WO2002048278A1 - Photosensitive mikrokapseln, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung in klebstoffen - Google Patents
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- C08G18/3225—Polyamines
- C08G18/3253—Polyamines being in latent form
- C08G18/3256—Reaction products of polyamines with aldehydes or ketones
Definitions
- the present invention relates to a photosensitive microcapsule, consisting of a capsule shell and a capsule content, the capsule content comprising at least one compound having at least two functional groups X reactive to isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or a compound having at least two isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or has activated carboxyl groups and the capsule shell or the capsule contents or both contains a photosensitizer.
- the present invention further relates to adhesives which contain microcapsules, methods for bonding substrates and the use of such microcapsules in adhesives.
- compositions in particular adhesives, often contain several components, which are applied after the application of the
- Surface coating agent react with each other to form covalent compounds and thus cause the surface coating agent to harden.
- the various components can be present, for example, in the surface coating composition in such a way that curing only takes place at higher temperatures, while at normal ambient temperatures, such as may prevail when the surface coating composition is applied, there is no reaction of the components with one another.
- surface coating compositions of this type usually referred to as 1-component systems, often require very high temperatures in order to cure. However, this limits the use of such 1K systems in that certain substrates, in particular heat-sensitive substrates, are not compatible with such
- Surface coating agents can be processed.
- surface coating agents which consist of two separately available components (so-called 2K systems). These two components are usually shortly before the planned use of the Surface coating agent mixed. While such two-component systems allow curing at ambient temperature or only slightly elevated temperatures, they require a mixing process before use, in which defined amounts of the two components must be mixed with one another as precisely as possible. In practice, however, the required mixing ratios are often not exactly adhered to in the case of such mixtures, as a result of which the performance of the surface coating is impaired with regard to optimal curing. In addition, such two-component systems generally have to be processed shortly after mixing, since otherwise the progressive hardening of the mixed components makes further processing difficult or impossible. This is particularly disadvantageous when larger amounts of surface coating agents are to be used. In this case, several small portions have to be prepared repeatedly for use, which considerably increases the effort involved in processing such systems.
- EP-A 0 193 068 describes a 1-component epoxy resin composition which contains an epoxy resin with an average of at least two epoxy groups per molecule and a powdery amino compound.
- the amino compound was provided with a coating which adheres to the powder particle either by adhesion or by covalent bond between the coating and the powder particle.
- the coating is effected by applying a compound which has at least one isocyanate group, a carboxyl group, an anhydride group or an acid chloride group.
- EP-A 0 547 379 relates to an adhesive which contains a diamine and an isocyanate, either the diamine or the isocyanate being enclosed in a microcapsule.
- the microcapsules used in the publication are very large. This severely limits the use of the microcapsules described for adhesive joints with a gap width below this size value, for example.
- the microcapsules described sediment easily, as a result of which the adhesive containing such microcapsules becomes inhomogeneous. As a result, bonding is not reproducible or even fails.
- thermolabile microcapsules which are produced by interfacial polycondensation.
- One of the condensation components has an azo function.
- the microcapsules are filled with a dye and open when exposed to heat. The dye released in this way can be transferred to appropriate documents, for example according to the principle of thermal transfer printing.
- the publication does not describe opening the described microcapsules by high-energy radiation.
- microcapsule systems known to date from the prior art have various disadvantages with regard to use in adhesives.
- the problem with all thermally opening microcapsules with regard to gluing is the fact that thermally sensitive substrates cannot be glued with adhesives which contain such thermally opening microcapsules, since substrate, adhesive and microcapsules are always heated to open these capsules have to.
- the object of the present invention was to provide such microcapsules, to provide a method for producing such microcapsules, to provide an adhesive which contains such microcapsules and to provide a method for bonding substrates in which a 1K Adhesive using high-energy radiation is used to carry out the bonding.
- microcapsules processes for their production and by adhesives and processes for bonding substrates, as are described in the text below.
- a first object of the present invention is therefore a photosensitive microcapsule consisting of a capsule shell and a capsule content, the capsule shell activating at least one polymer with a molecular weight of more than 1000 and the capsule content at least one compound having at least two towards isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups Carboxyl group-reactive functional groups X or a compound having at least two isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or a catalyst which catalyzes a reaction between functional groups X which are reactive towards isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups and isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups , and the capsule shell or the capsule contents or both contains a photosensitizer.
- a “microcapsule” is understood to mean a structure which has a capsule content and a capsule shell.
- such a “microcapsule” has a diameter of less than approximately 100 ⁇ m, for example less than 50 ⁇ m, less than 30 ⁇ m or less than 10 ⁇ m.
- at least about 95% of the microcapsules according to the invention have a diameter of less than about 30 ⁇ m.
- the diameters given relate to measured values for particle diameters as can be obtained by means of customary methods for determining particle diameters. Suitable measuring methods are, for example, sieving methods, light scattering, electron microscopy, light microscopy, scanning electron microscopy or sedimentation methods. This definition does not conflict with the fact that two or more microcapsules have assembled to form an aggregate.
- the decisive factor in the present case is the particle size of the individual microcapsules participating in the aggregate.
- molecular weight in the context of the present text, insofar as it is applied to polymeric or oligomeric compounds, refers to the weight average molecular weight (Mw), as determined by GPC under suitable conditions, for example based on a polystyrene standard can.
- a microcapsule as a capsule morphology can have a typical capsule-like structure, in which an essentially closed casing made of casing material encloses an essentially homogeneous core as the capsule content.
- a microcapsule according to the invention has a shell which encloses an inhomogeneous core.
- An "inhomogeneous core” is understood to mean the finding that the capsule content is present in several domains inside the capsule, that is to say that several regions with capsule content are spatially separated from one another by shell material within the microcapsule.
- the microcapsules according to the invention can essentially have any spatial shape. Spherical, square, cuboid, cylindrical or conical spatial shapes are suitable, for example. In the context of a preferred embodiment of the present invention, however, the microcapsules have an essentially spherical three-dimensional shape.
- the capsule content of the microcapsules according to the invention has at least one compound having at least two functional groups X which are reactive toward isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups.
- activated carboxyl groups refers to functional groups of the structure -C (O) -Z, in which Z stands for an electron-withdrawing group (atom or group with -I effect).
- Z stands for an electron-withdrawing group (atom or group with -I effect).
- Appropriate activated carboxyl groups are known to the person skilled in the art Examples of such activated carboxyl groups are so-called active esters or acid chlorides.
- Suitable functional groups X are, for example, OH, NH 2 , NHR 1 , SH or COOH groups, where R 1 is a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl radical having 1 to about 24 carbon atoms.
- a compound suitable as capsule content in the context of the present invention can have only one type of functional groups X, i. that is, all of the functional groups X on a molecule of the corresponding compound are identical.
- the capsule content contains a compound which has two or more functional groups X, at least two of the functional groups X of a compound being different.
- a compound as capsule content which has, for example, at least one OH group and at least one NH group.
- a microcapsule according to the invention can have only one compound as a capsule content within the scope of the present invention which carries a functional group X. However, it is also provided according to the invention that a microcapsule according to the invention contains two or more different compounds as capsule content. Such different connections can occur differ in the number or type of functional groups X or in the constitution carrying functional group X, or both.
- a microcapsule according to the invention contains 1, 2 or 3 different compounds with a functional group X as capsule content.
- a compound suitable as capsule content can have only two functional groups X.
- the capsule content of a microcapsule according to the invention can have a compound which has more than two functional groups X, for example three, four or five functional groups X.
- the number of functional groups X of such a compound can be an integer, for example if the capsule content contains only one type of compound with a functional group X.
- the number of functional groups X can be a number between two even numbers, for example 2.1, 2.5, 2.8 or the like. This is particularly the case if the capsule content contains a mixture of two or more compounds with a different number of functional groups X. In such a case, the capsule content can contain, for example, compounds which differ only in the number of functional groups X.
- a microcapsule according to the invention has at least one compound as capsule content which carries at least one amino group as functional group X.
- Suitable amines are, for example, aliphatic amines such as ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentamine or
- a microcapsule according to the invention contains compounds with at least one functional group X, the high-energy radiation in a range from 200 nm to 700 nm, in particular in a range from about 220 to about 650 or about 230 nm to about 460 nm. This is particularly advantageous if a microcapsule is to be used for the bonding of substrates in the process according to the invention described in the further course of the text, since it may be possible here to dispense with the presence of a photosensitizer.
- Aromatic amines such as m-phenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, bisaminomethyldiphenylenemethane, o-phenylenediamine, triaminobenzene, o-aminobenzylamine, 2,4-diaminotoluene, benzidine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, p, p-phenphenylmethane are particularly suitable.
