”
  • silica dispersions to aqueous resinous
  • pot life is understood to mean the time in which the formulation can be processed after mixing in at least one further dispersion. According to the prior art, (Ullmann, Encyklopadie der ischen Chemie, Volume 14, 4th edition, p. can be achieved by adding
  • Solvents and / or plasticizers accelerate the setting speed and lower the film-forming temperature. By this measure, however, the heat level of the coating or the adhesive seam is reduced.
  • a higher thermal state can be achieved by adding a second dispersion based on resorcinol or mefamine resin or inorganic salts such as e.g. Achieve chromium nitrate.
  • these two-component dispersion formulations are limited in their "pot life" to a few hours.
  • aqueous dispersions based on polychloroprene, acrylate, chlorinated rubber, styrene-butadiene or reactive systems based on epoxy resin and based on unsaturated polyesters were used.
  • the penetration of the rovings takes place by coating the filaments in the roving production or by soaking the rovings before or after the textile production.
  • the curing or crosslinking of the polymeric phase is carried out before the reinforcement textiles are introduced into the concrete. Thereafter, the treated rovings or textiles are embedded in fine concrete.
  • G aqueous dispersions based on polychloroprene, acrylate, chlorinated rubber, styrene-butadiene or reactive systems based on epoxy resin and based on unsaturated polyesters were used.
  • the penetration of the rovings takes place by coating the filaments in the roving production or by soaking the rovings before or after the textile production.
  • the present invention was thus based on the object of providing aqueous silicon dioxide dispersions which, in aqueous polymer-containing adhesive dispersions, have a rapid setting and / or a long open time and high initial strength after application to the substrates to be coated or bonded. It would also be advantageous if the resulting dry coating or adhesive films have high water resistance and heat resistance. Furthermore, a reduced residual monomer content would be advantageous.
  • dispersions comprising silicon dioxide dispersion and certain water-soluble organic compounds have these properties.
  • the present invention thus relates to aqueous dispersions, characterized in that they
  • (B) contain at least one water-soluble hydroxyl-containing organic compound.
  • the water-soluble hydroxyl-containing organic compounds according to the invention are dissolved in the Siiiciumdioxid dispersion before. Undissolved portions are separated before use.
  • These dispersions comprising components (a) and (b) are also referred to below as dispersions according to the invention in the following.
  • Aqueous silica dispersions have been known for a long time. Depending on the manufacturing process, they are available in different forms. g, py g, ggg.
  • Fatty acid sols are colloidal solutions of amorphous silica in water, which are also commonly referred to as silica sols but are referred to as silica sols for short.
  • the silica is present in the form of spherical and surface-hydroxylated particles.
  • the particle diameter of the loColloidteilchen is usually 1 to 200 nm, wherein the particle size correlating BET specific surface area (determined by the method of GN Sears, Analytical Chemistry Vol. 28, N. 12, 1981-1983, December 1956) at 15 up to 2000 m 2 / g.
  • This correlation can be represented as follows: Assuming that silica sols are present as spherical primary particles and have a density of 2.2 g / cm 3 , this results in a factor of 2750. This factor divided by the specific surface area gives the particle size in nm (For the determination of the factor, see Ralph K. Her, The Chemistry of Silica, John Wiley & Sons New York 1979, pp. 465 f.). The surface of the SiO 2 particles has a charge which is counterbalanced by a corresponding counterion which results in the stabilization of the colloidal solution.
  • the alkaline stabilized silicic acid have a pH of 7 to 3 1.5 and contain, for example, small amounts of Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, ammonia, organic nitrogen bases, tetraalkylammonium hydroxides or alkali metal or ammonium aluminates as alkalizing agents.
  • Silica sols may also be slightly acidic as semi-stable colloidal solutions.
  • the solids concentrations of the silica sols are preferably from 5 to 60% by weight of SiO 2 .
  • the production process for silica sols essentially goes through the production steps of dealkalization of water glass by means of ion exchange, adjustment and stabilization of the respectively desired particle sizes (distribution) of the SKV particles, adjustment of the respectively desired
  • SiOr particles leave the colloidally dissolved state. This explains the presence of the discrete primary particles,
  • Silica gels are colloidally shaped or unshaped silicas of elastic to solid consistency with a loose to dense pore structure.
  • the silica is in the form of highly condensed polysilicic acid.
  • On the surface are siloxane and / or silanol groups.
  • the silica gels are prepared from water glass by reaction with mineral acids.
  • fumed silica and precipitated silica.
  • water glass and acid such as H 2 SO 4
  • Agglomerate and agglomerates verwachs n specifi h O gg 30 to 800 m 2 / g (determined according to test specification: DIN 66131) and the primary particle size at 5 to 100 nm.
  • the primary particles of these present as solid silicas are usually firmly networked to secondary agglomerates , The particle size data are average
  • Pyrogenic silica can be prepared by flame hydrolysis or by the arc process.
  • the dominant synthesis method for fumed silicas is flame hydrolysis, in which tetrachlorosilane is decomposed in an oxyhydrogen flame.
  • the resulting silica is X-ray amorphous.
  • Pyrogenic silicic acids have significantly less OH groups than precipitated silica on their virtually pore-free surface.
  • the fumed silica prepared via flame hydrolysis generally has a specific surface area of 50 to 600 m 2 / g (determined according to DIN 66131) and a particle size of 5 to 50 nm, and the silica prepared by the arc process has a specific surface area of 25 to 300 m 2 / g (determined according to DIN 66131) and a particle size of 5 to 500 nm.
  • Primary particles of these present as solid silicas usually crosslinked to secondary agglomerates.
  • the particle size data are average particle sizes which include the size of primary particles and any agglomerates present therefrom.
  • an SiO 2 raw material present as an isolated solid such as, for example, pyrogenic or precipitated silica
  • this is converted into an aqueous SiO 2 dispersion by dispersing.
  • Dispersants of the prior art are used to prepare the silica dispersions, preferably those suitable for producing high shear rates, e.g. Ultratorrax or dissolver discs
  • aqueous silicon dioxide dispersions whose SiO 2 particles have a primary particle size of 1 to 400 nm, preferably 5 to 100 nm and particularly preferably 8 to 60 nm.
  • precipitated silicas they are ground for particle reduction.
  • the particle size of silica sol particles can be calculated from the BET surface area as described above. Primary particles as well as in the form of agglomerates.
  • the expression "average particle size" in accordance with the invention means the mean particle size determined by means of ultracentrifugation and includes the size of primary particles and any agglomerates present therefrom (see: HG Müller, Progr. Colloid Polym., Sci 107, 180-188 (1997)). The weight average is given).
  • Preferred dispersions of the invention are those in which the SiOr particles of the silica dispersion (a) are present as discrete uncrosslinked primary particles.
  • Such preferred dispersions according to the invention containing discrete uncrosslinked primary particles are, in particular, silica sols.
  • the SiO 2 particles have hydroxyl groups on the particle surface.
  • aqueous silica sols as aqueous silicon dioxide dispersions.
  • Suitable silica sols are also commercially available, for example from H.C. Starck GmbH (Levasil®).
  • Water-soluble hydroxyl-containing organic compounds in the context of the invention are to be understood as meaning all linear or cyclic oligomers or polymers which contain hydroxyl groups in the OHgomer- or polymer chain and are water-soluble.
  • oligomers are to be understood as meaning those compounds having up to 10 repeat units and a molecular weight of less than 1000, and polymers having more than 10 repeat units, in which case the repeat units may be the same or different.
  • Preferred examples of OH-containing oligomers and polymers are hydroxyalkylcelluloses, polyvinyl alcohols or cyclodextrins.
  • Preferred OH-group-containing oligomers or polymers are cyclodextrins in the context of the invention.
  • cyclodextrins are based on the possibility that water molecules inside the tubular cyclodextrins can be exchanged for hydrophobic guest molecules. Examples of such monomers or low molecular weight compounds can be found in the yearbook of Heinrich-Heine - University of Düsseldorf 2002, article by H. Ritter and M. Tabatabai (www.uni-duesseldorf.de/home/helpbuch/2002/ritter/index_html) ,
  • the inclusion of low molecular weight guest molecules or compounds can be carried out at most in the equimolar range, ie the ratio of cyclodextrin: guest molecule is less than or equal to 1: 1.
  • the diameter of the guest molecules should be 0.95 nm maximum for Cavamax W6, 0.78 nm maximum for Cavamax W6 and 0.57 nm maximum for Cavamax W8. (Fig. 10).
  • Cydodextrins as water-soluble hydroxyl group-containing organic compounds in the compositions according to the invention have the advantage that the Rcstmonomergehalt can be significantly reduced in the resulting dispersions.
  • Suitable Cydodextrins are unsubstituted and substituted Cydodextrins.
  • Preferred cyclodextrins are ⁇ -, ß- and ⁇ -Cyclodcxlri ⁇ e and their ester, alkyl ether, hydroxyalkyl ether. Alkoxycarbonylalkylether-, Carboxyalkylcther derivatives or their salts .
  • methyl- ⁇ -cyclodextrin particularly preferred are methyl- ⁇ -cyclodextrin, methyl- ⁇ -cyclodextrin, methyl- ⁇ -cydodextrin, ethyl- ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -butylcyclodextrin, butyl- ⁇ -cyclodextrin, butyl- ⁇ -cyclodextrin, 2,6-DimethyU ⁇ -cyclode ⁇ triii, 2,6-dimethyl-.beta.-cycl ⁇ dexirin, 2,6-Ditn ⁇ hyl- ⁇ -cyclodexlri ⁇ , 2,6-DJethyl-ß-cydodex.lrin, 2,6-dibutyl-ß-cyclodcxtrin, 2.3 , 6-trimethyl- ⁇ 'Cyclodextri ⁇ , 2,3,6-TrJmcthyl-ß-cyclodcxtrin, 2,3,
  • the mono-, di- or triether-substituted, mono-, di- or triester-substituted or monocKterZ-diether-substituted derivatives are generally obtained by the preparation of ⁇ - , ⁇ - and ⁇ -cyclodextrins with alkylating agents such as dimethyl sulfate or alkyl halides m from 1 to 30 carbon atoms, for example methyl, ethyl, propyl, bulyl, pentyl , hexyl, heptyl, octyl chloride, bromide or iodide and / or esterification with acetic acid or succinic acid in the presence of acids ,
  • alkylating agents such as dimethyl sulfate or alkyl halides m from 1 to 30 carbon atoms, for example methyl, ethyl, propyl, bulyl, pentyl , hexyl, h
  • Cydodextrins are likewise commercially available, for example from Wicker (Cavamax® and CavasoK®).
  • a further object of the invention is the use of the dispersions according to the invention as a component in the production of adhesives and sealants using polymer dispersions (c) and the resulting adhesives and sealants.
  • dispersions of the invention can be used as a component in the preparation of dichrofaces and coatings-in particular for the production of adhesive coatings
  • Emulators or dispersants are dispersed in water.
  • examples are latexes of polymers of dienes or olefinically unsaturated monomers and copolymers thereof, such as polystyrene-butadiene latex, acrylonitrile-butadiene-latex, polychloroprene latex, latex of a copolymer of chloroprene and dichlorobutadiene, latex of chlorinated polyisoprene or (meth) acrylate -Latex.
  • these polymers (c) may also be water-soluble, e.g. Polyvinylpyrralidon
  • the polymer dispersions (c) may contain one or more such polymer dispersions.
  • polymer dispersions (c) whose viscoplastic properties of the dry films are in or in the region of the pressure-sensitive adhesive range.
  • the film production took place from the dispersions at room temperature. From the films boards were pressed at 100 0 C and determined in red & tionsrheometer the storage modulus G 'at temperatures of 30 C to 100 u 0 C for measurement.
  • the memory module should be in the range of 0.02 to 2 MPa. If the storage modulus G is less than 0.02 MPa, then the addition of the dispersion according to the invention increases the storage modulus, but the internal strength of the polymer dispersion e (cohesion) is too low, so that the adhesive film cohesively fails in the test. If the storage modulus G 'is greater than 2 MPa, then the adhesive film is too hard and the adhesion to the substrate is insufficient.
  • the dispersions according to the invention containing the components (a) and [d] (b) preferably have a content of dispersed silicon dioxide (a) of 99.9% by weight to 25% by weight , preferably of 99.5% by weight . -% to 45 wt .-%.
  • the proportions of the water-soluble polymers or oligomers (b) in the dispersions are from 0.1% by weight to 75% by weight, preferably from 0.5% by weight to 55% by weight , the process inputs being based on refer to the weight of non-volatile components and add to 100 wt .-%.
  • the formulations contain the dispersions of the invention in the range from 3% to 45% by weight, preferably 5% Gcw , -% . to 30% by weight.
  • the polymer dispersions (c) are in the formulations m 97 wt . % to 55 wt .-%, preferably to 95 wt .-% to 70 wt .-%, wherein the percentages are based on the weight of non-volatile components and add to 100 wt .-%.
  • fillers such as Quaizmehl, quartz sand, barite, calcium carbonate,
  • Chalk, dolomite or talc optionally together with Netzii ⁇ itteln, for example Polyphosphatcn, such as sodium hexamctaphosphate, naphthalenesulfonic acid, ammonium or Nadiumpolyacryl-Situresalze be added, wherein the fillers in amounts of 10 to 60 wt . %, preferably from 20 to 50% by weight, and the wetting agents in amounts of from 0.2 to 0.6% by weight, all data relating to the nonvolatile components being added. Further suitable, optionally used adjuvants are, for example, in amounts of 0.01 . to 1 wt .
  • organic thickening agents such as Celluloscderivate, Algi ⁇ ate, starch, starch derivatives, polyurethane Verdicku ⁇ gsstoff or polyacrylic acid or in amounts of 0.05 to 5 Gcw .-%, based on non-volatile components, to be used inorganic thickening, such as for example bentonites.
  • fungicides can also be added to the dispersion according to the invention. These come in amounts of 0.02 to 1 wt .-%. based on non-volatile components used. Suitable fungicides are, for example, phenol and cresol derivatives or organotin compounds.
  • tackifying resins so-called adhesive resins, such as. unmodified or modified natural resins, such as rosin esters, carbonyl hydrogen resins or synthetic resins, such as phthalate resins, are added in dispersed form to the polymer dispersion according to the invention (see, for example, "Klebharze” R. Jordan, R. Htnterwaldner, pp. 75-115, Hinterwaldner Verlag, Kunststoff 1994). Alkylpbenol resin and terpene phenolhar are preferred: _>
  • Dispersions with softening grölier 70 0 C more preferably greater than 110 0 C.