- hydrazides such as adipic acid dihydrazide, succindihydrazide, sebacidine dihydrazide, terephthaldihydrazide, dicyandiamide, imidazolole compounds
- 2-imidazole compounds such as 2-imidazole compounds, 4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-dodecylimidazole, 2-ethylimidazole Imidazoline compounds such as 2-methylimidazoline, 2-phenylimidazoline,
- amines can also be used as amines in the context of the present invention: isophoronediamine, m-xylylenediamine, 2,2,4-trimethylhexamethylene diamine, 4,4'-trimethylene dipiperidine, 1,3-di (4-piperidyl) propane, 1 , 6-diamino-hexane, 1,7-diaminoheptane, 1, 11-diaminodecane, 1, 12-diaminododecane, 4,4-diaminodicyclohexylmethane, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO) and polymeric dioders polyamines such as amino groups, polyesters, polyurethanes or polyethers, in particular under the trade name Jeffamine ® from Huntsman Corp. available polyalkylene glycols bearing amino groups.
- DABCO octane
- polymeric dioders polyamines such as amino groups, polyester
- the capsule content contains 4-aminodiphenylamine or 4,4'-diaminodiphenylmethane or a mixture thereof.
- the microcapsules according to the invention can also be used in adhesive systems which already contain a reactive binder system of reactive compounds which are present next to one another.
- Such binder systems can contain, for example, at least two compounds which are fundamentally reactive with one another with an increase in molecular weight, for example epoxy compounds and polyols.
- the reactivity of the binder system is severely restricted at the processing temperature of the adhesive system, so that essentially no reaction takes place.
- the reaction of such binder systems can, however, be started or accelerated by suitable catalysts.
- the capsule content of the microcapsules according to the invention contains a catalyst or a mixture of two or more catalysts which enable the reaction of the binder system and thus the setting of the adhesive.
- Organotin compounds can also be used as catalysts. This includes compounds which contain both tin and an organic radical, in particular compounds which contain one or more SnC bonds. Organotin compounds in the broader sense include, for example, salts such as tin octoate and tin stearate. Tin compounds in the narrower sense include above all compounds of tetravalent tin of the general formula Rn + ⁇ SnZ 3 . n where n is a number from 0 to 2, R is an alkyl group or an aryl group or both, and Z is finally an oxygen, sulfur or nitrogen compound or Mixture of two or more of them. R expediently contains at least 4 carbon atoms, in particular at least 8. The upper limit is generally 12 carbon atoms.
- Z is preferably an oxygen compound, that is to say an organotin oxide, hydroxide, carboxylate or an ester of an inorganic acid.
- Z can also be a sulfur compound, that is to say an organotin sulfide, thiolate or a thiosate.
- thioglycolic acid esters are particularly suitable, for example compounds with the following radicals:
- the carboxylic acids have 2, preferably at least 10, in particular 14 to 32, carbon atoms.
- Dicarboxylic acids can also be used. Suitable acids are, for example, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, terephthalic acid, phenylacetic acid, benzoic acid, acetic acid, propionic acid and in particular caprylic, capric, lauric, myristic, palmitic and stearic acid.
- dibutyltin diacetate and dilaurate and dioctyltin diacetate and dilaurate are particularly suitable.
- Tin oxides and sulfides and thiolates are also suitable in the context of the present invention.
- Specific compounds are: bis (tributyltin) oxide, dibutyltin didodecylthiolate, dioctyltin dioctylthiolate, dibutyltin bis (2-ethylhexyl thioglycolate), octyltin tris- (thioglycolate-2-ethylhexylhexylethyl) -dioctylethyl (dioctyl) -hexylate, dioctyltinate ), Dibutyltin bis (thioethylene glycol acidate), dibutyltin sulfide, dioctyltin sulfide,
- Dioctyltin bis (thioethylene glycol 2-ethylhexoate), trioctyltin thioethylene glycol 2-ethylhexoate and dioctyltin bis (2-ethylhexyl thiolatoacetate), bis (S, S ⁇ methoxycarbonylethyl) tin bis (2-ethylhexyl thiolatoacetate) , S-acetyl-ethyl) tin bis (2-ethylhexyl thiolatoacetate), tin (II) octyl thiolate and tin (II) thioethylene glycol 2-ethylhexoate.
- a microcapsule according to the invention can have one or more compounds with at least two isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups.
- Suitable compounds with at least two isocyanate groups are, for example, compounds such as ethylene diisocyanate, 1, 4-
- IPDI Isophorone diisocyanate
- TXDI tetramethylxylylene diisocyanate
- trivalent or higher isocyanates such as are obtainable, for example, by oligomerizing diisocyanates.
- examples of such tri and higher polyisocyanates are the triisocyanurates from HDI or IPDI or their mixtures or their mixed diisocyanurates.
- Suitable compounds with two or more epoxy groups are in principle all compounds with a molecular weight of up to about 800, in particular about 600, which have two or more epoxy groups.
- Such compounds can be implemented, for example, by converting polyvalent ones Phenols such as bisphenol-A, bisphenol-F, catechol or resorcinol or of polyhydric alcohols such as glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugars such as glucose, fructose, manose, galactose, dextrose, sorbitol or mannitol as well as their reaction products with ethylene oxide or propylene oxide or their mixture or obtained from hydroxycarboxylic acids such as p-hydroxybenzoic acid or 2-hydroxynaphthenic acid with epichlorohydrin.
- Phenols such as bisphenol-A, bisphenol-F, catechol or resorcinol or of polyhydric alcohols such as glycerol, trimethylo
- reaction products of amines such as 4,4'-diaminodiphenylmethane, m-aminophenol and the like, for example the reaction products of the amines already mentioned above as capsule content with epichlorohydrin.
- Particularly suitable compounds which carry carboxyl groups or activated carboxyl groups are the low molecular weight di- or polycarboxylic acids, optionally in their activated form as stated above.
- di- or polycarboxylic acids can be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or heterocyclic or both. They can optionally be substituted, for example by alkyl groups, alkenyl groups, ether groups or halogens.
- polycarboxylic acids are succinic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, phthalic anhydride,
- Tetrachlorophthalic anhydride Tetrachlorophthalic anhydride, endomethylene tetrahydrophthalic anhydride,
- Glutaric anhydride maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, dimer fatty acid or trimer fatty acid or mixtures of two or more thereof are suitable.
- a microcapsule according to the invention can also contain minor amounts of monofunctional carboxylic acids, in particular monofunctional fatty acids having 6 to 44 carbon atoms.
- a microcapsule according to the invention also contains at least one photosensitizer.
- a “photosensitizer” is understood to mean a compound which the radiation energy it absorbs onto molecules which does not absorb the radiated energy itself or converts the radiant energy it absorbs directly into heat.
- Photosensitizers according to the invention can have, for example, one or more functional groups X, for example OH, NH 2 or NHR 1 groups. In this case, however, it is a prerequisite that in a microcapsule according to the invention there is at least one compound with at least one functional group X which has a greater reactivity than the functional group X am against an isocyanate group or an epoxy group or a carboxyl group or an activated carboxyl group Photosensitizer with the greatest reactivity.
- functional groups X for example OH, NH 2 or NHR 1 groups.
- Suitable photosensitizers are, for example, benzophenone, Michler 's ketone, 2-acetonaphthone, chrysene, fluorenone, benzil, 1, 2-benzanthrazene, acridine, anthracene, thioxanthone or fluorenone or compounds sold under the name Thinuvin ® (manufacturer: Ciba Geigy) in Are available commercially.
- UV absorbers as described, for example, in EP-A 0 893 119, EP-A 1 032 563, Kunststoffe (1999), 89 ( 7), 87-90 or Ulimann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, PAINTS AND COATINGS - Paint additives 5.7 Light Stabilizers or Ulimann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, Photochemistry, Table 8, will be described. Reference is expressly made to the photoactive compounds mentioned in the corresponding publications. The compounds are considered part of the disclosure of the present text.
- the capsule content can include, in addition to a photosensitizer, for example a compound having functional groups X, as described above, or a mixture of two or more such compounds and a catalyst, as described above, or a mixture of two or more of these Contain catalysts.
- a photosensitizer for example a compound having functional groups X, as described above, or a mixture of two or more such compounds and a catalyst, as described above, or a mixture of two or more of these Contain catalysts.
- the capsule content can have further additives. These include, for example, plasticizers, antioxidants, stabilizers, dyes, fragrances, pigments and the like.
- plasticizers based on phthalic acid are used as plasticizers, in particular dialkyl phthalates, phthalic acid esters which have been esterified with a linear alkanol having from about 6 to about 12 carbon atoms being preferred as plasticizers.
- Dioctyl phthalate is particularly preferred.
- plasticizers for example sucrose benzoate, diethylene glycol dibenzoate and / or diethylene glycol benzoate, in which about 50 to about 95% of all hydroxyl groups have been esterified, phosphate plasticizers, for example t-butylphenyldiphenylphosphate,
- Polyethylene glycols and their derivatives for example diphenyl ether of poly (ethylene glycol), liquid resin derivatives, for example the methyl ester of hydrogenated resin, vegetable and animal oils, for example glycerol esters of fatty acids and their polymerization products.
- liquid resin derivatives for example the methyl ester of hydrogenated resin
- vegetable and animal oils for example glycerol esters of fatty acids and their polymerization products.
- Stabilizers or antioxidants that can be used as additives in the context of the invention include hindered phenols of high molecular weight (M n ), polyfunctional phenols and sulfur- and phosphorus-containing phenols.
- Phenols which can be used as additives in the context of the invention are, for example, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene; Pentaerythritol tetrakis 3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate; n-octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate; 4,4-methylenebis (2,6-di-tert-butyl-phenol); 4,4-thiobis (6-tert-butyl-o-cresol); 2,6-di-tert-butylphenol; 6- (4-
- additives can be included in the microcapsules according to the invention in order to vary certain properties. These can include, for example, dyes such as titanium dioxide, fillers such as talc, clay and the like.
- the microcapsule according to the invention can contain the abovementioned compounds individually or as a mixture of two or more of the abovementioned types of compounds.
- compound types are understood to mean compounds with functional groups X, compounds with epoxy, isocyanate, carboxyl or activated carboxyl groups or catalysts.
- a microcapsule according to the invention can contain a polyamine or a mixture of two or more different polyamines, a polyhydroxy compound or a mixture of two or more different polyhydroxy compounds or a mixture of one or more polyamines and one or more polyhydroxy compounds.
- a microcapsule according to the invention contains a polyamine or several polyamines or one polyhydroxy compound or several polyhydroxy compounds.
- a microcapsule according to the invention contains approximately 0.01 to approximately 10% by weight, in particular approximately 0.1 to approximately 8 or approximately 0.5 to approximately 5 or approximately 1 to approximately 3% by weight. % Photosensitizer.
- a microcapsule according to the invention can in principle have any capsule shell within the scope of the present invention.
- the capsule shell serves exclusively the purpose of comparing the capsule contents with one in To separate the capsule-enclosing matrix within the scope of an application of the capsule, so that there is no mixing of the capsule contents with the matrix surrounding the capsule.
- a capsule shell should be essentially insensitive to external influences such as temperature fluctuations, shocks or light irradiation under transport or storage conditions, so that the longest possible storage stability is ensured.
- the capsule shell of a microcapsule according to the invention is intended to release the capsule contents as quickly as possible and without a great deal of energy when exposed to low-dose, high-energy radiation.
- Suitable capsule walls are, for example, conventional polymers with a molecular weight of more than about 1000 (Mw).
- Suitable polymers are, for example, polyamides such as nylon (all nylon types), polyureas, polyvinyl formal, polyethylene, polystyrene, polymers based on natural or modified polysaccharides such as cellulose, polymers as can be obtained by radical polymerization of ethylenically unsaturated compounds, polyesters, polycarbonates and like.
- the type of capsule wall polymer is essentially determined by the method of manufacturing the microcapsule.
- deactivating agents are compounds which can react with the reactive functional groups of the capsule contents to form a covalent bond.
- a deactivating agent envelops the capsule content in such a way that the reactive functional groups lying on the surface of the capsule content are deactivated by the deactivating agent and thus no reaction with a reactive matrix surrounding the capsule are more accessible.
- the capsule contents can only react with a reactive matrix when the capsule is destroyed by external influences.
- Suitable deactivating agents are preferably monofunctional with regard to the reactive groups of the capsule content.
- the microcapsules as capsule shells can also have a combination of the two types of shells mentioned above, in which case a first shell was usually produced by a deactivating agent and one or more further shells contain at least one polymer.
- a first mechanical-physical microencapsulation process is, for example, spray drying. It is a very general process for microencapsulation, in which an emulsion or dispersion is atomized in a hot, inert gas stream. A film-forming polymer is dissolved in a continuous phase, which also surrounds the core material particles in the spray drop. When the volatile components evaporate, this solution shrinks to a pure polymer shell, which firmly encloses the core material. Such capsules are obtained as a free-flowing, dry powder.
- spray drying is used to produce the microcapsules according to the invention.
- the capsule shell then contains at least one water-soluble or at least water-dispersible polymer which has a molecular weight of more than about 100, in particular more than about 2000 or 3000.
- a water-soluble polymer is understood to mean a polymer which forms an essentially molecularly disperse solution in water.
- a water-dispersible polymer is understood to mean a polymer which forms a stable dispersion in water, if appropriate in the presence of a suitable emulsifier.
- the capsule shell contains a polymer which is either water-soluble or self-dispersible in water.
- a polymer which is self-dispersible in water is understood as a polymer which forms a dispersion in water essentially without the addition of an emulsifier.
- Polymers suitable as part of the capsule shell in the context of the present invention preferably have one or more OH groups or one or more COOH groups or sulfonic acid groups or both.
- Suitable polymers are, for example, cellulose or cellulose ethers such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose, especially hydroxyethyl cellulose or their mixed ethers such as methyl hydroxyethyl or hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose or ethyl hydroxyethyl cellulose or a mixture of two or more of the polymers mentioned.
- Copolymers are also suitable, in the production of which at least one further monomer was used in addition to vinyl acetate and whose vinyl acetate portion was wholly or partially saponified.
- Corresponding copolymers can be used as statistical copolymers or as block copolymers.
- Suitable comonomers are, for example, acrylic acid, methacrylic acid, ethylene, styrene or ⁇ -methylstyrene, where appropriate block copolymers can be based on two or more of the monomers mentioned.
- a styrene / vinyl acetate copolymer is used as part of the capsule shell, the vinyl acetate units of which are saponified to at least 60%, preferably to at least 80% or 90%. If polyvinyl alcohol is used as a component of the capsule shell, polyvinyl alcohol with a degree of saponification of about 70 to about 90% is particularly suitable.
- sulfonic acid derivatives of the abovementioned compounds for example Na polystyrene sulfonate with a molecular weight (M w ) of about 50,000 to about 100,000.
- M w molecular weight
- a preferred embodiment of the present invention uses, for example, mixtures of hydrophobic and hydrophilic polymers, in particular mixtures containing styrene and at least one hydrophilic polymer, for example cellulose or a cellulose derivative or polyvinyl alcohol.
- polymer mixtures are used as the material for the capsule shell, which were prepared by polymerizing styrene in the presence of a hydrophilic polymer, for example in the presence of cellulose or in the presence of a cellulose ether or in the presence of polyvinyl alcohol.
- the polymers contained in the capsule shell have a molecular weight of at least about 1000, preferably at least about 3000.
- the molecular weight of the polymers contained in the capsule shell is at least about 5000, for example at least about 10,000.
- the upper limit for the molecular weight of the polymers contained in the capsule shell is about 1,000,000, but preferably less. Suitable upper limits for corresponding molecular weights are, for example, 200,000, 100,000 or approximately 50,000. If, for example, a cellulose ether is used as a component of the capsule shell, a molecular weight of about 15,000 to about 40,000 has proven successful. If, for example, a polyvinyl alcohol is used as part of the capsule shell, the molecular weight should be about 10,000 to about 35,000.
- the capsule shell can contain, for example, one of the abovementioned polymers, but it is also possible within the scope of the present invention that the capsule shell contains two or more of the abovementioned polymers.
- the proportion of water-soluble or water-dispersible polymers in the capsule shell is at least about 30% by weight or at least about 40% by weight. In the context of a preferred embodiment of the present invention, the proportion of water-soluble or water-dispersible polymers in the capsule shell is at least about 50% by weight or 60% by weight, for example at least about 70% by weight, 80% by weight, 90% by weight .-% or even 100 wt .-%.
- microcapsules according to the invention can be obtained by spray drying an aqueous solution or dispersion of the constituents forming the capsule.
- aqueous solution or dispersion which contains the components of the microcapsule according to the invention is sprayed together with a hot air stream, the aqueous phase or all components which are volatile in the air stream evaporating.
- microcapsules in which the compound has at least two functional groups X which are reactive toward isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups, or a mixture of two or more such compounds or a catalyst or a mixture of two or more Catalysts or a mixture of a compound having at least two functional groups X reactive to isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups and a catalyst or a mixture of two or more compounds having at least two functional groups X reactive to isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups and a catalyst or a mixture of two or more compounds having at least two functional groups X which are reactive toward isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups and a mixture of two or more catalysts as capsule contents from the capsule shell, which contain at least one water-soluble or water-dispersible polymer Contains molecular weight of more than 3000, is essentially completely enveloped.
- the capsule content should be distributed in such a way that the average maximum particle size of the compounds provided as capsule content is at most about 10 to 15 ⁇ m, but preferably less.