  • Plasticizers such as those based on adipate, phthalate or phosphate may be present to erf indungschtee ⁇ dispersions in amounts of 0.5 to tenth parts by weight, based on non-volatile Shares are added.
  • organic solvents such as aromatic hydrocarbons, e.g. Toluene or xylene, ethers, e.g. Dioxane, ketones, e.g. Acetone, or methyl ethyl ketone, esters, e.g. Butyl acetate or ethyl acetate, or mixtures thereof in amounts of up to 10% by weight based on the total adhesive formulation
  • organic solvents such as aromatic hydrocarbons, e.g. Toluene or xylene, ethers, e.g. Dioxane, ketones, e.g. Acetone, or methyl ethyl ketone, esters, e.g. Butyl acetate or ethyl acetate, or mixtures thereof in amounts of up to 10% by weight based on the total adhesive formulation
  • organic solvents such as aromatic hydrocarbons, e.g. Toluene or xylene, ethers, e.g. Di
  • the proportions of the individual components are chosen such that the resulting formulation according to the invention comprises components (a), (b) and (c) and optionally further
  • the dispersions according to the invention are outstandingly suitable as adhesives or coating agents for various substrates.
  • substrates such as wood, paper, plastics, textiles, leather, rubber or inorganic materials such as Keram ik, earthenware,
  • the adhesive and sealant formulations according to the invention exhibit a high initial strength and the resulting dry coating or adhesive films have a high water resistance and heat resistance compared with known adhesive formulations
  • the present invention furthermore relates to the use of the adhesive and sealant molds according to the invention as adhesives or coating adhesives, the use as contact adhesives, pressure-sensitive adhesives, flock adhesives or laminating adhesives, or agents for coating and impregnating Fader products for the manufacture of textile or fiber reinforced concrete or other cement based products.
  • the application of the polymer dispersions of the invention may be carried out in known manners, e.g. by brushing, pouring, knife coating, spraying, rolling or dipping.
  • the drying of the coating or adhesive film can at room temperature or elevated
  • substrates which are coated or bonded with a formulation according to the invention and a method for bonding the substrates coated on one or both sides using the formulations.
  • TMA Thermo-mechanical analysis
  • the dispersions are dried in a Teflon dish as a film and that for 3 days at room temperature, for 1 hour at 80 0 C and then again for 3 days at room temperature, with a film to be formed with a thickness of 1.0 mm to 1.5 mm. It is measured with a Perkin Elmer DMA 7 device at a load of 500 mN and a temperature program of pp, gp substrate. This measurement correlates with the determination of the heat resistance of the bonds in the heating cabinet.
  • Example of such a heat resistance test The test specimens are loaded with 4 kg and placed in a heating cabinet within 30 min. tempered to 4O 0 C. Subsequently, the test specimens with a linear heating rate of 0.5 o C / min. heated to 15O 0 C. The softening temperature, ie the temperature at 0 C at which the adhesion fails under the 4 kg load, is registered.
  • the test is carried out in accordance with EN 1392. On two test pieces of linen measuring 100 ⁇ 30 mm, a 100 ⁇ m thick wet film of the formulation is applied and ventilated at room temperature. Subsequently, the specimens are shock activated for 10 seconds and joined together at 4 bar. There is a tear test on a commercial tensile testing machine at room temperature. The strength values are determined after one day.
  • the viscoelastic properties are determined as a function of the temperature of 100 0 C to 20 0 C with a cooling rate of 4 0 C / min at a measuring frequency of 1 Hz and a deformation of 0.05.
  • Determination of the crosslinking behavior takes place on a moving The rheometer of the company Alpha Technologies. The test is carried out according to the method ASTM D 5289-95. This standard is equivalent to ISO 6502-1991 and DIN 53529 Part 3. The measurement is usually carried out at temperatures of 100 0 C to 200 0 C. The deformation resistance is measured by the increasing cross-linking increases as a thrust or torque. Indicated is the minimum force at
  • test specimens are cut out, dimensions 20 x 60 mm.
  • a 100 ⁇ m thick wet of the adhesive formulation is applied with a brush on a surface to be bonded of 10 x 20 mm and ventilated for 1 hour at room temperature.
  • the test pieces are shock activated for 10 seconds and pressed against each other so that only the adhesive surfaces are joined at an angle of 180 ° to each other.
  • the composite is pressed in the press for 10 seconds with 4 bar (effective).
  • the KASX test specimens are loaded with 4 kg and placed in a heating cabinet within 30 min. tempered to 40 0 C. Subsequently, the test specimens with a linear heating rate of ö, 5 ° C / min. heated to 150 0 C. The softening temperature, ie the temperature at 0 C at which the adhesion fails under the 4 kg load in the shear test, is registered. In each case 4 individual measurements are carried out.
  • the adhesive surfaces are illuminated for 10 seconds with an infrared radiator from Funk (shock activator
  • test specimens are stored at 23 ° C and 50% relative humidity.
  • the silica dispersion (a) was placed in closable glass bottles and added the water-soluble hydroxyl-containing polymer or oligomer (b) with stirring. After a stirring time of 1 hour, the glass bottles were sealed and stored.
  • the polymer dispersion (c) was placed in a beaker.
  • the dispersion according to the invention and, if necessary, additives and optionally adhesive adjuvants were then added with stirring. After a storage time of 24 hours, the Fonnultechnik was used for the experiments.
  • Dispersion I Silica D + 7% by weight of cyclodextrin F, (Tab.l batch 4)
  • Tab 2b Vulkameter data, maximum force (S'max)
  • Fig. 2 Course of the measurements of the resistance to thermal stress of films from dispersions according to Tab. 2a-c, batches 15, 18, 19
  • Dispersion I SiHcium dioxide D + 7% by weight of cyclodextrin F, (Tab.l batch 4)
  • Dispersion II silicon dioxide D + 5% by weight of cyclodextrin F (Tab 1 batch 4)
  • Tab 3b Vulkameter data, maximum force (S'max)
  • Resin-free formulations of the invention 21 and 23 a significantly higher resistance to thermal stress and the best crosslinking behavior.
  • the curve is shown in Fig. 3 and 4.
  • Dispersion I Silica D + 7% by weight of cyclodextrin F, (Tab.l batch 4)
  • Dispersion II Silica D + 5% by weight of cyclodextrin F (Tab. 1 batch 4)
  • Tab 4b Vulkameter data, maximum force (S'max)
  • the polymer dispersions L with a higher content of hydroxyl groups shows a better crosslinking behavior than the same polymer dispersion K with a lower content of hydroxyl groups.
  • Fig.5 cooling test with polymer dispersions S, T, N, and U Bohlin VOR 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
  • Fig.6 cooling test with polymer dispersions W, X and V Bohlin VOR: 100 ° C> 20 0 C, 4
  • Fig.7 cooling test with polymer dispersions O, P and M Bohlin VOR 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
  • Fig. 8 Cooling test Bohlin with polymer dispersions K and L VOR: 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
  • the dispersions W and X satisfy the criteria of the present invention, while the adhesive dispersion V is too soft, i. the curve is below the desired range of 0.2 MPa.
  • Fig.7 meet the dispersions O and P, the criteria of the invention, while the dispersion M is too soft for the adhesive, ie the storage modulus of the polymer decreases rapidly with increasing temperature and is already at temperatures above 50 0 C below the desired range of 0.2 MPa.
  • both dispersions K and L fulfill the criteria according to the invention Polymer dispersion N and Z
  • formulation contains, in addition to the polymer dispersion, this silica dispersion
  • N spoke modulus G at temperatures of 30 0 C to 100 0 C outside the range of 0.02 to 2 MPa s
  • N storage modulus G at temperatures of 30 0 C to 100 0 C outside the range of 0.02 to 2 MPa s
  • N storage modulus G at temperatures of 30 0 C to 100 0 C outside the range of 0.02 to 2 MPa s nb not determined.
  • Particularly preferred polymer dispersions whose viscoelastic properties (G Speichermodui) at temperatures of 3O 0 C to 100 0 C are in the range of 0.02 to 2 MPa s show in combination with the inventive silica dispersion, the best peel strengths of the bonded substrates, and show the highest crosslinking (S'max), cf. in particular experiments 42, 48, 57, 60, 69, 72. This also applies to the experiments 45 and 51, of which the corresponding memory module curves are not present.
  • Residual monomer shown by the example polychloroprene latex, significantly reduced.
  • Dispersion III Silica D + 0.9% by weight of cyclodextrin G (Tab 1 batch 6)
  • Dispersion V Silica D + 2.5% by weight of cellulose compound AB
  • Dispersion VI Silica D + 2.5% by weight of cellulose compound AC
  • Fig.9 cooling test with polymer dispersions AD, Bohlin VOR 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
  • Tab 12b Force at which the roving slips out of the concrete test specimen.

Abstract

The invention relates to aqueous dispersions, characterized in that they comprise (c) at least one aqueous silicon dioxide dispersion with a mean particle diameter of the SiO<SUB>2</SUB> particles of from 1 to 400 nm and (d) at least one water-soluble hydroxyl-containing organic compound, to a process for their preparation and to their use in adhesive and coating formulations.

Description

Die Erfindung betrifft wässrige Dispersionen auf Basis von Siliciumdioxid und hydroxyϊgruppenhaltigen wasserlöslichen Verbindungen, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung als Komponente bei der Herstellung von Dicht- bzw. Klebstoffen und The invention relates to aqueous dispersions based on silica and hydroxyl-containing water-soluble compounds, a process for their preparation and their use as a component in the production of sealants and adhesives and
Beschichtungen - besonders zur Herstellung von klebenden Beschichten gen - sowie die resultierenden Dicht- bzw. Kϊebstoffformulierungen und ein Verfahren zum Verbinden der einseitig oder beidseitig beschichteten Substrate unter Verwendung dieser Formulierungen.Coatings - especially for the production of adhesive coatings gen - and the resulting sealant or Kϊebstoffformulierungen and a method for joining the one-sided or double-coated substrates using these formulations.
Für wässrige Siliciumdioxid - Dispersionen besteht ein breiter Einsatzbereich, z.B. als Bindemittel im Gießerei- und Stahlsektor im Bereich Feingußformen, als Zusatzstoff zur Modifizierung vonFor aqueous silica dispersions, there is a wide range of applications, e.g. as a binder in the foundry and steel sector in the area of investment casting, as an additive for the modification of
Oberflächen, d.h. Herstellung rutschfester Papjersäcke und Beschichtung von Spezialpapieren,Surfaces, i. Production of non-slip paperbags and coating of special papers,
Antiblocking von Folien, im Bausektor als Additiv für Spritzbeton und für die Imprägnierung.Antiblocking of foils, in the building sector as an additive for shotcrete and for impregnation.
(vgl.: Levasil Broschüre der Fa. H.C.Starck, Goslar Deutschland, www.hcstarck.com) . Weiterhin ist der Einsatz von Siliciumdioxid Dispersionen in wässrigen Klebstoffsystemen bekannt (Ganster et al, Neue Rohstoffe für lösemittel freie Kieb- und Dichtstoffe in Zeitschrift „Kleben und(see: Levasil brochure of the company H.C.Starck, Goslar Germany, www.hcstarck.com). Furthermore, the use of silica dispersions in aqueous adhesive systems is known (Ganster et al, New raw materials for solvent-free sealants and sealants in magazine "gluing and
Dichten", 3/2003).Dichten ", 3/2003).
Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz von Kieselsäure-Produkten für unterschiedliche Anwendungen bekannt. Während feste SiO2-Produkte vielfach zur Steuerung rheoiogischer Eigenschaften, als Füllstoffe oder Adsorbentien eingesetzt werden, dominiert bei Siliciumdioxid- Dispersionen (beispielsweise Kieselsolen) die Anwendung als Bindemittel diverser anorganischerFrom the prior art, the use of silica products for different applications is known. While solid SiO 2 products are often used to control rheological properties, as fillers or adsorbents, silica dispersions (for example, silica sols) are dominated by the use as binders of various inorganic compounds
Materialien, als Poliermittel von Halbleitern oder als Flockungspartner in kolloidchemischen Reaktionen. Beispielsweise wird in EP-A 0 332 928 der Einsatz von Polychloropren-Latices in Gegenwart von Kieselsolen als Imprägnierschicht bei der Herstellung von Brandschutzelementen offenbart. In FR-A 2 341 537 und FR-A 2 210 699 werden pyrogene Kieselsäuren in Kombination mit Polychloroprenlatices zur Herstellung flammfester Schaumzurichtungen oder zurMaterials, as polishing agents of semiconductors or as flocculation partners in colloid chemical reactions. For example, EP-A 0 332 928 discloses the use of polychloroprene latices in the presence of silica sols as an impregnation layer in the production of fire protection elements. In FR-A 2 341 537 and FR-A 2 210 699 fumed silicas in combination with Polychloroprenlatices for the production of flame-resistant foam or
Bitumenvergütung und in der JP-A 06 256 738 in Kombination mit Chloropren-Acrylsäure- Copolymeren beschrieben. Weiterhin sind in EP 1652879 Al Beschichtungen von Faserprodukten mit wässrigen Dispersionen von Polychloropren und Kiesel solen zur Herstellung von textil- und faserverstärktem Beton beschrieben worden.Bitumen and described in JP-A 06 256 738 in combination with chloroprene-acrylic acid copolymers. Furthermore, EP 1652879 A1 describes coatings of fiber products with aqueous dispersions of polychloroprene and silica sols for producing textile-reinforced and fiber-reinforced concrete.
Weiterhin ist der Einsatz von SiHciumdioxid Dispersionen bei der Herstellung von Klebstoff-Furthermore, the use of SiHcium dioxide dispersions in the production of adhesive
Formulierungen auf Basis von Polychloropren - Dispersionen bekannt (WO 03 / 102066 A2).Formulations based on polychloroprene dispersions known (WO 03/102066 A2).
Wichtige Kenngrößen für solche Formulierungen sind „offene Zeit" und „Topfzeit" derImportant parameters for such formulations are "open time" and "pot life"
Dispersionen, sowie „Wärmebeständigkeit" und „Wasserfestigkeit", der resultierenden trockenenDispersions, as well as "heat resistance" and "water resistance", the resulting dry
Beschichtungs- oder Klebstoff-Filme. Bei Klebstoffen versteht man unter der „offenen Zeit" nach DIN 16920 die Zeitspanne nach dem Klebstoffauftrag, innerhalb der ein Nasskleben möglich ist. um die Verarbeitungszeit (offene Zeit) zu verlängern. Der Ersatz dieser Harze durch Siliciumdioxid Dispersionen erhöht zwar die Temperaturbeständigkeit der Verklebungen, reduziert jedoch die „offene Zeit". Der Zusatz von Siliciumdioxid Dispersionen zu wässrigen harzhaltigenCoating or adhesive films. For adhesives, the term "open time" according to DIN 16920 is understood to mean the time after the adhesive application within which wet adhesion is possible. to extend the processing time (open time). Although the replacement of these resins by silica dispersions increases the temperature resistance of the bonds, it reduces the "open time." The addition of silica dispersions to aqueous resinous
Polychloropren Dispersionen verlängert zwar die „offene Zeit", reduziert jedoch die Temperaturbeständigkeit der Verklebungen.Although polychloroprene dispersions increase the "open time", but reduce the temperature resistance of the bonds.
Unter der „Topfzeit" versteht man die Zeit, in der man die Formulierung nach dem Einmischen mindestens einer weiteren Dispersion verarbeiten kann. Nach dem Stand der Technik, (Ullmann, Encyklopädie der technischen Chemie Bd. 14, 4. Auflage, S. 250) lässt sich durch Zusatz vonThe term "pot life" is understood to mean the time in which the formulation can be processed after mixing in at least one further dispersion. According to the prior art, (Ullmann, Encyklopadie der technischen Chemie, Volume 14, 4th edition, p. can be achieved by adding
Lösemitteln und/oder Weichmachern die Abbindgeschwindigkeit beschleunigen und die Filmbildungstemperatur absenken. Durch diese Maßnahme wird jedoch der Wärmestand der Beschichtung bzw. der Klebstoffnaht reduziert. Einen höheren Wärmstand kann man durch Zusatz einer zweiten Dispersion auf der Basis von Resorcin- oder Mefaminharz oder anorganische Salzen wie z.B. Chromnitrat erreichen. Diese Zwei-Komponenten - Dispersionsformulierungen sind jedoch in ihrer „Topfzeit" auf einige Stunden beschränkt.Solvents and / or plasticizers accelerate the setting speed and lower the film-forming temperature. By this measure, however, the heat level of the coating or the adhesive seam is reduced. A higher thermal state can be achieved by adding a second dispersion based on resorcinol or mefamine resin or inorganic salts such as e.g. Achieve chromium nitrate. However, these two-component dispersion formulations are limited in their "pot life" to a few hours.
Beschichtungen bzw. Verklebungen mit hoher Wasserfestigkeit und Wärmebeständigkeit erhält man durch das sogenannte „EPI System" (Emulsion-Polymer-Isocyanat). Erreicht wird dies durch Zusatz von ca. 15% Isocyanat - meist MDI (Diphenylmethan- 4, 4' - Diisocyanat) - zur Polymer- Dispersion. Aufgrund der sehr kurzen Topfzeit ist hier nur ein maschineller Auftrag der Zwei-Coatings or bonds with high water resistance and heat resistance are obtained by the so-called "EPI system" (emulsion polymer isocyanate), which is achieved by adding about 15% of isocyanate - mostly MDI (diphenylmethane-4,4'-diisocyanate). - for polymer dispersion Due to the very short pot life, only one machine order of the two
Komponenten-Formulierung (2K-Formulierung) möglichComponent formulation (2K formulation) possible
Darüber hinaus werden bei diesen 2K-Formulierungen verschiedene Metallsalz- Vernetzer als ätzend oder brandfördernd eingestuft. Bei isocyanat-basierenden Vernetzern sind - abhängig vom Isocyanattyp - ihre Reizwirkung und ihr sensibilisierendes Potential auf Haut und Atemwege zu berücksichtigen, (vgl. Merkblatt TKH-3 „Dispersions-Holzleime" Ausgabe 2004, vomIn addition, these 2K formulations classify various metal salt crosslinkers as corrosive or fire promoting. Depending on the isocyanate type, isocyanate-based crosslinkers have to take into account their irritant effect and their sensitizing potential on the skin and respiratory tract (see leaflet TKH-3 "Dispersion wood glues" Edition 2004, vom
Industrieverband Klebstoffe eV, Düsseldorf (www.klebstoffe.com)).Industrieverband Klebstoffe eV, Dusseldorf (www.klebstoffe.com)).
Für die Beschichtimg und Tränkung von textilen Betonverstärkungsfasern mit Polymerdispersionen wurden wässrige Dispersionen auf Basis von Polychloropren, Acrylat, Chlorkautschuk, Styrolbutadien oder reaktive Systeme auf Epoxidharzbasis und auf Basis ungesättigter Polyester eingesetzt. Die Penetration der Rovings erfolgt durch eine Beschichtung der Filamente bei der Roving-Herstellung oder durch Tränkung der Rovings vor oder nach der Textilherstellung. Die Aushärtung bzw. Vernetzung der polymeren Phase erfolgt vor dem Einbringen der Verstärkungstextilien in den Beton. Danach werden die so behandelten Rovings oder Textilien in Feinbeton eingebettet. Der Zusatz von gFor the coating and impregnation of textile concrete reinforcing fibers with polymer dispersions, aqueous dispersions based on polychloroprene, acrylate, chlorinated rubber, styrene-butadiene or reactive systems based on epoxy resin and based on unsaturated polyesters were used. The penetration of the rovings takes place by coating the filaments in the roving production or by soaking the rovings before or after the textile production. The curing or crosslinking of the polymeric phase is carried out before the reinforcement textiles are introduced into the concrete. Thereafter, the treated rovings or textiles are embedded in fine concrete. The addition of G
Auf Grund gestiegener ökologischer Anforderungen an die Begrenzung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ist es zudem wünschenswert auch den Restgehalt an freiem Monomer - im Folgenden auch als Restmonomergehalt bezeichnet - von Polymer Dispersionen vor ihrerDue to increased ecological requirements for the limitation of emissions of volatile organic compounds, it is also desirable also the residual content of free monomer - hereinafter also referred to as residual monomer content - of polymer dispersions before her
Weiterverarbeitung in einer Klebstoff Formulierung zu senken.Further processing in an adhesive formulation.
Es bestand somit weiterhin Bedarf an wässrigen Beschichtungs- und Klebstoff-Dispersionen, die die beschriebenen Nachteile nicht aufweisen, d.h. in Formulierungen die Topfzeit verlängern, den Restmonomergehalt der verwendeten Polymerdispersionen reduzieren und Verklebungen mit hohem Wärmestand und hoher Wasserfestigkeit erzeugen.Thus, there has remained a need for aqueous coating and adhesive dispersions which do not have the disadvantages described, i. in formulations extend the pot life, reduce the residual monomer content of the polymer dispersions used and produce bonds with high heat resistance and high water resistance.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, wässrige Siliciumdioxid Dispersionen bereitzustellen, die in wässrigen polymerhaltigen Klebstoff - Dispersionen nach der Applikation auf den zu beschichtenden oder verklebenden Substraten je nach Bedarf eine schnelle Abbindung und / oder eine lange offene Zeit sowie hohe Anfangsfestigkeit aufweisen. Vorteilhaft wäre dabei zudem, wenn die resultierenden trockenen Beschichtungs- oder Klebstoff-Filme eine hohe Wasserfestigkeit und Wärmebeständigkeit aufweisen. Weiterhin wäre ein reduzierter Restmonomergehalt vorteilhaft.The present invention was thus based on the object of providing aqueous silicon dioxide dispersions which, in aqueous polymer-containing adhesive dispersions, have a rapid setting and / or a long open time and high initial strength after application to the substrates to be coated or bonded. It would also be advantageous if the resulting dry coating or adhesive films have high water resistance and heat resistance. Furthermore, a reduced residual monomer content would be advantageous.
Überraschend wurde gefunden, dass Dispersionen enthaltend Siiiciumdioxid-Dispersion und bestimmte wasserlösliche organische Verbindungen diese Eigenschaften aufweisen.Surprisingly, it has been found that dispersions comprising silicon dioxide dispersion and certain water-soluble organic compounds have these properties.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit wässrige Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, dass sieThe present invention thus relates to aqueous dispersions, characterized in that they
(a) mindestens eine wässrige Siiiciumdioxid-Dispersion mit einem mittleren Partikeldurchmesser der SiO2~Partikel von 1 bis 400 nm, bevorzugt 1 bis 200 nm und(A) at least one aqueous Siiiciumdioxid dispersion having an average particle diameter of the SiO 2 ~ particles of 1 to 400 nm, preferably 1 to 200 nm and
(b) mindestens eine wasserlösliche hydroxylgruppenhaltige organische Verbindung enthalten.(B) contain at least one water-soluble hydroxyl-containing organic compound.
Die wasserlöslichen hydroxylgruppenhaltigen organischen Verbindungen liegen erfindungsgemäß in der Siiiciumdioxid-Dispersion gelöst vor. Nichtgelöste Anteile werden vor dem Einsatz abgetrennt. Diese Dispersionen enthaltend die Komponenten (a) und (b) werden im Folgenden auch kurz als erfindungsgemäße Dispersionen bezeichnet.The water-soluble hydroxyl-containing organic compounds according to the invention are dissolved in the Siiiciumdioxid dispersion before. Undissolved portions are separated before use. These dispersions comprising components (a) and (b) are also referred to below as dispersions according to the invention in the following.
Wässrige Siliciumdioxid-Dispersionen sind seit langem bekannt. Je nach Herstellprozess liegen sie in unterschiedlichen Formen vor. g , py g , g g g werden.Aqueous silica dispersions have been known for a long time. Depending on the manufacturing process, they are available in different forms. g, py g, ggg.
Käeselsäuresole sind kolloidale Lösungen von amorphem Siliciumdioxid in Wasser, die auch als Siliciumdioxidsole meist aber kurz als Kieselsole bezeichnet werden. Das Siliciumdioxid liegt dabei in Form von kugelförmigen und an der Oberfläche hydroxilierten Partikeln vor. Der Partäkeldurchmesser der ϊColloidteilchen beträgt in der Regel 1 bis 200 nm, wobei die zur Teilchengröße korrelierende spezifische BET-Oberfläche (bestimmt nach der Methode von G.N. Sears, Analytical Chemistry Vol. 28, N. 12, 1981-1983, Dezember 1956) bei 15 bis 2000 m2/g liegt. Diese Korrelation lässt sich wie folgt darstellen: Unter der Annahme, dass Kieselsole als kugelförmige Primärpartikel vorliegen und eine Dichte von 2,2 g/cm3 haben, ergibt sich ein Faktor von 2750. Dieser Faktor dividiert durch die spezifische Oberfläche ergibt die Teilchengröße in nm. (Zur Ermittlung des Faktors siehe Ralph K. Her, The Chemistry of Silica, John Wiley & Sons New York 1979 S. 465 f.). Die Oberfläche der SiO2-Teilchen weist eine Ladung auf, die durch ein entsprechendes Gegenion ausgeglichen wird, das zur Stabilisierung der kolloidalen Lösung führt.Fatty acid sols are colloidal solutions of amorphous silica in water, which are also commonly referred to as silica sols but are referred to as silica sols for short. The silica is present in the form of spherical and surface-hydroxylated particles. The particle diameter of the loColloidteilchen is usually 1 to 200 nm, wherein the particle size correlating BET specific surface area (determined by the method of GN Sears, Analytical Chemistry Vol. 28, N. 12, 1981-1983, December 1956) at 15 up to 2000 m 2 / g. This correlation can be represented as follows: Assuming that silica sols are present as spherical primary particles and have a density of 2.2 g / cm 3 , this results in a factor of 2750. This factor divided by the specific surface area gives the particle size in nm (For the determination of the factor, see Ralph K. Her, The Chemistry of Silica, John Wiley & Sons New York 1979, pp. 465 f.). The surface of the SiO 2 particles has a charge which is counterbalanced by a corresponding counterion which results in the stabilization of the colloidal solution.
Die alkalisch stabilisierten Kieselsoie besitzen einen pH- Wert von 7 bis 3 1,5 und enthalten als Al- kalisierungsmittel beispielsweise geringe Mengen Na2O, K2O, Li2O, Ammoniak, organische Stickstoffbasen, Tetraalkylammoniumhydroxide oder Alkali- oder Ammoniumaluminate. Kieselsole können auch als semistabile kolloidale Lösungen schwach sauer vorliegen. Ferner ist es möglich, durch Beschichtung der Oberfläche mit AIa(OEQsCl kationisch eingestellte Kieselsole herzustellen. Die Feststoff-Konzentrationen der Kieselsole liegen bevorzugt bei 5 bis 60 Gew.-% SiO2.The alkaline stabilized silicic acid have a pH of 7 to 3 1.5 and contain, for example, small amounts of Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, ammonia, organic nitrogen bases, tetraalkylammonium hydroxides or alkali metal or ammonium aluminates as alkalizing agents. Silica sols may also be slightly acidic as semi-stable colloidal solutions. Furthermore, it is possible to produce silica sols which have been cationically adjusted by coating the surface with Ala (OEQsCl) The solids concentrations of the silica sols are preferably from 5 to 60% by weight of SiO 2 .
Der Herstellprozess für Kieselsole durchläuft im wesentlichen die Produktionsschritte Entalkalisierung von Wasserglas mittels lonenaustausch, Einstellung und Stabilisierung der jeweils gewünschten Teilchengrößen( Verteilung) der SKVPartikel, Einstellung der jeweils gewünschtenThe production process for silica sols essentially goes through the production steps of dealkalization of water glass by means of ion exchange, adjustment and stabilization of the respectively desired particle sizes (distribution) of the SKV particles, adjustment of the respectively desired
SiO2-Konzentration und gegebenenfalls einer Oberflächenmodifikation der SiO2-Partikel, wie beispielsweise mit Al2(OH)5Cl. In keinem dieser Schritte verlassen die SiOrPartikel den kolloidal gelösten Zustand. Dadurch erklärt sich das Vorliegen der diskreten Primärpartikel,SiO 2 concentration and optionally a surface modification of the SiO 2 particles, such as with Al 2 (OH) 5 Cl. In none of these steps do the SiOr particles leave the colloidally dissolved state. This explains the presence of the discrete primary particles,
Unter Kieselgelen versteht man kolloidal geformte oder ungeformte Kieselsäuren von elastischer bis fester Konsistenz mit lockerer bis dichter Porenstruktur. Die Kieselsäure liegt in Form von hochkondensierter Polykieselsäure vor. Auf der Oberfläche befinden sich Siloxan und/oder Silanol- Gruppen. Die Herstellung der Kieselgele erfolgt aus Wasserglas durch Umsetzung mit Mineralsäuren.Silica gels are colloidally shaped or unshaped silicas of elastic to solid consistency with a loose to dense pore structure. The silica is in the form of highly condensed polysilicic acid. On the surface are siloxane and / or silanol groups. The silica gels are prepared from water glass by reaction with mineral acids.