- the average maximum particle size for solids is understood to mean the average particle size of the solid particles. If the capsule content or at least parts of the capsule content is present as a liquid, the maximum particle size is understood to mean the average drop size of the liquid in the dispersion.
- the average maximum particle size is preferably approximately 0.1 to approximately 15 ⁇ m, in particular approximately 0.5 to approximately 12 ⁇ m or to approximately 13 ⁇ m, for example approximately 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 ⁇ m.
- the average particle size is Polymer particles in the dispersion at most about 50 microns, but preferably less.
- the spray drying is carried out in such a way that the temperature of the aqueous dispersion or solution is about 5 to about 70 ° C., for example about 10 to about 50 ° C. or about 15 to about 30 ° C.
- the temperature of the air stream is preferably adjusted such that it is about 100 to about 200, for example about 120 to about 160 ° C.
- the dispersion intended for spray drying is subjected to a treatment prior to spray drying which reduces the particle size or, where appropriate, disaggregates aggregates of two or more particles present in the dispersion.
- a suitable pretreatment process is, for example
- the dispersion intended for spray drying is treated for a period of about 0.5 to about 200, for example about 1 to about 50 minutes in an ultrasonic bath at a temperature of about 10 to about 50 ° C., for example at about 15 to about 25 ° C.
- Further suitable pretreatment processes are, for example, the treatment of the dispersion intended for spray drying in the Ultra Turrax in the colloid mill, in the homogenizer, in a mixing turbine or in a static mixer.
- the dispersion subjected to spray drying contains about 0.1 to about 40% by weight, in particular about 0.5 to about 30% by weight, of a water-soluble or water-dispersible polymer or a mixture of two or more such polymers. If, for example, a cellulose ether or a mixture of two or more cellulose ethers is used as the filler, the proportion of cellulose ether or cellulose ethers in the dispersion used for spray drying is about 0.5 to about 5, in particular about 1, in the context of a preferred embodiment of the present invention up to about 4% by weight.
- the dispersion used for spray drying comprises polyvinyl alcohol or a copolymer containing polyvinyl alcohol or a mixture of two or contains more of such polymers
- the proportion of these polymers in the total dispersion used for spray drying is about 5 to about 40, in particular about 10 to about 30,% by weight.
- the proportion of the later capsule content in the dispersion used for spray drying is about 0.5 to about 40% by weight, for example about 1 to about 30% by weight.
- the lower limit of the proportion of the later capsule content in the dispersion used for spray drying can be, for example, 1, 5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10% by weight.
- the upper limit for the proportion of the later capsule content in the dispersion used for spray drying is, for example, about 25% by weight, but in particular less than about 20% by weight, for example less than about 15% by weight.
- microcapsules according to the invention are, for example, the multi-component nozzle method or the coating in the fluidized bed.
- Chemical microencapsulation processes are also suitable for producing the microcapsules according to the invention.
- wall formation from monomeric or oligomeric starting materials by polycondensation or polyaddition is preferred.
- a known encapsulation process is based on the principle of interfacial polycondensation. For example, a monomer component is dissolved in a solvent and this solution is dispersed in a further solvent which is not miscible with the first solvent. A second monomer component which reacts with the first monomer component to form a polymer is then added to the continuous phase, so that a polymer film forms at the interface of the dispersed solvent droplets.
- the microcapsules obtainable in this way have a size which corresponds approximately to the size of the solvent droplets in the dispersion.
- solids to be encapsulated with a functional group X can be finely dispersed in a continuous phase in a form ground to a desired particle size, in which case a compound which is present on the surface of the solids to be encapsulated is then added to the continuous phase functional groups X react to form a polymer film.
- Systems suitable for such a process are, for example, the amine / isocyanate or amine / acid chloride systems, the amine being the compound to be encapsulated.
- the continuous phase advantageously has no reactive functional groups X or the functional groups X present in the continuous phase have a lower reactivity with the monomers used for encapsulation than the functional groups X of the material to be encapsulated.
- a compound with an OH, NH 2 , NHR or SH group, or a mixture of two or more such compounds, together with a photosensitizer is to form the capsule content, then these compounds are placed in an appropriate solvent and dispersed.
- a deactivation sheath or a polymer sheath can then be produced around the capsule content with the aid of a compound which is reactive towards the substances mentioned as capsule contents.
- a monofunctional isocyanate is used as the deactivating agent to produce a capsule shell, in particular an aromatic monofunctional isocyanate, for example phenyl isocyanate.
- a particularly suitable procedure consists, for example, in that the capsule content is dispersed in a solvent which does not dissolve the capsule content, and then, for example, a mono-, di- or polyisocyanate, for example one of the mono-, di- or polyisocyanates described above, or a mono-, di- or polyacid chloride, for example a di- or Polyacid chloride one of the di- or polycarboxylic acids described above is added to the dispersion.
- a liquid amine is used as the capsule content
- this procedure using di- or higher-functional isocyanates or acid chlorides leads to microcapsules, the size of which is essentially determined by the drop size of the drops of the liquid amine present in the dispersion.
- the capsule shell of a microcapsule according to the invention has a wall thickness of at least one monomolecular layer of a deactivating agent, for example at least about 10 nm.
- a deactivating agent for example at least about 10 nm.
- Such small wall thicknesses can be achieved, for example, by chemical microencapsulation processes with deactivating agents.
- the wall thickness of the capsule is, for example, at least about 50 or at least about 100 nm, for example about 120 to about 300 nm.
- microcapsules according to the invention can be used in particular in the production of adhesives.
- the microcapsules according to the invention are surrounded with a matrix of a compound or a mixture of two or more compounds which can harden with the capsule content to form a covalent bond.
- curing in the context of the present invention relates to a chemical curing reaction which takes place with an increase in molecular weight or crosslinking or both.
- the present invention therefore also relates to an adhesive comprising at least one component A and one component B, wherein Component A at least one microcapsule according to the invention, and
- Component B contains at least one compound with at least two functional groups Y or at least one compound with at least two functional groups Y and at least one compound with at least two functional groups X, and
- component A of the adhesive according to the invention can have, in addition to the microcapsules according to the invention, another component or two or more further components.
- further constituents are also constituents which consist exclusively of the compounds contained in the microcapsules, but which have a different morphology.
- a different type of morphology can consist, for example, in that the constituent referred to as the capsule content is not enclosed by the capsule shell, but only adheres to the capsule shell at one or more points and thus forms an aggregate of the capsule contents and capsule shell material.
- the term “different morphology” relates to aggregates which consist exclusively of the compounds contained in the microcapsules, but in which several of the constituents forming the capsule content adhere to a structure made of capsule shell material, for example spherical.
- Component B of the adhesive according to the invention contains, for example, at least one compound with at least two functional groups Y.
- a compound contained in component B of the adhesive according to the invention can carry two or more identical functional groups Y.
- a compound contained in component of each adhesive according to the invention it is also possible for a compound contained in component of each adhesive according to the invention to carry two or more different functional groups Y.
- component B of the adhesive according to the invention contains at least one compound with at least two functional groups Y and at least one compound with at least two functional groups X.
- Suitable functional groups Y are basically all functional groups which can react with the functional groups X to form a covalent bond.
- the functional group Y represents a functional group selected from the group consisting of isocyanates, epoxides, carboxylic acids, carboxylic esters, carboxylic acid chlorides or
- the functional group Y represents an epoxy group or an isocyanate group.
- component B contains at least one epoxy resin, as is the case, for example, by reacting polyhydric phenols such as bisphenol-A, bisphenol-F, catechol or resorcinol or polyhydric alcohols such as glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugars such as glucose and fructose , Mannose, galactose, dextrose, sorbitol or mannitol and their reaction products with ethylene oxide or propylene oxide or a mixture thereof, or of hydroxycarboxylic acids such as p-hydroxybenzoic acid or 2-hydroxynaphthenic acid with epichlorohydrin.
- polyhydric phenols such as bisphenol-A, bisphenol-F, catechol or resorcinol or polyhydric alcohols such as glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sugars such as glucose and fructose , Mannose, galactose,
- polyglycidyl esters as can be obtained by reacting polycarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid or terephthalic acid with epichlorohydrin.
- epoxy resins are the reaction products of amines such as 4,4'-diaminodiphenylmethane, m-aminophenol and the like, for example the reaction products of the amines already mentioned above as capsule content with epichlorohydrin.
- polymeric epoxy resins such as those obtainable by reacting appropriate prepolymers, for example prepolymers containing OH groups or NH groups, with epichlorohydrin.
- Such polymeric epoxy resins can have, for example, two or more epoxy groups. The For example, epoxy groups can be located at the chain end of the polymers, but they can also be located within the polymer chain.
- Suitable prepolymers are, for example, polymeric polyol components such as the reaction products of low molecular weight polyfunctional alcohols with alkylene oxides, so-called polyethers.