Des Weiteren wird zwischen pyrogener Kieselsäure und Fällungskieselsäure unterschieden. Beim Fällungsverfahren wird Wasser vorgelegt und anschließend Wasserglas und Säure, wie H2SO4, agglomerieren und zu Agglomeraten verwachs n spezifis h O g g 30 bis 800 m2/g (ermittelt nach Meßvorschrift: DIN 66131) und die Primärpartikelgröße bei 5 bis 100 nm. Die Primärpartikel von diesen als Feststoff vorliegenden Kieselsäuren sind in der Regel zu Sekundäragglomeraten fest vernetzt. Bei den Partikelgrößenangaben handelt es sich um mittlereFurthermore, a distinction is made between fumed silica and precipitated silica. In the precipitation process, water is introduced and then water glass and acid, such as H 2 SO 4 , Agglomerate and agglomerates verwachs n specifi h O gg 30 to 800 m 2 / g (determined according to test specification: DIN 66131) and the primary particle size at 5 to 100 nm. The primary particles of these present as solid silicas are usually firmly networked to secondary agglomerates , The particle size data are average
Teilchengrößen.Particle sizes.
Pyrogene Kieselsäure kann durch Flammenhydrolyse oder mit Hilfe des Lichtbogenverfahrens hergestellt werden. Das dominierende Syntheseverfahren für pyrogene Kieselsäuren ist die Flammenhydrolyse, bei der Tetrachlorsilan in einer Knallgasflamme zersetzt wird. Die dabei gebildete Kieselsäure ist röntgenamorph. Pyrogene Kieselsäuren besitzen an ihrer nahezu porenfreien Oberfläche deutlich weniger OH-Gruppen als Fällungskieselsäure. Die über Flammhydrolyse hergestellte pyrogenen Kieselsäure hat in der Regel eine spezifische Oberfläche von 50 bis 600 m2/g (ermittelt nach DIN 66131) und eine Partikelgröße von 5 bis 50 nm, die über das Lichtbogenverfahren hergestellte Kieselsäure eine spezifischen Oberfläche von 25 bis 300 m2/g (ermittelt nach DIN 66131) und eine Partikelgröße von 5 bis 500 nm. Auch hier werden diePyrogenic silica can be prepared by flame hydrolysis or by the arc process. The dominant synthesis method for fumed silicas is flame hydrolysis, in which tetrachlorosilane is decomposed in an oxyhydrogen flame. The resulting silica is X-ray amorphous. Pyrogenic silicic acids have significantly less OH groups than precipitated silica on their virtually pore-free surface. The fumed silica prepared via flame hydrolysis generally has a specific surface area of 50 to 600 m 2 / g (determined according to DIN 66131) and a particle size of 5 to 50 nm, and the silica prepared by the arc process has a specific surface area of 25 to 300 m 2 / g (determined according to DIN 66131) and a particle size of 5 to 500 nm. Again, the
Primärpartikel von diesen als Feststoff vorliegenden Kieselsäuren in der Regel zu Sekundäragglomeraten fest vernetzt. Bei den Partikelgrößenangaben handelt es sich um mittlere Teilchengrößen, die die Größe von Primärpartikeln und gegebenenfalls vorhandenen Agglomeraten daraus einschließt.Primary particles of these present as solid silicas usually crosslinked to secondary agglomerates. The particle size data are average particle sizes which include the size of primary particles and any agglomerates present therefrom.
Weitere Angaben zu Synthese und Eigenschaften von Kieselsäuren in fester Form sind beispielsweise K.H. Büchel, H.-H. Moretto, P. Woditsch „Industrielle Anorganische Chemie", Wiley VCH Verlag 1999, Kap. 5.8 zu entnehmen.Further details on the synthesis and properties of silicic acids in solid form are, for example, K.H. Büchel, H.-H. Moretto, P. Woditsch "Industrial Inorganic Chemistry", Wiley VCH Verlag 1999, chapter 5.8.
Werden für die erfindungsgemäßen Dispersionen ein als isolierter Feststoff vorliegender SiO2- Rohstoff, wie beispielsweise pyrogene oder gefällte Kieselsäure, eingesetzt, so wird dieser in eine wässrige SiO2-Dispersion durch Dispergieren überführt.If an SiO 2 raw material present as an isolated solid, such as, for example, pyrogenic or precipitated silica, is used for the novel dispersions, this is converted into an aqueous SiO 2 dispersion by dispersing.
Zur Herstellung der Siliciumdioxid-Dispersionen werden Dispergatoren des Standes der Technik eingesetzt, bevorzugt solche, die zur Erzeugung hoher Scherraten geeignet sind, wie z.B. Ultratorrax oder DissolverscheibenDispersants of the prior art are used to prepare the silica dispersions, preferably those suitable for producing high shear rates, e.g. Ultratorrax or dissolver discs
Bevorzugt werden solche wässrigen Siliciumdioxid-Dispersionen (a) eingesetzt, deren SiO2- Partikel eine Primärpartikelgröße von 1 bis 400 nm, bevorzugt 5 bis 100 nm und besonders bevorzugt 8 bis 60 nm aufweisen. Für den Fall das gefällte Kieselsäuren eingesetzt werden, werden diese zwecks Teilchenverkleinerung gemahlen.Preference is given to using those aqueous silicon dioxide dispersions (a) whose SiO 2 particles have a primary particle size of 1 to 400 nm, preferably 5 to 100 nm and particularly preferably 8 to 60 nm. In the case of precipitated silicas are used, they are ground for particle reduction.
Die Partikelgröße von Kieselsolenpartikeln kann - wie weiter vorne beschrieben - aus der BET- Oberfläche berechnet werden. Primärpartikel als auch in der Form von Agglomeraten vorliegen. Der Ausdruck „mittlere Partikelgröße" bedeutet erfindungsgemäß die mittels Ultrazentrirugation bestimmte mittlere Partikelgröße und schließt die Größe von Primärpartikeln und gegebenenfalls vorhandenen Agglomeraten daraus ein (vgl.: H.G. Müller, Progr. Colloid Polym. Sei. 107, 180-188 (1997)). Es wird das Massenmittel angegeben).The particle size of silica sol particles can be calculated from the BET surface area as described above. Primary particles as well as in the form of agglomerates. The expression "average particle size" in accordance with the invention means the mean particle size determined by means of ultracentrifugation and includes the size of primary particles and any agglomerates present therefrom (see: HG Müller, Progr. Colloid Polym., Sci 107, 180-188 (1997)). The weight average is given).
Bevorzugte erfindungsgemäße Dispersionen sind solche, in denen die SiOrPartikel der Siliciumdioxid-Dispersion (a) als diskrete unvernetzte Primärpartikel vorliegen. Solche bevorzugten erfindungsgemäßen Dispersionen enthaltend diskrete unvernetzte Primärpartikel sind insbesondere Kieselsole.Preferred dispersions of the invention are those in which the SiOr particles of the silica dispersion (a) are present as discrete uncrosslinked primary particles. Such preferred dispersions according to the invention containing discrete uncrosslinked primary particles are, in particular, silica sols.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die SiO2-Partikel über Hydroxylgruppen an der Partikel-Oberfläche verfügen.It is also preferred that the SiO 2 particles have hydroxyl groups on the particle surface.
Besonders bevorzugt werden als wässrige Siliciumdioxid-Dispersionen wässrige Kieselsäυresoϊe eingesetzt. Geeignete Kieselsäuresole sind unter anderem auch kommerziell erhältlich, beispielsweise bei der Firma H.C. Starck GmbH (Levasil®).Particular preference is given to using aqueous silica sols as aqueous silicon dioxide dispersions. Suitable silica sols are also commercially available, for example from H.C. Starck GmbH (Levasil®).
Unter wasserlöslichen Hydroxylgruppenhaltigen organischen Verbindungen sind im Rahmen der Erfindung alle linearen oder cyclischen Oligomere oder Polymere zu verstehen, die in der OHgomer- oder Polymerkette Hydroxylgruppen enthalten und wasserlöslich sind. Unter Oligomeren sind im Rahmen der Erfindung solche Verbindungen mit bis zu 10 Wiederholungseinheiten und einem Molekulargewicht unter 1000 zu verstehen, unter Polymeren solche mit mehr als 10 Wiederholungseinheiten, wobei in beiden Fällen die Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein können. Bevorzugte Beispiele für OH- gruppenhaltige Oligomere und Polymere sind Hydroxyalkylcellulosen, Polyvinylalkohole oder Cyclodextrine. Bevorzugte OH-gruppenhaltige Oligomere oder Polymere sind im Rahmen der Erfindung Cyclodextrine.Water-soluble hydroxyl-containing organic compounds in the context of the invention are to be understood as meaning all linear or cyclic oligomers or polymers which contain hydroxyl groups in the OHgomer- or polymer chain and are water-soluble. For the purposes of the invention, oligomers are to be understood as meaning those compounds having up to 10 repeat units and a molecular weight of less than 1000, and polymers having more than 10 repeat units, in which case the repeat units may be the same or different. Preferred examples of OH-containing oligomers and polymers are hydroxyalkylcelluloses, polyvinyl alcohols or cyclodextrins. Preferred OH-group-containing oligomers or polymers are cyclodextrins in the context of the invention.
Die Verwendung von Cyclodextrinen beruht auf der Möglichkeit, dass Wassermoleküle im Inneren der röhrenförmig aufgebauten Cyclodextrine durch hydrophobe Gastmoleküle ausgetauscht werden können. Beispiele für solche Monomeren bzw. niedermolekularen Verbindungen sind im Jahrbuch der Heinrich-Heine - Universität Düsseldorf 2002, Beitrag von H. Ritter und M. Tabatabai zu finden (www.uni-duesseldorf.de/home/jahrbuch/2002/ritter/index_html).The use of cyclodextrins is based on the possibility that water molecules inside the tubular cyclodextrins can be exchanged for hydrophobic guest molecules. Examples of such monomers or low molecular weight compounds can be found in the yearbook of Heinrich-Heine - University of Düsseldorf 2002, article by H. Ritter and M. Tabatabai (www.uni-duesseldorf.de/home/jahrbuch/2002/ritter/index_html) ,
Die Aufnahme von niedermolekularen Gastmolekülen bzw. Verbindungen kann maximal im äquimolaren Bereich erfolgen, d.h. das Verhältnis von Cyclodextrin : Gastmolekül ist kleiner oder gleich 1:1. Die Durchmesser der Gastmoleküle sollten für Cavamax W6 maximal 0,95 nm, für Cavamax W6 maximal 0,78 nm und für Cavamax W8 maximal 0,57 nm betragen. (Abb. 10).The inclusion of low molecular weight guest molecules or compounds can be carried out at most in the equimolar range, ie the ratio of cyclodextrin: guest molecule is less than or equal to 1: 1. The diameter of the guest molecules should be 0.95 nm maximum for Cavamax W6, 0.78 nm maximum for Cavamax W6 and 0.57 nm maximum for Cavamax W8. (Fig. 10).
Abhängig von cLer Komplexiemngskonstante der jeweiligen niedermolekularen Verbindung kann die Aufnahme durch Cyclodextrin auch niedriger sein. Eine Berechnung der Aufnahme wird beschrieben von „ M. V. Rekharsky and Y. Inoue, Cfwm. Rc'v., 98:1875-1917, 1998," Beschrieben werden solche Komplexe zwischen Cyclodextrin und Gastmolekülen in den BereichenDepending on the complexing constant of the respective low molecular weight compound, uptake by cyclodextrin may also be lower. A calculation of the recording is described by "M.V. Rekharsky and Y. Inoue, Cfwm. Rc'v., 98: 1875-1917, 1998, "Described are such complexes between cyclodextrin and guest molecules in the regions
Lebensmittel, Tcxtil, Kosmetik, Agrar und Pharmazie. Literaturstellen in „Tamur Uyar, Nanostπicturing polymers with cyclodextrins, Dissertation an der North Carolina State University, Sector Fiber and Polymer Science, September 2005", Für den Einsatz im Klebstoffbereich ist keine Literatur nachweisbar.Food, Tcxtil, Cosmetics, Agriculture and Pharmacy. References in "Tamur Uyar, Nanostricturing polymers with cyclodextrins, Ph.D. thesis at North Carolina State University, Sector Fiber and Polymer Science, September 2005." There is no literature available for use in the adhesives field.
Cydodextrine als wasserlösliche Hydroxylgruppeπhaltige organische Verbindungen in den erfindungsgemaßen Zusammensetzungen bieten den Vorteil, dass der Rcstmonomergehalt in den resultierenden Dispersionen deutlich reduziert werden kann.Cydodextrins as water-soluble hydroxyl group-containing organic compounds in the compositions according to the invention have the advantage that the Rcstmonomergehalt can be significantly reduced in the resulting dispersions.
Geeignete Cydodextrine sind unsubstituierte und substituierte Cydodextrine.Suitable Cydodextrins are unsubstituted and substituted Cydodextrins.
Bevorzugte Cyclodextrine sind ά-, ß- und γ-Cyclodcxlriπe und deren Ester-, Alkylether-, Hydroxyalky lether- . Alkoxycarbonylalkylether-, Carboxyalkylcther-Derivate oder deren Salze. Preferred cyclodextrins are ά-, ß- and γ-Cyclodcxlriπe and their ester, alkyl ether, hydroxyalkyl ether. Alkoxycarbonylalkylether-, Carboxyalkylcther derivatives or their salts .
Besonders bevorzugt sind Methyl-ά-cyclodextrin, Methyl-ß-cyclodextrin, Methyl-γ-cydodextrin, Ethyl-ß-cyclodextrin, ßutyl-ά-cyclodextrin, Butyl-ß-cyclodextrin, Butyl-γ-cyclodextrin, 2,6-DimethyUά-cyclodeχtriii, 2,6-Dimethyl-ß-cyclθdexirin, 2,6-Ditnαhyl-γ-cyclodexlriπ, 2,6-DJethyl-ß-cydodex.lrin, 2,6-Dibutyl-ß-cyclodcxtrin, 2,3,6-Trimethyl-ά'Cyclodextriπ, 2,3,6-TrJmcthyl-ß-cyclodcxtrin, 2,3,6-Trimethyl-γ-cyclodextrin, 2,3,6-Trioctyl-ά-cyclodexlrin,Particularly preferred are methyl-ά-cyclodextrin, methyl-β-cyclodextrin, methyl-γ-cydodextrin, ethyl-β-cyclodextrin, β-butylcyclodextrin, butyl-β-cyclodextrin, butyl-γ-cyclodextrin, 2,6-DimethyUά -cyclode χ triii, 2,6-dimethyl-.beta.-cyclθdexirin, 2,6-Ditnαhyl-γ-cyclodexlriπ, 2,6-DJethyl-ß-cydodex.lrin, 2,6-dibutyl-ß-cyclodcxtrin, 2.3 , 6-trimethyl-ά 'Cyclodextriπ, 2,3,6-TrJmcthyl-ß-cyclodcxtrin, 2,3,6-trimethyl-γ-cyclodextrin, 2,3,6-trioctyl-ά-cyclodexlrin,
2,3,6-Trioctyl-ß^cyclodextrin, 2,3,6-Triacetyl-ά-cycIodextriü, 2,3,6-TriacetyI-ß-cyclodextrin, 2,3,6-Trmcetyl-γ-cycludextrin, (2-Hydroxy)propyl-ά-cyclodeχttin, (2-Hydroxy)propyl-ß cyclodextrin, (2-Hydroxy)propyl-γ-cyclodextrin, teilweise oder vollständig acetyljertes, mtthyliertes und succinyliertes ά-, ß- und γ-Cydodextrin, 2,6-Dϊmethyl-3-acetyl-ß-L;yclodextritι und 2,6-Dibutyl-3-acetyl-ß-cyclodextrin. 2, 3,6-trioctyl-ß ^ cyclodextrin, 2,3,6-triacetyl-ά-cycIodextriü, 2,3,6-TriacetyI-.beta.-cyclodextrin, 2,3,6-Trmcetyl-γ-cycludextrin, (2 -Hydroxy) propyl-ά-cyclodeχttin, (2-hydroxy) propyl-β-cyclodextrin, (2-hydroxy) propyl-γ-cyclodextrin, partially or completely acetylated, methylated and succinylated ά-, β- and γ-cyclodextrin, 2, 6-Dϊmethyl-3-acetyl-.beta.-L; yclodextri t ι and 2,6-dibutyl-3-acetyl-ß-cyclodextrin.
Die Mono-, Di- oder Triether-substitυierteπ, Mono-, Di- oder Triester- substituierten oder MonocKterZ-diether substituierten Derivate werden in der Regel durch Verelherung von ά-, ß- und γ-Cyclodextrinen mit Alkylieπingsmitteln wie beispielsweise Dimethylsulfat oder Alkylhalogeniden m it 1 bis 30 C-Alomen wie beispielsweise Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Bulyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octylchlorid, -bromid oder -iodid und/oder Veresterung mit Essigsäure oder Bernsteinsäure in Gegenwart von Säuren erhalten.The mono-, di- or triether-substituted, mono-, di- or triester-substituted or monocKterZ-diether-substituted derivatives are generally obtained by the preparation of ά- , β- and γ-cyclodextrins with alkylating agents such as dimethyl sulfate or alkyl halides m from 1 to 30 carbon atoms, for example methyl, ethyl, propyl, bulyl, pentyl , hexyl, heptyl, octyl chloride, bromide or iodide and / or esterification with acetic acid or succinic acid in the presence of acids ,
Cydodextrine sind ebenfalls kommerziell erhältlich, beispielsweise bei der Firma W;icker (Cavamax® und CavasoK©). Ein weilerer Gegenstand d&r Erfindung ist die Verwendung der erfiπdungsgemäßen Dispersionen als Komponente bei der Herstellung von Kleb- und Dichtsloffen unter Verwendung von Polymerdispersionen (c) sowie die resultierenden Kleb- und Dichtstoffe.Cydodextrins are likewise commercially available, for example from Wicker (Cavamax® and CavasoK®). A further object of the invention is the use of the dispersions according to the invention as a component in the production of adhesives and sealants using polymer dispersions (c) and the resulting adhesives and sealants.
Insbesondere können die erfindungsgeniäßen Dispersionen als Komponente bei der Herstellung von DichUSlofteπ und Beschichtungen - besonders zur Herstellung von klebenden BeschichtungenIn particular, the dispersions of the invention can be used as a component in the preparation of dichrofaces and coatings-in particular for the production of adhesive coatings
- unter Zusatz von mindestens einer Polymerdispersion (c) verwendet werden.- be used with the addition of at least one polymer dispersion (c).
Bei der Verwendung der erfindungsgeinäßen Dispersionen als Komponente bei der Herstellung von Kleb- und Dichtstoffen sind alle Polymerdispersionen (c) geeignet, in welchen der Feststoff in einer flüssigen Phase gelöst ist und diese Phase wiederum mit einer weiteren flüssigen Phase eine Emulsion bildet oder solche Polymerdispersionen (c), bei denen Polymere mit Hilfe vonWhen using the inventive dispersions as a component in the production of adhesives and sealants, all polymer dispersions (c) are suitable in which the solid is dissolved in a liquid phase and this phase in turn forms an emulsion with another liquid phase or such polymer dispersions ( c), in which polymers with the aid of
Emulatoren oder Dispergatoren in Wasser dispergiert sind. Beispiele sind Latices von Polymeren aus Dienen oder olefinisch ungesättigten Monomeren und deren Copolymeren, wie Polystyrol- Butadien-Latex, Acrylnitril-Butadieπ-Latex, Po lyehloropren -Latex, Latex eines Copolymeren aus Chloropren und Dichlorbutadien, Latex von chloriertem Polyisopren oder (Meth)acrylat-Latex. Weiterhin können diese Polymere ( c ) auch wasserlöslich sein , wie z.B. PolyvinylpyrralidonEmulators or dispersants are dispersed in water. Examples are latexes of polymers of dienes or olefinically unsaturated monomers and copolymers thereof, such as polystyrene-butadiene latex, acrylonitrile-butadiene-latex, polychloroprene latex, latex of a copolymer of chloroprene and dichlorobutadiene, latex of chlorinated polyisoprene or (meth) acrylate -Latex. Furthermore, these polymers (c) may also be water-soluble, e.g. Polyvinylpyrralidon
Die Polymerdispersionen (c) können ein oder mehrere solcher Polymerdispersionen enthalten.The polymer dispersions (c) may contain one or more such polymer dispersions.
Bevorzugt sind natürliehe und synthetische Polymerdispersionen, die im Klebstoffbereich eingesetzt werden, beschrieben in: Irving Skeist, Handbook of Adhesives 2, Auflage 1977, Van Nostπind Reinhold New York-Preference is given to natural and synthetic polymer dispersions used in the adhesive sector, described in: Irving Skeist, Handbook of Adhesives 2, Edition 1977, Van Nostrind Reinhold New York
Besonders bevorzugt sind Polymerdispersionen (c) deren viskoclastischen Eigenschaft™ der trockenen Filme in oder im Bereich des Haftklebebcreichs liegen. Die Filmherstellung erfolgte aus den Dispersionen bei Raumtemperatur. Aus den Filmen wurden für die Messung Platten bei 100 0C gepresst und im Rot&tionsrheometer der Speichermodul G' bei Temperaturen von 30üC bis 100 0C bestimmt. Der Speichermodul soll im Bereich von 0,02 bis 2 MPa liegen. Liegt der Speichermodul G unter 0,02 MPa, dann wird dυrth Zusatz der erfinduπgsgemäßen Dispersion der Speichmodul zwar angehoben, die innere Festigkeit des Polymerdispersion e (Cohäsion) ist jedoch zu niedrig, so dass der Klebstofffilm im Test cohasiv versagt. Liegt der Speichermodul G' über 2 MPa, dann ist der Klebstofffilm zu hart und die Adhäsion zum Substrat nicht ausreichend.Particular preference is given to polymer dispersions (c) whose viscoplastic properties of the dry films are in or in the region of the pressure-sensitive adhesive range. The film production took place from the dispersions at room temperature. From the films boards were pressed at 100 0 C and determined in red & tionsrheometer the storage modulus G 'at temperatures of 30 C to 100 u 0 C for measurement. The memory module should be in the range of 0.02 to 2 MPa. If the storage modulus G is less than 0.02 MPa, then the addition of the dispersion according to the invention increases the storage modulus, but the internal strength of the polymer dispersion e (cohesion) is too low, so that the adhesive film cohesively fails in the test. If the storage modulus G 'is greater than 2 MPa, then the adhesive film is too hard and the adhesion to the substrate is insufficient.
Ganz besonders bevorzugt sind Polymerdispers ioneπ (c) enthaltend Polymere, die Hydroxylgruppen oder Carboxylgruppen in der Polymerkette tragen. Der daraus resultierende höhere Hydroxylgnjppengehalt kann hinsichtlich eines besseren Vemetzungsverhaltena von besonderem Vorteil sein. Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthaltend die Komponenten (a) ui]d (b) besitzen bevorzugt einen Gehalt an dispergiertem Siliciumdioxid (a) von 99,9 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 99,5 Gew.-% bis 45 Gew.-%. Die Anteile der wasserlöslichen Polymere oder Oligomere (b) in den Dispersionen liegen bei 0,1 Gew.-% bis 75 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 55 Gew,-%., wobei sich die ProzenUingaben auf das Gewicht nichtflüclitiger Anteile beziehen und zu 100 Gew.-% addieren.Very particular preference is given to polymer dispersions (c) containing polymers which carry hydroxyl groups or carboxyl groups in the polymer chain. The resulting higher Hydroxylgn j ppengehalt may be in terms of a better Vemetzungsverhaltena particularly advantageous. The dispersions according to the invention containing the components (a) and [d] (b) preferably have a content of dispersed silicon dioxide (a) of 99.9% by weight to 25% by weight , preferably of 99.5% by weight . -% to 45 wt .-%. The proportions of the water-soluble polymers or oligomers (b) in the dispersions are from 0.1% by weight to 75% by weight, preferably from 0.5% by weight to 55% by weight , the process inputs being based on refer to the weight of non-volatile components and add to 100 wt .-%.
Bei der Verwendung der erfϊndungsgemäßen Dispersionen - enthaltend db Komponenten (a) und (b) - als Komponente in Klebstoff- und Dichtstoff-Formulierungen enthalten die Formulierungen die erfindungsgemäßeπ Dispersionen im Bereich von 3 Gew,-% bis 45 Gew,-%, bevorzugt 5 Gcw,-%. bis 30 Gew.-%. Die Polymer-D ispersionen (c) sind in den Formulierungen m 97 Gew.-% bis 55 Gew.-% enthalten, bevorzugt zu 95 Gew.-% bis 70 Gew.-%, wobei sich die Prozentangaben auf das Gewicht nichtflüchtiger Anteile beziehen und zu 100 Gew.-% addieren.When using the dispersions according to the invention containing db components (a) and (b) as a component in adhesive and sealant formulations, the formulations contain the dispersions of the invention in the range from 3% to 45% by weight, preferably 5% Gcw , -% . to 30% by weight. The polymer dispersions (c) are in the formulations m 97 wt . % to 55 wt .-%, preferably to 95 wt .-% to 70 wt .-%, wherein the percentages are based on the weight of non-volatile components and add to 100 wt .-%.
Die resultierenden Kleb- und Dichtstoffe sind solche Formulierungen enthaltendThe resulting adhesives and sealants are containing such formulations
(a) mindestens eine wässrige Süiciumdioxid-Dispcrsioπ mit einem mittleren Partikeldurchmesser der SiO2-Partikel von 1 bis 400 nm, bevorzugt 1 bis 200 nm,(a) at least one aqueous silica dispersion having an average particle diameter of the SiO 2 particles of 1 to 400 nm, preferably 1 to 200 nm,
(b) mindestens eine wasserlösliche Hydroxylgruppenhaltige organische Verbindung und(B) at least one water-soluble hydroxyl group-containing organic compound and
mindestens eine Polymerdispersion (c).at least one polymer dispersion (c).
Die erfindirngsgemäßen Klebstoff- und Dichtstofffoimulierungen können weitere Zusatanittel und gegebenenfalls Beschichtungs- und Klebstofthilfsstoffe enlhslten.D i e erfindirngsgemäßen adhesives and Dichtstofffoimulierungen can enlhslten more Zusatanittel and optionally coating and Klebstofthilfsstoffe.
Beispielsweise können Füllstoffe wie Quaizmehl, Quarzsand, Schwerspat, Calciumcarbonat,For example, fillers such as Quaizmehl, quartz sand, barite, calcium carbonate,
Kreide, Dolomit oder Talkum, gegebenenfalls zusammen mit Netziiπitteln, beispielsweise Polyphosphatcn, wie Natriumhexamctaphosphat, Naphthalinsulfonsäure, Ammonium- oder Nadiumpolyacryl-Situresalze zugesetzt werden, wobei die Füllstoffe in Mengen von 10 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 50 Gew.-%, und die Netzmittel in Mengen von 0,2 bis 0,6 Gew. -%, alle Angaben bezogen auf die nichtfluchtigeπ Anteile, zugesetzt werden. Weitere geeignete, gegebenenfalls einzusetzende Hilfsmittel sind beispielsweise in Mengen von 0,01. bis 1 Gew.-%, bezogen auf πichtflüchtige Anteile, einzusetzende organische Verdickungsmittel, wie Celluloscderivate, Algiπate, Stärke, Stärkederivate, Polyurethan-Verdickuπgsmittel oder Polyacrylsäure oder in Mengen von 0,05 bis 5 Gcw.-%, bezogen auf nichtflüchtige Anteile, einzusetzende anorganische VerdickungsmiUel, wie beispielsweise Bentonite. Zur Konservierung können der erfind ungsgemäßeπ Dispersion auch Fungizide zugesetzt werden. Diese kommen in Mengen von 0,02 bis 1 Gew.-%. bezogen auf nichtflüchtige Anteile, zum Einsatz. Geeignete Fungizide sind beispielsweise Phenol- und Kresolderivate oder zinnorganischc Verbindungen. Gegebenenfalls können auch klebrigmachende Harze, so genannte Klebharze, wie z.B . unmodifizierte oder modifizierte Naturharze wie Kollophoniumester, Kohlcnwasserstoffharze oder synthetische Harze wie Phthalatharze der erfinduπgsgemäßcn Polymer-Dispersion in dispergierter Form zugesetzt werden (siebe z.B. in „Klebharze" R. Jordan, R. Htnterwaldner, S. 75-115, Hinterwaldner Verlag München 1994). Bevorzugt sind Alkylpbenolharz- und Terpenphenolhar:_>Chalk, dolomite or talc, optionally together with Netziiπitteln, for example Polyphosphatcn, such as sodium hexamctaphosphate, naphthalenesulfonic acid, ammonium or Nadiumpolyacryl-Situresalze be added, wherein the fillers in amounts of 10 to 60 wt . %, preferably from 20 to 50% by weight, and the wetting agents in amounts of from 0.2 to 0.6% by weight, all data relating to the nonvolatile components being added. Further suitable, optionally used adjuvants are, for example, in amounts of 0.01 . to 1 wt . -%, based on πichtflüchtige shares, organic thickening agents, such as Celluloscderivate, Algiπate, starch, starch derivatives, polyurethane Verdickuπgsmittel or polyacrylic acid or in amounts of 0.05 to 5 Gcw .-%, based on non-volatile components, to be used inorganic thickening, such as for example bentonites. For preservation, fungicides can also be added to the dispersion according to the invention. These come in amounts of 0.02 to 1 wt .-%. based on non-volatile components used. Suitable fungicides are, for example, phenol and cresol derivatives or organotin compounds. Optionally, tackifying resins, so-called adhesive resins, such as. unmodified or modified natural resins, such as rosin esters, carbonyl hydrogen resins or synthetic resins, such as phthalate resins, are added in dispersed form to the polymer dispersion according to the invention (see, for example, "Klebharze" R. Jordan, R. Htnterwaldner, pp. 75-115, Hinterwaldner Verlag, Munich 1994). Alkylpbenol resin and terpene phenolhar are preferred: _>
Dispersionen mit Erweichungspunkten grölier 70 0C, besonders bevorzugt größer 110 0C. Auch Weichmacher, wie beispielsweise solche auf Adipat-, Phthalat- oder Phosphatbasis können den erf indungsgemäßeπ Dispersionen in Mengen von 0,5 bis 10 Gew. -Teile, bezogen auf nichtflüchtige Anteile zugesetzt werden.Dispersions with softening grölier 70 0 C, more preferably greater than 110 0 C. Plasticizers, such as those based on adipate, phthalate or phosphate may be present to erf indungsgemäßeπ dispersions in amounts of 0.5 to tenth parts by weight, based on non-volatile Shares are added.