- the alkylene oxides preferably have 2 to 4 carbon atoms.
- the reaction products of ethylene glycol, propylene glycol, the isomeric butanediols or hexanediols with ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide, or mixtures of two or more thereof are suitable.
- polyether polyols with a molecular weight of about 100 to about 10,000, preferably from about 200 to about 5,000.
- polypropylene glycol with a molecular weight of approximately 300 to approximately 2500 is very particularly preferred.
- polyether polyols such as those obtained from the polymerization of tetrahydrofuran.
- the polyethers are reacted in a manner known to those skilled in the art by reacting the starting compound with a reactive hydrogen atom with alkylene oxides, for example ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, tetrahydrofuran or epichlorohydrin or mixtures of two or more thereof.
- alkylene oxides for example ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, tetrahydrofuran or epichlorohydrin or mixtures of two or more thereof.
- Suitable starting compounds are, for example, water, ethylene glycol, propylene glycol-1, 2 or -1, 3, butylene glycol-1, 4 or -1, 3 hexanediol-1, 6, octanediol-1, 8, neopentylglycol, 1, 4-hydroxymethylcyclohexane, 2 -Methyl-1, 3-propanediol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol-1, 2.6, butanetriol-1, 2.4 trimethylolethane, pentaerythritol, mannitol, sorbitol, methylglycosides, sugar, phenol, isononylphenol, resorcinol, hydroquinone, 1, 2,2- or 1, 1,2-tris (hydroxyphenyl) ethane, ammonia, methylamine, ethylenediamine, tetra- or hexamethyleneamine, triethanolamine, aniline
- polyethers which have been modified by vinyl polymers.
- Such products can be obtained, for example, by polymerizing styrene or acrylonitrile, or a mixture thereof, in the presence of polyethers.
- polyester polyols with a molecular weight of approximately 200 to approximately 10,000.
- polyester polyols can be used which are formed by reacting low molecular weight alcohols, in particular ethylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, hexanediol, butanediol, propylene glycol, glycerol or trimethylolpropane with caprolactone.
- polyester polyols are 1,4-hydroxymethylcyclohexane, 2-methyl-1,3-propanediol, 1-butanetriol, 2,4, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycol.
- polyester polyols can be produced by polycondensation.
- difunctional and / or trifunctional alcohols with a deficit of dicarboxylic acids and / or tricarboxylic acids or their reactive derivatives can be condensed to give polyester polyols.
- Suitable dicarboxylic acids are, for example, succinic acid and its higher homologues with up to 16 carbon atoms, furthermore unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid or fumaric acid and aromatic dicarboxylic acids, in particular the isomeric phthalic acids such as phthalic acid, isophthalic acid or terephthalic acid.
- Citric acid or trimellitic acid are suitable as tricarboxylic acids.
- polyester polyols from at least one of the dicarboxylic acids and glycerol mentioned, which have a residual content of OH groups are particularly suitable.
- Particularly suitable alcohols are hexanediol, ethylene glycol, diethylene glycol or neopentyl glycol or mixtures of two or more thereof.
- Particularly suitable acids are isophthalic acid or adipic acid or a mixture thereof.
- polyols used as polyol components for the production of the epoxides are dipropylene glycol and polyester polyols, preferably polyester polyols obtainable by polycondensation of hexanediol, ethylene glycol, diethylene glycol or neopentyl glycol or mixtures of two or more thereof and isophthalic acid or adipic acid, or mixtures thereof.
- High molecular weight polyester polyols include, for example, the reaction products of polyfunctional, preferably difunctional alcohols (optionally together with small amounts of trifunctional alcohols) and polyfunctional, preferably difunctional carboxylic acids.
- polyfunctional preferably difunctional alcohols
- polyfunctional preferably difunctional carboxylic acids.
- the corresponding polycarboxylic anhydrides or corresponding polycarboxylic esters with alcohols with preferably 1 to 3 carbon atoms can also be used (if possible).
- the polycarboxylic acids can be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or heterocyclic, or both. They can optionally be substituted, for example by alkyl groups, alkenyl groups, ether groups or halogens.
- polycarboxylic acids examples include succinic acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, phthalic anhydride,
- Tetrahydrophthalic anhydride Tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylene tetrahydrophthalic anhydride,
- Glutaric anhydride maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, dimer fatty acid of trimer fatty acid or mixtures of two or more thereof are suitable. If necessary, minor amounts of monofunctional fatty acids can be present in the reaction mixture.
- the polyester polyols may optionally have a small proportion of carboxyl end groups.
- lactones for example ⁇ -caprolactone or Hydroxycarboxylic acids, for example ⁇ -hydroxycaproic acid, available polyesters can also be used.
- Polyacetals are also suitable as the polyol component.
- Polyacetals are understood to mean compounds such as are obtainable from glycols, for example diethylene glycol or hexanediol, or a mixture thereof with formaldehyde.
- Polyacetals which can be used in the context of the invention can likewise be obtained by the polymerization of cyclic acetals.
- Polycarbonates are also suitable as the polyol component.
- Polycarbonates can be obtained, for example, by the reaction of diols such as propylene glycol, 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol, diethylene glycol, triethylene glycol or tetraethylene glycol or mixtures of two or more thereof with diaryl carbonates, for example diphenyl carbonate, or phosgene.
- epoxides are, for example, epoxy DER-331 (manufacturer: Dow Chemicals) or the epoxides of the Epikote series, for example Epikote 828 (manufacturer: Shell AG).
- the reaction product of bisphenol-A and epichlorohydrin is particularly suitable in the context of the present invention.
- component B contains one, two or more compounds which carry isocyanate groups as functional group Y.
- a compound bearing isocyanate groups can be, for example, low molecular weight, i. i.e., have a molecular weight less than about 250, for example.
- the isocyanate group-bearing compound has a molecular weight higher than 250.
- polyurethane prepolymers for example, can be used as compounds bearing isocyanate groups.
- Suitable compounds bearing isocyanate groups are, for example, compounds such as ethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6- Hexamethylene diisocyanate (HDI), cyclobutane-1, 3-diisocyanate, cyclohexane-1, 3- and -1, 4-diisocyanate and mixtures of two or more thereof, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane ( Isophorone diisocyanate, IPDI), 2,4- and 2,6-hexahydrotoluenediisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), 1, 3- and 1, 4-phenylene diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane 2,4'- diisocyanate, diphenylmethane-2,2'-diisocyanate or diphen
- isocyanates such as are obtainable, for example, by oligomerizing diisocyanates.
- trivalent and higher polyisocyanates are the triisocyanurates from HDI or IPDI or their mixtures or their mixed triisocyanurates.
- polyurethane prepolymers such as those obtainable by reacting polyfunctional isocyanates with a low molecular weight or polymeric polyol component.
- polyfunctional isocyanates are the isocyanates described above.
- polyols can be used as the low molecular weight polyol component.
- these are aliphatic alcohols with 2 to 4 OH groups per molecule.
- the OH groups can be either primary or secondary.
- Suitable aliphatic alcohols include, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1-pentanediol, 5, 1-hexanediol, 6, 1-heptanediol, 7, 1-octanediol, 8 and their higher homologs or isomers, as described for the person skilled in the art from a gradual extension of the hydrocarbon chain by one CH 2 group or by introducing branches into the carbon chain.
- Highly functional alcohols such as, for example, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol and oligomeric ethers of the substances mentioned with themselves or in a mixture of two or more of the ethers mentioned are also suitable.
- Suitable polymeric polyol components are the polymeric polyol components already described above as being suitable for producing the epoxides.
- Polyurethane prepolymers suitable for the purposes of the present invention preferably have a molecular weight of more than about 350, for example more than about 500 or more than about 1000.
- the upper limit of the molecular weight is generally limited by the application viscosity of an appropriate adhesive containing such a polyurethane prepolymer. If, for example, an adhesive of this kind is to be dispensed with, the molecular weight of such a polyurethane prepolymer is generally chosen such that the adhesive has a suitable application viscosity.
- corresponding polyurethane prepolymers should have a molecular weight that is, for example, less than about 50,000, in particular less than about 10,000.
- the adhesive according to the invention can contain solvents, then polyurethane prepolymers with corresponding higher molecular weights can be used.
- solvents commonly used in polyurethane chemistry can be used as solvents, in particular esters, ketones, halogenated hydrocarbons, alkanes, alkenes and aromatic hydrocarbons.
- solvents are methylene chloride, trichlorethylene, toluene, xylene, butyl acetate, amyl acetate, isobutyl acetate, methyl isobutyl ketone, methoxybutyl acetate, cyclohexane, cyclohexanone, dichlorobenzene, diethyl ketone, di-isobutyl ketone, dioxane, ethyl acetate, ethyl acetate, ethylene glycol monoethylacyl ethylhexyl ethyl acetate, ethylene glycol monoethylacyl ethylhexyl ethyl acetate, ethylene glycol monoethyl
- component B has, in addition to the compounds with functional groups Y described above, compounds with functional groups X, all compounds with functional groups X already described above are suitable for this.