Ebenfalls möglich ist ein Einsatz organischer Lösungsmittel, wie beispielsweise aromatischer Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Toluol oder Xylol, Ether, wie z.B. Dioxan, Ketone, wie z.B. Aceton, oder Methylethylketon, Ester, wie z.B. Butylacetat oder Ethylacetat, oder deren Gemische in Mengen von bis zu Gew. 10% bezogen auf die gesamte Kleb Stoff -Formulierung Solche Zusätze organischer Lösungsmittel können beispielsweise die Haftung zum zu beschichtenden oder verklebenden Substrat verbessern oder der Lösung der vorangehend beschriebenen gegebenenfalls enthaltenen weiteren Zusatzmittel oder gegebenenfalls Beschichtungs- und Klebstoffhilfsstoffe dienenIt is also possible to use organic solvents such as aromatic hydrocarbons, e.g. Toluene or xylene, ethers, e.g. Dioxane, ketones, e.g. Acetone, or methyl ethyl ketone, esters, e.g. Butyl acetate or ethyl acetate, or mixtures thereof in amounts of up to 10% by weight based on the total adhesive formulation Such additives of organic solvents, for example, improve the adhesion to the substrate to be coated or bonded or the solution of the above-described optionally further additives or optionally coating and adhesive adjuvants are used
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Klebstoff- und Dichtstoffformulieπingen werden die Mengenverhältnisse der einzelnen Komponenten so gewählt, dass die resultierende erfindungsgemiiße Formulierung die Komponenten (a), (b) und (c) sowie gegebenenfalls weitereTo prepare the adhesive and sealant formulations according to the invention, the proportions of the individual components are chosen such that the resulting formulation according to the invention comprises components (a), (b) and (c) and optionally further
Zusatzmittel oder Beschichtungs- oder Klebstoffhilfsstoffe in den vorangehend angegebenen Mengen enthält.Contains additives or coating or adhesive adjuvants in the amounts indicated above.
Die ertindungsgemäßen Dispersionen eignen sich hervorragend als Klebstoffe oder Beschichtimgsmittel für diverse Substrate. Beispielsweise können Substrate wie Holz, Papier, Kunststoffe, Textilien, Leder, Gummi oder aus anorganischen Materialien wie Keram ik, Steingut,The dispersions according to the invention are outstandingly suitable as adhesives or coating agents for various substrates. For example, substrates such as wood, paper, plastics, textiles, leather, rubber or inorganic materials such as Keram ik, earthenware,
Glasfaser oder Zement beschichtet oder verklebt werden. Beim Verkleben von Substraten tonnen Substrate gleicher oder verschiedener Art verklebt werden. Die erfindungsgcmiißcπ Klebstoff- und Dichtstofffoππulierungen zeigen gegenüber bekannten Kbbstoffformulierungen trotz des hohen Wassergehaltes eine hohe Anfangsfestigkeit und die resultierenden trockenen Beschichtungs- oder Klebstoff-Filme eine hohe Wasserfestigkeit und WärmebeständigkeitGlass fiber or cement to be coated or glued. When bonding substrates tons substrates of the same or different types are bonded. Despite the high water content, the adhesive and sealant formulations according to the invention exhibit a high initial strength and the resulting dry coating or adhesive films have a high water resistance and heat resistance compared with known adhesive formulations
Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung der erfindungsgemäßen Klebstoff- und Dichtstoffform uliermi gen als Klebstoff oder Beschichtungsmhtel, besonders geeignet ist die Verwendung als Kontaktklebstoff, Haftklebstoff FlockJklebstoff oder Kaschierklebstoff, oder Mittel zum Beschichten und Tränken von Faderprodukien zur Herstellung von textil- oder faserverstärktem Beton oder anderer auf Zement basierenden Produkten.The present invention furthermore relates to the use of the adhesive and sealant molds according to the invention as adhesives or coating adhesives, the use as contact adhesives, pressure-sensitive adhesives, flock adhesives or laminating adhesives, or agents for coating and impregnating Fader products for the manufacture of textile or fiber reinforced concrete or other cement based products.
Die Auftragung der erfindungsgemäßen Polymer-Dispersionen kann auf bekannte Weisen, z.B. durch Streichen, Gießen, Rakeln, Spritzen, Walzen oder Tauchen durchgeführt werden. Die Trocknung des Beschichtungs- bzw. Klebstofffilms kann bei Raumtemperatur oder erhöhterThe application of the polymer dispersions of the invention may be carried out in known manners, e.g. by brushing, pouring, knife coating, spraying, rolling or dipping. The drying of the coating or adhesive film can at room temperature or elevated
Temperatur erfolgen, wobei eine Erwärmung der trockenen Klebstoffsch icht auf 80 °C bis 200 °C über eint Zeitraum von 10 Sekunden bis 20 Minuten vorteilhaft ist um einen höheren Wärmesland der Klebnaht zu erreichen.Temperature, wherein a heating of the dry Klebstoffsch light to 80 ° C to 200 ° C over a period of 10 seconds to 20 minutes is advantageous to achieve a higher heat of the adhesive seam.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Substrate die mit einer erfindungsgemäßen Formulierung beschichtet oder verklebt sind sowie ein Verfahren zum Verbinden der einseitig oder beidseitig beschichteten Substrate unter Verwendung der Formulierungen.Likewise provided by the present invention are substrates which are coated or bonded with a formulation according to the invention and a method for bonding the substrates coated on one or both sides using the formulations.
Die folgenden Beispiele dienen der beispielhaften Erläuterung der Erfindung und sind nicht als Beschränkung aufzufassen. The following examples serve to exemplify the invention and are not to be considered as limiting.
BeispieleExamples
1.1. Eingesetzte Substanzen Tab. Cl: Polymer-Dispersionen (c) 1.1. Substances used Tab. Cl: polymer dispersions (c)
Tab. C2: Polymer-Dispersionen (c) n.b. = nicht bestimmtTab. C2: Polymer dispersions (c) nb = not determined
Tab. C4: Polymer-Dispersionen (c)Table C4: Polymer dispersions (c)
n.b. = nicht bestimmt g ( ) nb = not determined g ()
Tab E : HaftklebstoffTab E: Pressure sensitive adhesive
1.2 Messmethoden:1.2 Measurement methods:
1.2.1. Thermomechaiiische Analyse (TMA)1.2.1. Thermo-mechanical analysis (TMA)
Die Dispersionen werden in einer Teflonschale als Film getrocknet und zwar 3 Tage bei Raumtemperatur, 1 Stunde bei 800C und danach noch einmal 3 Tage bei Raumtemperatur, wobei ein Film mit einer Dicke von 1,0 mm bis 1,5 mm entstehen soll. Gemessen wird mit einem Gerät der Firma Perkin Eimer DMA 7 bei einer Belastung von 500 mN und einem Temperaturprogramm von p p , g p Substrat ein. Diese Messung korreliert mit der Ermittlung der Wärmebeständigkeit der Klebungen im Heizschrank. Beispiel für eine solche Wärmebeständigkeitsprüfung: Die Prüfkörper werden mit 4 kg belastet und in einem Heizschrank innerhalb von 30 min. auf 4O0C temperiert. Anschließend werden die Prüfkörper mit einer linearen Heizrate von 0,5oC/min. auf 15O0C aufgeheizt. Die Erweichungstemperatur, d.h. die Temperatur in 0C bei der die Klebung unter der 4 kg Last versagt, wird registriert.The dispersions are dried in a Teflon dish as a film and that for 3 days at room temperature, for 1 hour at 80 0 C and then again for 3 days at room temperature, with a film to be formed with a thickness of 1.0 mm to 1.5 mm. It is measured with a Perkin Elmer DMA 7 device at a load of 500 mN and a temperature program of pp, gp substrate. This measurement correlates with the determination of the heat resistance of the bonds in the heating cabinet. Example of such a heat resistance test: The test specimens are loaded with 4 kg and placed in a heating cabinet within 30 min. tempered to 4O 0 C. Subsequently, the test specimens with a linear heating rate of 0.5 o C / min. heated to 15O 0 C. The softening temperature, ie the temperature at 0 C at which the adhesion fails under the 4 kg load, is registered.
1.2.2. Bestimmung der Schäϊfestigkeit1.2.2. Determination of the resistance to damage
Die Prüfung erfolgt gemäß EN 1392. Auf zwei Prüfkörper aus Leinen mit den Maßen 100 x 30 mm, wird ein 100 μm dicker Nassfilm der Formulierung aufgetragen und bei Raumtemperatur gelüftet. Anschließend werden die Prüflinge 10 Sekunden lang Schockaktiviert und mit 4 bar zusammengefügt. Es erfolgt eine Reißprüfung auf einer handelsüblichen Zugprüfmaschine bei Raumtemperatur. Es werden die Festigkeitswerte nach einem Tag ermittelt.The test is carried out in accordance with EN 1392. On two test pieces of linen measuring 100 × 30 mm, a 100 μm thick wet film of the formulation is applied and ventilated at room temperature. Subsequently, the specimens are shock activated for 10 seconds and joined together at 4 bar. There is a tear test on a commercial tensile testing machine at room temperature. The strength values are determined after one day.
1.2.3. Abkühlversuch im Rotationsrheometer (Bohlin)1.2.3. Cooling test in a rotary rheometer (Bohlin)
Die Untersuchungen der viskoelastischen Eigenschaften erfolgten mit einem Rotationsrheometer der Fa. Bohlin mittels oszillierende Deformation in der Platte/ Platte-Geometrie. Die Fi Iniherstellung erfolgte aus den Dispersionen bei Raumtemperatur. Aus den Filmen wurden für die Messung Platten bei 100 0C gepresst.The investigations of the viscoelastic properties were carried out with a rotary rheometer from Bohlin by means of oscillating deformation in the plate / plate geometry. Fi ini production took place from the dispersions at room temperature. From the films plates were pressed at 100 0 C for the measurement.
Die viskoelastischen Eigenschaften werden in Abhängigkeit der Temperatur von 100 0C bis 20 0C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 4 0C/ min bei einer Meßfrequenz von 1 Hz und einer Deformation von 0,05 bestimmt.The viscoelastic properties are determined as a function of the temperature of 100 0 C to 20 0 C with a cooling rate of 4 0 C / min at a measuring frequency of 1 Hz and a deformation of 0.05.
1.2.4. Bestimmung des Vernetzungsverhaitens der Klebstoff-Formulierungen1.2.4. Determination of the Crosslinking Behavior of the Adhesive Formulations
20 g der wässrigen Formulierungen werden 4 Tage bei Raumtemperatur (RT) getrocknet. Die20 g of the aqueous formulations are dried for 4 days at room temperature (RT). The
Ermittlung des Vernetzungsverhaltens erfolgt an einem Moving Die Rheometer der Fa. Alpha Technologies. Die Prüfung erfolgt nach der Methode ASTM D 5289-95. Diese Norm ist äquivalent zu ISO 6502-1991 und DIN 53529 Teil 3. Die Messung erfolgt üblicherweise bei Temperaturen von 100 0C bis 200 0C. Gemessen wird der Verformungswiderstand der durch die zunehmende Vernetzung ansteigt als Schubkraft bzw. Drehmoment. Angegeben wird die minimale Kraft beiDetermination of the crosslinking behavior takes place on a moving The rheometer of the company Alpha Technologies. The test is carried out according to the method ASTM D 5289-95. This standard is equivalent to ISO 6502-1991 and DIN 53529 Part 3. The measurement is usually carried out at temperatures of 100 0 C to 200 0 C. The deformation resistance is measured by the increasing cross-linking increases as a thrust or torque. Indicated is the minimum force at
Beginn der Messung (S 'min in dNm) und die maximale Kraft (S'max in dNm) beim Erreichen des Vernetzungsplateaus. 10 g Klebstoff-Formulierung werden in einer 20 ml Rollrandflasche eingewogen, gasdicht verschlossen und mittels Headspacetechnik kapillargaschromatographisch analysiert. Gerät: Gaschromatograph Typ Perkin Eimer 8420; Quarzkapillarsäule. Die Probe wird 30 min bei 700C thermostatisiert, danach der Restmonomergehalt in der Gasphase ermittelt.Start of measurement (S 'min in dNm) and maximum force (S'max in dNm) when reaching the crosslinking plateau. 10 g of adhesive formulation are weighed in a 20 ml rolled rim bottle, sealed gas-tight and analyzed by capillary gas chromatography using a headspace technique. Apparatus: gas chromatograph type Perkin Elmer 8420; Fused silica capillary column. The sample is thermostated for 30 min at 70 0 C, then determined the residual monomer content in the gas phase.