- equivalent ratio is understood to mean the ratio of functional groups X to functional groups Y.
- Another object of the present invention is a method for producing an adhesive according to the invention, in which a component A and a component B, wherein
- Component A at least one microcapsule according to the invention.
- Component B contains at least one compound with at least two functional groups Y or at least one compound with at least two functional groups Y and at least one compound with at least two functional groups X and wherein the functional groups Y can react with the functional groups X to form a covalent bond .
- microcapsules according to the invention or microcapsules produced according to the method according to the invention or the adhesives according to the invention depending on the adhesive system chosen, different substrates can be bonded.
- Microcapsule contains, as capsule content or as part of the capsule shell, a compound which, when irradiated with high-energy radiation, causes the microcapsule to open and release the content contained in the microcapsule. In this case, however, longer curing times may have to be accepted.
- the present invention therefore also relates to a method for bonding at least two substrates, in which an adhesive, at least containing a microcapsule, consisting of a capsule shell and a capsule content, on the surface of at least one substrate, the capsule content being at least one compound with at least two Isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or functional groups X reactive or a compound having at least two isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or a catalyst which causes a reaction between functional groups X and isocyanate groups reactive towards isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or Catalyzed epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups, applied to at least one substrate surface, and the adhesive before , is irradiated with high-energy radiation during or after the substrates are joined together, and in the case of the irradiation after the substrates have been joined together, at least one of the substrates must be at least partially
- Suitable microcapsules have already been described in the context of the present text, although a photosensitizer as a component of the microcapsule is not absolutely necessary for carrying out the process according to the invention.
- all materials which can be glued with the aid of an adhesive which has the abovementioned microcapsules are suitable as substrates in the context of the present invention.
- wood, metal, paper, glass, for example quartz glass, plastics such as polyester, are particularly suitable.
- Polyoxymethylene (POM) polyalkyl acrylates or methacrylates such as polymethyl methacrylate or polymethyl acrylate, polyethylene and the like.
- the method according to the invention requires irradiation of the adhesive containing microcapsules with high-energy radiation.
- high-energy radiation is radiation with a wavelength of 200 to 700 nm, in particular of 220 to 650 nm.
- the energy density prevailing during irradiation for the wavelength range from 200 to 700 nm, in particular from 200 to 650 nm, on the irradiated material should be at least about 0.2 J / cm 2 .
- energy densities of approximately 0.5 to approximately 25 J / cm 2 or approximately 1 to approximately 15 J / cm 2 , for example approximately 3 to approximately 11 or approximately 5 to approximately 8 J / cm 2, are suitable.
- the radiation provided with high-energy radiation as part of the method according to the invention can in principle take place before, during or after the substrates are joined together. If the irradiation takes place before the substrates are joined together, the adhesive used should be set such that after the microcapsules have been opened there is still sufficient open time for the adhesive so that the substrates can be joined together and, if necessary, subsequently corrected.
- a suitable open time can be from about 1 s to about 1 h, depending on the type of substrates bonded and the corresponding processing method involved.
- the adhesive is irradiated during the assembly of the substrates, this means that there is a time period of less than about 1 s between the irradiation of the adhesive and the actual assembly of the substrates.
- a corresponding energy source can be arranged in this method variant, for example, in such a way that an appropriate radiation dose is applied to the adhesive and substrate both before and after the assembly.
- the substrate facing the radiation source is transparent to the high-energy radiation used.
- the method according to the invention is carried out with an adhesive which contains microcapsules according to the invention, that is to say microcapsules containing a photosensitizer.
- an adhesive can also be used to carry out the method according to the invention, which contains a photosensitizer as part of a matrix surrounding the microcapsules contained as component A as component B.
- the present invention therefore also relates to an adhesive which has at least two components A and B, wherein
- component A at least one microcapsule, consisting of a capsule shell and a capsule content, the capsule content comprising at least one compound having at least two functional groups X reactive to isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or a compound having at least two isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated Carboxyl groups or a catalyst which catalyzes a reaction between functional groups X which are reactive towards isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups and isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups and component B contains at least one compound with at least two functional groups Y or at least one compound with at least two functional groups Y and at least one compound with at least two functional groups X and at least one photosensitizer,
- the present invention also relates to the use of a microcapsule according to the invention or a microcapsule produced by a method according to the invention for the production of adhesives.
- Another object of the present invention is the use of a microcapsule consisting of a capsule shell and a capsule content, the capsule content comprising at least one compound having at least two functional groups X reactive towards isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or a compound having at least two isocyanate groups or Epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups or a catalyst which catalyzes a reaction between functional groups X which are reactive toward isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups and isocyanate groups or epoxy groups or carboxyl groups or activated carboxyl groups, for the radiation-induced bonding of substrates.
- the UN 95 microcapsules used in the present examples were produced by the chemical microencapsulation process described above, in which a mixture of diamine and photosensitizer (benzophenone) was coated with an aromatic diisocyanate.
- a mixture of diamine and photosensitizer (benzophenone) was coated with an aromatic diisocyanate.
- the diamine was melted, mixed with the photosensitizer in a weight ratio of 1.3: 0.1 and, after solidification, the mixture was ground into particles with an average particle size of about 10 ⁇ m. The particles were then deactivated and encapsulated with an aliphatic diisocyanate.
- the capsule wall thickness was about 10 nm.
- the isocyanate component mentioned below was introduced and then a corresponding amount of amine or encapsulated amine or encapsulated amine with photosensitizer was added (5 g batches). The components were stirred in an aluminum bowl.
- ADPA EG 92 4-aminodiphenylamine UN95 microencapsulated ADPA, beige free-flowing powder
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine photosensitive Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionelle Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen aufweist und die Kapselhülle oder der kapselinhalt oder beides einen Photosensibilisator enthält. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Klebstoffe, die Mikrokapseln enthalten, Verfahren zur Verklebung von Substraten und die Verwendung solcher Mikrokapseln in Klebstoffen.
Description
Photosensitive Mikrokapseln, Verfahren zu deren Herstellung und deren
Verwendung in Klebstoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine photosensitive Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktioneilen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen aufweist und die Kapselhülle oder der Kapselinhalt oder beides einen Photosensibilisator enthält. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Klebstoffe, die Mikrokapseln enthalten, Verfahren zur Verklebung von Substraten und die Verwendung solcher Mikrokapseln in Klebstoffen.
Oberflächenbeschichtungsmittel, insbesondere Klebstoffe, enthalten häufig mehrere Komponenten, die nach dem Auftrag des
Oberflächenbeschichtungsmittels miteinander unter Ausbildung kovalenter Verbindungen reagieren und damit eine Aushärtung des Oberflächenbeschichtungsmittels bewirken. Die verschiedenen Komponenten können beispielsweise im Oberflächenbeschichtungsmittel derart vorliegen, daß ein Aushärten erst bei höheren Temperaturen erfolgt, während bei üblichen Umgebungstemperaturen, wie sie beispielsweise beim Auftrag des Oberflächenbeschichtungsmittels herrschen können, keine Reaktion der Komponenten untereinander stattfindet. Derartige, üblicherweise als 1 K-Systeme bezeichnete Oberflächenbeschichtungsmittel benötigen jedoch häufig sehr hohe Temperaturen, um auszuhärten. Dies schränkt die Verwendung solcher 1K- Systeme jedoch dahingehend ein, daß bestimmte, insbesondere wärmeempfindliche Substrate nicht mit einem derartigen
Oberflächenbeschichtungsmittel verarbeitet werden können.
Demgegenüber existieren Oberflächenbeschichtungsmittel, welche aus zwei getrennt vorliegenden Komponenten (sogenannte 2K-Systeme) bestehen. Diese beiden Komponenten werden üblicherweise kurz vor dem geplanten Einsatz des
Oberflächenbeschichtungsmittels vermischt. Während derartige 2K-Systeme zwar eine Aushärtung bei Umgebungstemperatur oder nur wenig erhöhten Temperaturen erlauben, erfordern sie jedoch vor der Anwendung einen Abmischvorgang, bei dem definierte Mengen der beiden Komponenten möglichst genau abgewogen miteinander vermischt werden müssen. In der Praxis werden jedoch bei solchen Mischungen häufig die erforderlichen Mischungsverhältnisse nicht genau eingehalten, wodurch die Leistungsfähigkeit der Oberflächenbeschichtung im Hinblick auf optimale Aushärtung verschlechtert wird. Darüber hinaus müssen derartige 2K-Systeme in der Regel kurz nach dem Vermischen bereits verarbeitet werden, da sonst die fortschreitende Aushärtung der vermischten Komponenten eine weitere Verarbeitung erschwert oder unmöglich macht. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn größere Mengen an Oberflächenbeschichtungsmitteln verwendet werden sollen. In diesem Fall müssen wiederholt nacheinander mehrere kleine Portionen zur Anwendung zubereitet werden, was den Aufwand bei der Verarbeitung solcher Systeme erheblich erhöht.
Um diesen Nachteilen Abhilfe zu verschaffen, wurden im Stand der Technik Systeme beschrieben, die eine der beiden Komponenten eines 2K-Systems in desaktivierter Form enthalten.
So beschreibt beispielsweise die EP-A 0 193 068 eine 1K-Epoxidharzzusammen- setzung, die ein Epoxidharz mit durchschnittlich mindestens zwei Epoxygruppen pro Molekül und eine pulverförmige Aminoverbindung enthält. Die Aminoverbindung wurde mit einer Beschichtung versehen, die entweder durch Adhäsion oder durch kovalente Bindung zwischen Beschichtung und Pulverpartikel am Pulverpartikel haftet. Die Beschichtung wird durch Auftrag einer Verbindung bewirkt, die mindestens eine Isocyanatgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Anhydridgruppe oder eine Säurechloridgruppe aufweist.
Die EP-A 0 547 379 betrifft einen Klebstoff, der ein Diamin und ein Isocyanat enthält, wobei entweder das Diamin oder das Isocyanat in einer Mikrokapsel eingeschlossen ist. Die in der Druckschrift eingesetzten Mikrokapseln sind jedoch
sehr groß. Dies schränkt beispielsweise die Verwendung der beschriebenen Mikrokapseln für Klebefugen mit einer unterhalb eines solchen Größenwertes liegenden Spaltbreite stark ein. Weiterhin sedimentieren die beschriebenen Mikrokapseln leicht, wodurch der solche Mikrokapseln enthaltende Klebstoff inhomogen wird. Hierdurch wird eine Verklebung nicht reproduzierbar oder schlägt sogar fehl.
In "Die angewandte makromolekulare Chemie 190 (1991), 81 - 98" werden thermolabile Mikrokapseln beschrieben, die durch Grenzflächen-Polykondensation hergestellt werden. Eine der Kondensationskomponenten weist dabei eine Azo- Funktion auf. Die Mikrokapseln sind mit einem Farbstoff gefüllt und öffnen sich bei Hitzeeinwirkung. Der dadurch freigesetzte Farbstoff kann auf entsprechende Unterlagen, beispielsweise nach dem Prinzip des Thermotransferdrucks, übertragen werden. Eine Öffnung der beschriebenen Mikrokapseln durch energiereiche Strahlung wird in der Druckschrift nicht beschrieben.
Die bislang aus dem Stand der Technik bekannten Mikrokapselsysteme weisen im Hinblick auf eine Verwendung in Klebstoffen verschiedene Nachteile auf. Problematisch wirkt sich grundsätzlich bei allen thermisch zu öffnenden Mikrokapseln im Hinblick auf Verklebungen die Tatsache aus, daß thermisch empfindliche Substrate nicht mit Klebstoffen verklebt werden können, die derartige, thermisch öffnenden Mikrokapseln enthalten, da zum Öffnen dieser Kapseln immer Substrat, Klebstoff und Mikrokapseln erwärmt werden müssen.
Es bestand also ein Bedürfnis nach zwei miteinander reaktive Komponenten enthaltenden 1K-Systemen, die zur Oberflächenbeschichtung, vorzugsweise als Klebstoff, geeignet sind, wobei eine der reaktiven Komponenten oder ein die Reaktion zwischen den reaktiven Komponenten bei einer bestimmten Temperatur auslösender Katalysator in verkapselter Form als Mikrokapsel vorliegt, wobei eine derartige Mikrokapsel durch energiereiche Strahlung unter Freisetzung ihres Inhalts geöffnet werden kann.
Demnach bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung derartiger Mikrokapseln, in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung solcher Mikrokapseln, in der Bereitstellung eines Klebstoffs, der solche Mikrokapseln enthält und in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Verklebung von Substraten, bei denen ein 1 K-Klebstoff unter Einsatz von energiereicher Strahlung zur Durchführung der Verklebung eingesetzt wird.
Gelöst werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben durch Mikrokapseln, Verfahren zu deren Herstellung sowie durch Klebstoffe und Verfahren zur Verklebung von Substraten, wie sie im nachfolgenden Text beschrieben sind.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine photosensitive Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei die Kapselhülle mindestens ein Polymeres mit einem Molekulargewicht von mehr als 1000 und der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktioneilen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einem Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktioneilen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert, aufweist, und die Kapselhülle oder der Kapselinhalt oder beides einen Photosensibilisator enthält.
Unter einer "Mikrokapsel" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gebilde verstanden, das einen Kapselinhalt und eine Kapselhülle aufweist. Eine solche "Mikrokapsel" weist im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Durchmesser von weniger als etwa 100 μm, beispielsweise weniger als 50 μm, weniger als 30 μm oder weniger als 10 μm auf. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen mindestens etwa 95 % der erfindungsgemäßen Mikrokapseln einen Durchmesser von weniger als etwa
30 μm auf. Die angegebenen Durchmesser beziehen sich dabei auf Meßwerte für Teilchendurchmesser wie sie mittels üblicher Verfahren zur Bestimmung von Teilchendurchmessern erhältlich sind. Geeignete Meßverfahren sind beispielsweise Siebverfahren, Lichtstreuung, Elektronenmikroskopie, Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie oder Sedimentationsverfahren. Dieser Definition steht nicht entgegen, daß sich zwei oder mehr Mikrokapseln zur Bildung eines Aggregats zusammengelagert haben. Entscheidend ist im vorliegenden Fall die Teilchengröße der einzelnen, am Aggregat teilnehmenden Mikrokapseln.
Der Begriff "Molekulargewicht" bezieht sich im Rahmen des vorliegenden Textes, sofern er auf polymere oder oligomere Verbindungen angewandt wird, auf das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw), wie es durch GPC unter geeigneten Bedingungen, beispielsweise bezogen auf einen Polystyrol-Standard, ermittelt werden kann.
Eine erfindungsgemäße Mikrokapsel kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Kapselmorphologie einen typisch kapselartigen Aufbau aufweisen, bei dem eine im wesentlichen geschlossene Hülle aus Hüllenmaterial einen im wesentlichen homogenen Kern als Kapselinhalt umschließt. Es ist erfindungsgemäß jedoch ebenso möglich, daß eine erfindungsgemäße Mikrokapsel eine Hülle aufweist, die einen inhomogenen Kern umschließt. Unter einem "inhomogenen Kern" wird dabei der Befund verstanden, daß der Kapselinhalt in mehreren Domänen im Inneren der Kapsel vorliegt, also mehrere Bereiche mit Kapselinhalt räumlich durch Hüllenmaterial voneinander getrennt innerhalb der Mikrokapsel vorliegen.
Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln können im wesentlichen eine beliebige Raumform aufweisen. Geeignet sind beispielsweise kugelförmige, quadratische, quaderförmige, zylindrische oder kegelförmige Raumformen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Mikrokapseln jedoch eine im wesentlichen kugelförmige Raumform auf.
Als Kapselinhalt weisen die erfindungsgemäßen Mikrokapseln in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxygruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktioneilen Gruppen X auf.
Der Begriff „aktivierte Carboxylgruppen" bezieht sich im Rahmen des vorliegenden Textes auf funktionelle Gruppen der Struktur -C(O)-Z, worin Z für eine elektronenziehende Gruppe (Atom oder Gruppe mit -I-Effekt) steht. Entsprechende aktivierte Carboxylgruppen sind dem Fachmann bekannt. Beispiele für derartige aktivierte Carboxylgruppen sind sogenannte Aktivester oder Säurechloride.
Geeignete funktionelle Gruppen X sind beispielsweise OH-, NH2-, NHR1, SH- oder COOH-Gruppen, wobei R1 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 1 bis etwa 24 C-Atomen steht.
Eine im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Kapselinhalt geeignete Verbindung kann dabei nur eine Art an funktioneilen Gruppen X aufweisen, d. h., daß alle an einem Molekül der entsprechenden Verbindung befindlichen funktioneilen Gruppen X identisch sind. Es ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso möglich, daß der Kapselinhalt eine Verbindung enthält, die zwei oder mehr funktionelle Gruppen X aufweist, wobei mindestens zwei der funktionellen Gruppen X einer Verbindung unterschiedlich sind. So ist es beispielsweise möglich, im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Kapselinhalt eine Verbindung einzusetzen, die beispielsweise mindestens eine OH-Gruppe und mindestens eine NH-Gruppe aufweist.