1.2.6. Bestimmung des Erweichungspunktes der Verkϊebung( Wärmefestigkeit )1.2.6. Determination of the softening point of the thickening (heat resistance)
Die Prüfung erfolgt gemäß EN 1392. Aus zwei Probestreifen aus KASX (Butadien-Acrylnitril- Rubber Gummi), gerauht mit Schleifpapier (Körnung = 40), werden Prüfkörper herausgeschnitten, Maße 20 x 60 mm. Ein 100 μm dicker Nassfüm der Klebstoffformulierung wird mit einem Pinsel auf einer zu verklebenden Fläche von 10 x 20 mm aufgetragen und 1 Stunde bei Raumtemperatur gelüftet. Anschließend werden die Prüfkörper 10 s schockaktiviert und so gegeneinander gepresst, dass nur die Klebflächen in einem Winkel von 180° gegeneinander gefügt werden. Der Verbund wird in der Presse 10 sec mit 4 bar (effektiv) gepresst.The test is carried out in accordance with EN 1392. From two test strips made of KASX (butadiene-acrylonitrile rubber), roughened with sandpaper (grain size = 40), test specimens are cut out, dimensions 20 x 60 mm. A 100 μm thick wet of the adhesive formulation is applied with a brush on a surface to be bonded of 10 x 20 mm and ventilated for 1 hour at room temperature. Subsequently, the test pieces are shock activated for 10 seconds and pressed against each other so that only the adhesive surfaces are joined at an angle of 180 ° to each other. The composite is pressed in the press for 10 seconds with 4 bar (effective).
Nach einer Lagerzeit von 3 - 7 tagen werden die KASX-Prüfkörper mit 4 kg belastet und in einem Heizschrank innerhalb von 30 min. auf 400C temperiert. Anschließend werden die Prüfkörper mit einer linearen Heizrate von ö,5°C/min. auf 1500C aufgeheizt. Die Erweichungstemperatur, d.h. die Temperatur in 0C bei der die Klebung unter der 4 kg Last im Scherversuch versagt, wird registriert. Es werden jeweils 4 Einzelmessungen durchgeführt.After a storage period of 3 - 7 days, the KASX test specimens are loaded with 4 kg and placed in a heating cabinet within 30 min. tempered to 40 0 C. Subsequently, the test specimens with a linear heating rate of ö, 5 ° C / min. heated to 150 0 C. The softening temperature, ie the temperature at 0 C at which the adhesion fails under the 4 kg load in the shear test, is registered. In each case 4 individual measurements are carried out.
Schockaktivierungshock activation
Die Klebeflächen werden 10 Sekunden mit einem IR-Strahler der Fa. Funk (SchockaktiviergerätThe adhesive surfaces are illuminated for 10 seconds with an infrared radiator from Funk (shock activator
2000) bestrahlt. Die Verklebung erfolgt sofort nach Wärmeaktivierung der mit Klebstoff beschichteten Prüfkörper, indem die aktivierten Klebeschichten gegeneinander gelegt und in einer Presse verpresst werden. Die so hergestellten Prüfkörper werden bei 23 °C und 50 % relativer Feuchte gelagert.2000). The bonding takes place immediately after heat activation of the adhesive-coated specimens by the activated adhesive layers are placed against each other and pressed in a press. The test specimens thus prepared are stored at 23 ° C and 50% relative humidity.
1.2.7 „Pull-Out" - Versuch zur Ermittlung der Kraft bei der sich die beschichtete Faser (Roving) von der Betonmatrix löst.1.2.7 Pull-out - An attempt to determine the force at which the coated fiber (roving) detaches from the concrete matrix.
Die Versuche wurden entsprechend der in EP beschriebenen Rezeptur und Versuchsaufbau durchgeführt. 1.3.1 Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen enthaltend die Komponenten (a) und (b)The experiments were carried out according to the formulation and experimental set-up described in EP. 1.3.1 Preparation of the Dispersions of the Invention Containing the Components (a) and (b)
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen wurde die Siliciumdioxid-Dispersion (a) in verschließbaren Glasflaschen vorgelegt und das wasserlösliche hydroxylgruppenhaltige Polymer- bzw. Oligomer (b) unter Rühren zugesetzt. Nach einer Rührzeit von 1 Stunde wurden die Glasflaschen verschlossen und gelagert.For the preparation of the dispersions of the invention, the silica dispersion (a) was placed in closable glass bottles and added the water-soluble hydroxyl-containing polymer or oligomer (b) with stirring. After a stirring time of 1 hour, the glass bottles were sealed and stored.
1.3.2. Herstellung der erfindungsgemäßen Klebstoff-Formulierungen1.3.2. Production of the Adhesive Formulations According to the Invention
Für die Herstellung der erfmdungsgemäßen Klebstoff-Formulierungen wurde die Polymer- Dispersion (c) in einem Becherglas vorgelegt. Nacheinander wurden dann die erfindungsgemäße Dispersion und bei Bedarf Zusatzmittel und gegebenenfalls Klebstoffhilfsstoffe unter Rühren zugesetzt. Nach einer Lagerzeit von 24 Stunden wurde die Fonnulierung für die Versuche verwendet.For the preparation of the inventive adhesive formulations, the polymer dispersion (c) was placed in a beaker. The dispersion according to the invention and, if necessary, additives and optionally adhesive adjuvants were then added with stirring. After a storage time of 24 hours, the Fonnulierung was used for the experiments.
Die Angaben in den Tabellen 2a, 3a, 4a und 5a sind Gewichtsteile der jeweiligen Dispersionen (sofern nicht anders angegeben).The data in Tables 2a, 3a, 4a and 5a are parts by weight of the respective dispersions (unless stated otherwise).
1. 4. Beispiele1. 4. Examples
1.4.1. Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen aus SBiciumdioxid-Dispersionen und Cyclodextrin Tab. Ia : Zusatz von Cycodextrin gemäß Tab. B in fester Form zu jeweils 100 g der1.4.1. Preparation of the dispersions according to the invention from SBI dispersions and cyclodextrin Tab. Ia: Addition of cycodextrin according to Tab. B in solid form to 100 g each
Siliciumdioxid-Dispersion gemäß Tab. ASilica dispersion according to Tab. A
Die Bewertung erfolgte nach Lagerung von 7 Tagen.The evaluation took place after storage of 7 days.
+ = vollständig löslich+ = completely soluble
B = Bodensatz von CylodextrϊnB = sediment of Cylodextrϊn
*) Vergleichsbeispiele*) Comparative Examples
Tab Ib; Zusatz von Cycodextrin gemäß Tab. B in fester Form zu jeweils 100 g der Siliciumdioxid- Dispersion gemäß Tab. ATab Ib; Addition of cycodextrin according to Tab. B in solid form to 100 g of the silica dispersion according to Tab. A
Die Bewertung nach Lagerung von 12 Monaten.The rating after storage of 12 months.
*) Vergleichsbeispiele o y nd s g g g*) Comparative Examples oy nd sggg
1.4.2. Ermittlung des Vernelzungsverhaltens und des Wärmestandes von Klebstoff Formulierungen bei Einsatz der erfindungsgemäßen Siliciutndioxid Dispersion I und Polychloropren1.4.2. Determination of the Vernelzungsverhaltens and the heat of adhesive formulations when using the inventive silicon dioxide dispersion I and polychloroprene
Eingesetzte Substanzen:Substances used:
- Dispersion I : Siliciumdioxid D + 7 Gew% Cyclodextrin F, (Tab.l Ansatz 4)Dispersion I: Silica D + 7% by weight of cyclodextrin F, (Tab.l batch 4)
- Polychloropren Dispersion L.- Polychloroprene Dispersion L.
Tab 2a: RezepturenTab 2a: Recipes
*) Vergleichsbeispiele*) Comparative Examples
Tab 2b: Vulkameterdaten, maximale Kraft (S'max)Tab 2b: Vulkameter data, maximum force (S'max)
Tab 2c: Theπnomechanische Eigenschaften der Formulierung (Wärmestand)Tab 2c: Theπnomechanische properties of the formulation (heat)
Gegenüber der Verwendung der Standardformulierungen - mit und ohne Zusatz von Cyclodextrin - (Ansatz 15, 16, 18) zeigen die erfbdungsgemäßen Formulierungen 17 und 19 eine deutlich höhere Beständigkeit bei thermischer Belastung und das beste Vernetzungsverhalten. Der Kurvenverlauf ist in Abb. 1 und 2 gezeigt. Dispersionen gemäß Tab. 2a - c, Ansätze 15 - 17Compared to the use of standard formulations - with and without the addition of cyclodextrin - (Approach 15, 16, 18) show the inventive formulations 17 and 19 a significantly higher resistance to thermal stress and the best crosslinking behavior. The curve is shown in Fig. 1 and 2. Dispersions according to Tab. 2a-c, batches 15-17
Abb. 2: Verlauf der Messungen der Beständigkeit bei thermischer Belastung von Filmen aus Dispersionen gemäß Tab. 2a - c, Ansätze 15, 18,19Fig. 2: Course of the measurements of the resistance to thermal stress of films from dispersions according to Tab. 2a-c, batches 15, 18, 19
1.4.3.: Ermittlung des Verneizungsverhaltens und des Wärmestandes von Klebstoff Formulierungen bei Einsatz der erftndungsgemäßen Siiiciumdioxid Dispersion I und II und Polyehϊoropren1.4.3 .: Determination of the Ironing Behavior and the Heat Content of Adhesive Formulations When Using the Invention Siiiciumdioxid Dispersion I and II and Polyehϊoropren
Eingesetzte Substanzen:Substances used:
- Dispersion I : SiHciumdioxid D + 7 Gew % Cyclodextrin F, (Tab.l Ansatz 4)Dispersion I: SiHcium dioxide D + 7% by weight of cyclodextrin F, (Tab.l batch 4)
- Dispersion II: Siiiciumdioxid D + 5 Gew % Cyclodextrin F (Tab 1 Ansatz 4)Dispersion II: silicon dioxide D + 5% by weight of cyclodextrin F (Tab 1 batch 4)
- Polychloropren Dispersion L.- Polychloroprene Dispersion L.
Tab 3a: RezepturenTab 3a: recipes
*) Vergleichsbeispiele*) Comparative Examples
Tab 3b: Vulkameterdaten, maximale Kraft (S'max)Tab 3b: Vulkameter data, maximum force (S'max)
Tab 3c: Thermomechanische Eigenschaften der Formulierung (Wärmestand)Tab. 3c: Thermomechanical properties of the formulation (heat level)
erfindungsgemäßen harzfreien Formulierungen 21 und 23 eine deutlich höhere Beständigkeit bei thermischer Belastung und das beste Vernetzungsverhalten. Der Kurvenverlauf ist in Abb. 3 und 4 gezeigt. Resin-free formulations of the invention 21 and 23 a significantly higher resistance to thermal stress and the best crosslinking behavior. The curve is shown in Fig. 3 and 4.
Abb. 3: Verlauf der Messungen der Beständigkeit bei thermischer Belastung von Filmen aus Dispersionen gemäß Tab. 3, Ansätze 15, 22, 21Fig. 3: Course of the measurements of the resistance to thermal stress of films from dispersions according to Tab. 3, Batches 15, 22, 21
Abb. 4: Verlauf der Messungen der Beständigkeit bei thermischer Belastung von Filmen aus Dispersionen gemäß Tab. 3, Ansätze 15, 22, 23Fig. 4: Course of the measurements of the resistance to thermal stress of films from dispersions according to Tab. 3, Batches 15, 22, 23
1.4.4.: Ermittlung des Vernetzungsverhaltens von Klebstoff Formulierungen bei Einsatz der erfindungsgemäßen Siliciumdioxid Dispersion I und II und Polychloropren mit Unterschiedlichen Gehalt an Hydroxylgruppen an der Polymerkette1.4.4 .: Determination of the Crosslinking Behavior of Adhesive Formulations When Using the Inventive Silica Dispersion I and II and Polychloroprene with Different Content of Hydroxyl Groups on the Polymer Chain
Eingesetzte Stoffe:Substances used:
- Dispersion I : Siliciumdioxid D + 7 Gew % Cyclodextrin F, (Tab.l Ansatz 4)Dispersion I: Silica D + 7% by weight of cyclodextrin F, (Tab.l batch 4)
- Dispersion II: Siliciumdioxid D + 5 Gew % Cyclodextrin F (Tab 1 Ansatz 4)Dispersion II: Silica D + 5% by weight of cyclodextrin F (Tab. 1 batch 4)
- Polychloropren Dispersion L und K.Polychloroprene Dispersion L and K.
Tab 4a: RezepturenTab. 4a: Recipes
*) Vergleichsbeispiele*) Comparative Examples
Tab 4b: Vulkameterdaten, maximale Kraft (S'max)Tab 4b: Vulkameter data, maximum force (S'max)
In allen Kombinationen zeigt die Polymerdispersionen L mit höherem Gehalt an Hydroxylgruppen ein besseres Vernetzungsverhalten als die gleiche Polymerdispersion K mit niedrigerem Gehalt an Hydroxylgruppen. In all combinations, the polymer dispersions L with a higher content of hydroxyl groups shows a better crosslinking behavior than the same polymer dispersion K with a lower content of hydroxyl groups.
1.4.5.:Viskoelastische Eigenschaften der Polymerdispersionen C1.4.5.Viscoelastic Properties of Polymer Dispersions C
Die viskoelaslischen Eigenschaften der eingesetzten Polymerdispersionen, bestimmt am Bohlin Rheometer, sind in Abb. 5 - 8 dargestellt.The viscoelasic properties of the polymer dispersions used, determined on the Bohlin Rheometer, are shown in FIGS. 5-8.
Abb.5 : Abkühlversuch mit Polymerdispersionen S, T, N und U Bohlin VOR: 100 0C > 20 0C , 4 °C/min , Frequenz: 1 HzFig.5: cooling test with polymer dispersions S, T, N, and U Bohlin VOR 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
Abb.6 : Abkühlversuch mit Polymerdispersionen W, X und V Bohlin VOR: 100 °C > 20 0C , 4Fig.6: cooling test with polymer dispersions W, X and V Bohlin VOR: 100 ° C> 20 0 C, 4
°C/min , Frequenz: 1 Hz° C / min, frequency: 1 Hz
Abb.7 : Abkühlversuch mit Polymerdispersionen O, P und M Bohlin VOR: 100 0C > 20 0C , 4 °C/min , Frequenz: 1 HzFig.7: cooling test with polymer dispersions O, P and M Bohlin VOR 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
Abb.8 : Abkühlversuch Bohlin mit Polymerdispersionen K und L VOR: 100 0C > 20 0C , 4 °C/min , Frequenz: 1 HzFig. 8: Cooling test Bohlin with polymer dispersions K and L VOR: 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
Wie man in Abb. 5 sieht, erfüllen die Abkühlkurven der Polymerdispersionen S, T und N die erfindungsgemäßen Kriterien, d.h bei der Bestimmung der viskoelastischen Eigenschaften liegt der Speichermodul G liegt bei Temperaturen von 300C bis 100 0C im Bereich von 0,02 bis 2 MPa, während der Speichermodul der Dispersion U im niederen Temperaturbereich für den Einsatzbereich Klebstoff zu hoch ist.The cooling curves of the polymer dispersions S, T and N as seen in Fig. 5, meet the criteria of the present invention, that is, in the determination of the viscoelastic properties of the storage modulus G is located at temperatures from 30 0 C to 100 0 C in the range of 0.02 to 2 MPa, while the storage modulus of the dispersion U in the low temperature range for the application adhesive is too high.
Gemäß Abb.6 erfüllen die Dispersionen W und X die erfindungsgemäßen Kriterien, während die Dispersion V für den Klebstoffeinsatz zu weich ist, d.h. die Kurve liegt unterhalb des gewünschten Bereichs von 0,2 MPa.As shown in Fig. 6, the dispersions W and X satisfy the criteria of the present invention, while the adhesive dispersion V is too soft, i. the curve is below the desired range of 0.2 MPa.
Gemäß Abb.7 erfüllen die Dispersionen O und P die erfindungsgemäßen Kriterien, während die Dispersion M für den Klebstoffeinsatz zu weich ist, d.h. der Speichermodul des Polymers sinkt bei steigender Temperatur sehr schnell ab und liegt schon bei Temeraturen über 500C unterhalb des gewünschten Bereichs von 0,2 MPa.According to Fig.7 meet the dispersions O and P, the criteria of the invention, while the dispersion M is too soft for the adhesive, ie the storage modulus of the polymer decreases rapidly with increasing temperature and is already at temperatures above 50 0 C below the desired range of 0.2 MPa.
Gemäß Abb. 8 erfüllen beide Dispersionen K und L die erfindungsgemäßen Kriterien Polymerdispersion N und ZAccording to FIG. 8, both dispersions K and L fulfill the criteria according to the invention Polymer dispersion N and Z
Tab 5a: RezepturenTab 5a: Recipes
*) Vergleichsbeispiele*) Comparative Examples
Tab 5b: Theπnomechanische Eigenschaften der Formulierung (Wärmestand).Tab. 5b: Theπnomechanische properties of the formulation (heat).
Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Siliciumdioxid Dispersion in den Versuchen 36 und 40 werden Formulierungen mit dem höchsten Wärmestand erreicht.When using the inventive silica dispersion in Experiments 36 and 40, formulations with the highest heat resistance are achieved.
1.4.7.: Bestimmung der Schälfestigkeit und des Vernetzungsverhaltens von Formulierungen auf der Basis verschiedener Polymerdispersionen1.4.7 .: Determination of the peel strength and the cross-linking behavior of formulations based on various polymer dispersions
Anteile der eingesetzten Produkte:Shares of the products used:
Polymerdispersion 100 Gew. Teile, Siüciumdioxid-Dispersion D: 40 Gew. Teile Erfindungsgemäße Siiiciumdioxid-Dispersϊon I; 43 Gew. Teile Polymer dispersion 100 parts by weight, silicon dioxide dispersion D: 40 parts by weight Siiicium dioxide dispersion I according to the invention; 43 parts by weight
*) = Vergleichsversuch*) = Comparative experiment
H- = Formulierung enthält neben der Polymerdispersion diese Siliciumdioxid-DispersionH = formulation contains, in addition to the polymer dispersion, this silica dispersion
Tab 6b: Schälfestigkeit und Vernetzungsverhalten.Tab. 6b: Peel strength and crosslinking behavior.
N= Speichennodul G bei Temperaturen von 300C bis 100 0C außerhalb des Bereichs von 0,02 bis 2 MPa sN = spoke modulus G at temperatures of 30 0 C to 100 0 C outside the range of 0.02 to 2 MPa s
P = Speichermodul G bei Temperaturen von 300C bis 100 0C im Bereich von 0,02 bis 2 MPa s; n.b = nicht bestimmtP = storage modulus G at temperatures of 30 0 C to 100 0 C in the range of 0.02 to 2 MPa s; nb = not determined
Tab. 7a: RezepturenTab. 7a: Recipes
+ = Formulierung enthält neben der Polymerdispersion diese Siliciumdioxid Dispersion + = Formulation contains, in addition to the polymer dispersion, this silica dispersion
N= Speichermodul G bei Temperaturen von 300C bis 100 0C außerhalb des Bereichs von 0,02 bis 2 MPa sN = storage modulus G at temperatures of 30 0 C to 100 0 C outside the range of 0.02 to 2 MPa s
P = Speichermodul G' bei Temperaturen von 3O0C bis 100 0C im Bereich von 0,02 bis 2 MPa s; n.b = nicht bestimmt.P = storage modulus G ' at temperatures from 3O 0 C to 100 0 C in the range of 0.02 to 2 MPa s; nb = not determined.
Tab. 8a: RezepturenTab. 8a: Recipes
+ = Formulierung enthält neben der Polymerdispersion diese Siliciumdioxid Dispersion+ = Formulation contains, in addition to the polymer dispersion, this silica dispersion
Tab 8b: Schälfestigkeit und Vernetzungsverhalten.Tab. 8b: Peel strength and crosslinking behavior.
N= Speichermodul G bei Temperaturen von 300C bis 100 0C außerhalb des Bereichs von 0,02 bis 2 MPa s n.b nicht bestimmt.N = storage modulus G at temperatures of 30 0 C to 100 0 C outside the range of 0.02 to 2 MPa s nb not determined.
Besonders bevorzugte Polymerdispersionen, deren viskoelastische Eigenschaften ( Speichermodui G ) bei Temperaturen von 3O0C bis 100 0C im Bereich von 0,02 bis 2 MPa s liegen zeigen in Kombination mit der erfindungsgemäßen Siliciumdioxid Dispersion die besten Schälfestigkeiten der verklebten Substrate, bzw. zeigen die höchste Vernetzung (S'max), vgl. insbesondere Versuche 42, 48, 57, 60, 69, 72. Dies gilt auch flir die Versuche 45 und 51, von denen die entsprechenden Speichermodul-Kurven nicht vorliegen.Particularly preferred polymer dispersions whose viscoelastic properties (G Speichermodui) at temperatures of 3O 0 C to 100 0 C are in the range of 0.02 to 2 MPa s show in combination with the inventive silica dispersion, the best peel strengths of the bonded substrates, and show the highest crosslinking (S'max), cf. in particular experiments 42, 48, 57, 60, 69, 72. This also applies to the experiments 45 and 51, of which the corresponding memory module curves are not present.
4. 1. 7 Bestimmung des Restmonomergehaltes4. 1. 7 Determination of the residual monomer content
Tab 9a: RezepturenTab 9a: Formulations
¥) Vergleichsbeispiele ¥ ) Comparative Examples
Tab 9b: Restmonomergehalt (freies Monomer) der Dispersion in ppmTab. 9b: Residual monomer content (free monomer) of the dispersion in ppm
*) Vergleichsbeispiele*) Comparative Examples
Wie Versuch 75 zeigt, wird durch Zusatz der erfindungsgemäßen Dispersion der Gehalt an freiemAs experiment 75 shows, the addition of the dispersion according to the invention, the content of free
Restmonomer, gezeigt am Beispiel Polychloropren-Latex, deutlich erniedrigt.Residual monomer, shown by the example polychloroprene latex, significantly reduced.
4.1.8 Ermittlung des Wärmestandes von Klebstoffformnlierungen (Ermittlung nach Prüftnethode 1.2.6)4.1.8 Determination of the heat level of adhesive formations (determination by test method 1.2.6)
Tab 10a: Zusammensetzungen der KlebstoffformulierungenTab 10a: Compositions of the adhesive formulations
Bei den angegebenen Zahlenwerten handelt es sich um Gewichtsteile der einzelnen Komponenten in den jeweiligen Klebstoffformulierungen.The numerical values given are parts by weight of the individual components in the respective adhesive formulations.
Dispersion III: Siliciumdioxid D + 0,9 Gew % Cyclodextrin G (Tab 1 Ansatz 6) Dispersion V: Siliciumdioxid D + 2,5 Gew % Celluloseverbindung ABDispersion III: Silica D + 0.9% by weight of cyclodextrin G (Tab 1 batch 6) Dispersion V: Silica D + 2.5% by weight of cellulose compound AB
Dispersion VI: Siliciumdioxid D + 2,5 Gew % Celluloseverbindung ACDispersion VI: Silica D + 2.5% by weight of cellulose compound AC
*) Vergleichsbeispiele,*) Comparative Examples,
Bezugsquellen:Sources:
(1) Borchers GmbH, Langenfeld (1) Borchers GmbH, Langenfeld
Tab 10b: Wärmestand der KlebenahtTab. 10b: Heat rating of the adhesive seam
Gegenüber den Vergleichsbeispielen (Versuche76 und 77) zeigen die erfindungsgemäß hergestellten Formulierungen 78-82 einen deutlich höheren Wärmestand.Compared with the comparative examples (Experiments 76 and 77), the formulations 78-82 produced according to the invention show a significantly higher heat resistance.
1.4.9.: Reduzierung des Kriechverhaitens von Haftklebstoffen Tab IIa: Rezepturen1.4.9 .: Reduction of creep behavior of pressure-sensitive adhesives Tab IIa: Formulations
*) Vergleichsbeispiele*) Comparative Examples
Die viskoelastischen Eigenschaften der eingesetzten Polymerdispersionen, bestimmt am Bohlin Rheometer, ist in Abb. 9 dargestellt. Niveau und sinkt bei steigender Temperatur sehr schnell. Hier ist zu erwarten, dass dieses Polymer bei Einsatz als Haftklebstoff ein starkes Kriechverhalten zeigt. Durch Zusatz der erfindungsgemäßen Mischung (Versuch 85) lässt sich das Kriechverhalten deutlich reduzieren.The viscoelastic properties of the polymer dispersions used, determined on the Bohlin Rheometer, are shown in FIG. 9. Level and drops very quickly as the temperature rises. Here it can be expected that this polymer shows a strong creep behavior when used as a pressure-sensitive adhesive. By adding the mixture according to the invention (experiment 85), the creep behavior can be significantly reduced.
Abb.9 : Abkühlversuch mit Polymerdispersionen AD, Bohlin VOR: 100 0C > 20 0C , 4 °C/min , Frequenz: 1 HzFig.9: cooling test with polymer dispersions AD, Bohlin VOR 100 0 C> 20 0 C, 4 ° C / min, frequency: 1 Hz
4. 1. 9 Bestimmung der Kraft, bei der sich die beschichtete Faser (Roving) aus dem Beton herausziehen lässt.4. 1. 9 Determination of the force at which the coated fiber (roving) can be pulled out of the concrete.
Tab 12a: RezepturenTab 12a: Recipes
*) Vergleichsbeispiel*) Comparative Example
Tab 12b: Kraft, bei der der Roving aus dem Betonprüflcörper herausrutscht.Tab 12b: Force at which the roving slips out of the concrete test specimen.
*) Vergleichsbeispiel *) Comparative Example

Claims

1. Wässrige Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, dass sie1. Aqueous dispersions, characterized in that they
(a) mindestens eine wässrige Siliciumdioxid-Dispersion mit einem mittleren Partikeldurchtnesser der SiO2-Partikel von 1 bis 400 ran und(A) at least one aqueous silica dispersion having a mean particle dew point of the SiO 2 particles of 1 to 400 ran and
(b) mindestens eine wasserlösliche Hydroxylgruppenhaltige organische Verbindung enthalten(B) at least one water-soluble hydroxyl-containing organic compound
und die wasserlöslichen hydroxylgruppenhaltigen organischen Verbindungen in der Siliciumdioxid-Dispersion gelöst sind.and the water-soluble hydroxyl-containing organic compounds are dissolved in the silica dispersion.
2. Wässrige Dispersionen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die SiC>2-Parükel einen Partikeldurchmesser von 1 bis 200 nm, bevorzugt von 5 bis 100 nm, besonders bevorzugt von 8 bis 60 nm aufweisen.2. Aqueous dispersions according to claim 1, characterized in that the SiC> 2 -Parükel have a particle diameter of 1 to 200 nm, preferably from 5 to 100 nm, more preferably from 8 to 60 nm.
3. Wässrige Dispersionen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Siliciumdioxid-Dispersion ein wässriges Kieselsol ist.3. Aqueous dispersions according to claim 1 or 2, characterized in that the aqueous silica dispersion is an aqueous silica sol.
4. Wässrige Dispersionen gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlösliche(n) Hydroxylgrυppenhaltige(n) organische(n)4. Aqueous dispersions according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the water-soluble (s) Hydroxylgrυppenhaltige (n) organic (s)
Verbindungen) ein oder mehrere Cyclodextrin(e) ist (sind).Compounds) one or more cyclodextrin (s) is (are).
5. Verwendung der Dispersionen gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 bei der Herstellung von Kleb- und Dichtstoffen.5. Use of the dispersions according to at least one of claims 1 to 4 in the production of adhesives and sealants.
6. Formulierungen enthaltend6. containing formulations
(a) mindestens eine wässrige Siliciumdioxid-Dispersion mit einem mittleren Partikeldurchmesser der SiO2-Partikel von 1 bis 200 nm,(a) at least one aqueous silica dispersion having an average particle diameter of the SiO 2 particles of 1 to 200 nm,
(b) mindestens eine wasserlösliche Hydroxylgruppenhaltige organische Verbindung und(B) at least one water-soluble hydroxyl group-containing organic compound and
mindestens eine Polymerdispersion (c).at least one polymer dispersion (c).
7. Formulierungen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die7. Formulations according to claim 6, characterized in that the
Polymerdispersion(en) (c) Latices von Polymeren aus Dienen oder olefmisch ungesättigten Monomeren und deren Copolymeren sind. y p ( ) ( ) y p allein oder in Kombination in der Polymerkette tragen.Polymer Dispersion (s) (c) Latices of polymers of dienes or olefinically unsaturated monomers and their copolymers. yp () () carry yp alone or in combination in the polymer chain.
9. Verwendung der Formulierungen gemäß wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8 als Klebstoffe oder Beschichtungsmitte, insbesondere als Kontaktklebstoff, Haftklebstoff9. Use of the formulations according to at least one of claims 6 to 8 as adhesives or coating agent, in particular as a contact adhesive, pressure-sensitive adhesive
Flockklebstoff oder Kaschierklebstoff.Flock adhesive or laminating adhesive.
10. Substrate, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Formulierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8 beschichtet oder verklebt sind,10. Substrates, characterized in that they are coated or glued with a formulation according to at least one of claims 6 to 8,
11. Verfahren zum Verbinden der einseitig oder beidseitig beschichteten Substrate gemäß Anspruch 10. 11. A method for bonding the single-sided or double-coated substrates according to claim 10.
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