Eine erfindungsgemäße Mikrokapsel kann als Kapselinhalt im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur eine Verbindung aufweisen, die eine funktionelle Gruppe X trägt. Es ist erfindungsgemäß jedoch ebenso vorgesehen, daß eine erfindungsgemäße Mikrokapsel als Kapselinhalt zwei oder mehr unterschiedliche Verbindungen enthält. Derartige unterschiedliche Verbindungen können sich dabei
in Zahl oder Art der funktioneilen Gruppen X oder in der die funktionelle Gruppe X tragenden Konstitution oder in beidem unterscheiden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine erfindungsgemäße Mikrokapsel als Kapselinhalt 1, 2 oder 3 unterschiedliche Verbindungen mit einer funktioneilen Gruppe X.
Eine als Kapselinhalt geeignete Verbindung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur zwei funktionelle Gruppen X aufweisen. Es ist jedoch ebenso möglich, daß der Kapselinhalt einer erfindungsgemäßen Mikrokapsel eine Verbindung aufweist, die mehr als zwei funktionelle Gruppen X, beispielsweise drei, vier oder fünf funktionelle Gruppen X aufweist. Die Zahl der funktioneilen Gruppen X einer solchen Verbindung kann dabei eine ganze Zahl sein, beispielsweise, wenn der Kapselinhalt nur eine Art von Verbindungen mit einer funktioneilen Gruppe X enthält. Es ist jedoch ebenso möglich, daß die Zahl der funktionellen Gruppen X eine zwischen zwei geraden Zahlen liegende Zahl, beispielsweise 2,1 , 2,5, 2,8 oder dergleichen beträgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Kapselinhalt ein Gemisch aus zwei oder mehr Verbindungen mit einer unterschiedlichen Anzahl an funktionellen Gruppen X enthält. In einem solchen Fall kann der Kapselinhalt beispielsweise Verbindungen enthalten, die sich nur in der Zahl der funktionellen Gruppen X unterscheiden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine erfindungsgemäße Mikrokapsel als Kapselinhalt mindestens eine Verbindung auf, die mindestens eine Aminogruppe als funktionelle Gruppe X trägt. Geeignete Amine sind beispielsweise aliphatische Amine wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin oder
Diethylaminopropylamin.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine erfindungsgemäße Mikrokapsel jedoch Verbindungen mit mindestens einer funktionellen Gruppe X, die energiereiche Strahlung in einem Bereich von 200 nm bis 700 nm, insbesondere in einem Bereich von etwa 220 bis etwa 650
oder etwa 230 nm bis etwa 460 nm, absorbieren. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Mikrokapsel im Rahmen des im weiteren Verlauf des Textes beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verklebung von Substraten eingesetzt werden soll, da hier gegebenenfalls auf das Vorliegen eines Photosensibilisators verzichtet werden kann.
Besonders geeignet sind hierbei aromatische Amine wie m-Phenylendiamin, Diaminodiphenylmethan, Diaminodiphenylsulfon, Bisaminomethyldiphenylenme- than, o-Phenylendiamin, Triaminobenzol, o-Aminobenzylamin, 2,4-Diaminotoluol, Benzidin, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, p,p-Bisaminomethylbiphenyl, p,p-Bisami- nomethyldiphenylenmethan, m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, 4-Amino- diphenylamin, Hydrazide wie Adipinsäuredihydrazid, Succindihydrazid, Sebacindi- hydrazid, Terephthaldihydrazid, Dicyandiamide, Imidazolverbindungen wie Imida- zol, 2-Methylimidazol, 2-Undecylimidazol, 4-Methylimidazol, 2-Phenylimidazol, 2- Heptadecylimidazol, 1 -Cyanoethyl-2-methylimidazol, 1 -Cyanoethyl-2-undecylimi- dazoltrimellitat, 2-Ethylimidazol, 2-lsopropylimidazol, 2-Dodecylimidazol, 2-Ethyl-4- methylimidazol und Imidazolinverbindungen wie 2-Methylimidazolin, 2- Phenylimidazolin, 2-Undecylimidazolin oder 2-Heptadecylimidazolin oder ein Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Aminoverbindungen.
Weiterhin sind als Amine im Rahmen der vorliegenden Erfindung die folgenden Amine einsetzbar: Isophorondiamin, m-Xylylendiamin, 2,2,4-Trimethylhexame- thylendiamin, 4,4'-Trimethylendipiperidin, 1 ,3-Di(4-piperidyl)propan, 1 ,6-Diamino- hexan, 1,7-Diaminoheptan, 1 ,11-Diaminodecan, 1 ,12-Diaminododecan, 4,4-Diami- nodicyclohexylmethan, 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]Octan (DABCO) und polymere Dioder Polyamine wie beispielsweise Aminogruppen aufweisende Polyester, Polyurethane oder Polyether, insbesondere die unter dem Handelsnamen Jeffamine® von der Huntsman Corp. erhältlichen, Aminogruppen tragenden Polyalkylenglykole.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Kapselinhalt 4-Aminodiphenylamin oder 4,4'-Diaminodiphenylmethan oder deren Gemisch.
Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln können jedoch auch in Klebstoffsystemen eingesetzt werden, die bereits ein reaktionsfähiges Bindemittelsystem nebeneinander vorliegender, reaktionsfähiger Verbindungen enthalten. Derartige Bindemittelsysteme können beispielsweise mindestens zwei grundsätzlich miteinander unter Molekulargewichtserhöhung reaktionsfähige Verbindungen, beispielsweise Epoxyverbindungen und Polyole, enthalten. Die Reaktionsfähigkeit des Bindemittelsystems ist jedoch bei der Verarbeitungstemperatur des Klebstoffsystems stark eingeschränkt, so daß im wesentlichen keine Reaktion stattfindet. Die Reaktion solcher Bindemittelsysteme läßt sich jedoch durch geeignete Katalysatoren in Gang setzen bzw. beschleunigen. Im Rahmen einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Kapselinhalt der erfindungsgemäßen Mikrokapseln einen Katalysator oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Katalysatoren, welche die Reaktion des Bindemittelsystems und damit ein Abbinden des Klebstoffs ermöglichen.
Als geeignete Katalysatoren sind beispielsweise tertiäre Amine geeignet, z.B. Triethylamin, 1 ,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan (= DABCO) Dimethylbenzylamin, Bis- dimethylaminoethylether und Bis-methylaminomethylphenol. Besonders geeignet sind 1-Methyl-imidazol, 2-Methyl-l-vinylimidazol, 1-Allylimidazol, 1-Phenylimidazol, 1 ,2,4,5-Tetramethylimidazol, 1-(3-Aminopropyl)imidazol, Pyrimidazol, 4- Dimethylamino-pyridin, 4-Pyrrolidinopyridin, 4-Morpholino-pyridin, 4-Methylpyridin und Dimorpholinodiethylether.
Es können auch zinnorganische Verbindungen als Katalysatoren eingesetzt werden. Darunter werden Verbindungen verstanden, die sowohl Zinn als auch einen organischen Rest enthalten, insbesondere Verbindungen, die eine oder mehrere SnC-Bindungen enthalten. Zu den zinnorganischen Verbindungen im weiteren Sinne zählen z.B. Salze wie Zinnoctoat und Zinnstearat. Zu den Zinnverbindungen im engeren Sinne gehören vor allem Verbindungen des vierwertigen Zinns der allgemeinen Formel Rn+ιSnZ3.n wobei n für eine Zahl von 0 bis 2 steht, R für eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe oder beides steht und Z schließlich für eine Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff-Verbindung oder ein
Gemisch aus zwei oder mehr davon steht. Zweckmäßigerweise enthält R mindestens 4 C-Atome, insbesondere mindestens 8. Die Obergrenze liegt in der Regel bei 12 C-Atomen. Vorzugsweise ist Z eine Sauerstoffverbindung, also ein zinnorganisches Oxid, Hydroxid, Carboxylat oder ein Ester einer anorganischen Säure. Z kann aber auch eine Schwefelverbindung sein, also ein zinnorganisches Sulfid, Thiolat oder ein Thiosäureester. Bei den Sn-S-Verbindungen sind vor allem Thioglykolsäureester geeignet, z.B. Verbindungen mit folgenden Resten:
-S-CH2-CH2-CO-O-(CH2),ιo-CH3 θder -S-CH2-CH2-CO-O-CH2-CH(C2H5)-CH2-CH2-CH2-CH3.
Eine weitere bevorzugte Verbindungsklasse stellen die Dialkyl-Zinn-(IV)- Carboxylate dar (Z=O-CO-R1). Die Carbonsäuren haben 2, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere 14 bis 32 C-Atome. Es können auch Dicarbonsäuren eingesetzt werden. Als Säuren sind beispielsweise Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Terephthalsäure, Phenylessigsäure, Benzoesäure, Essigsäure, Propionsäure sowie insbesondere Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Palmitin- und Stearinsäure geeignet. Besonders geeignet sind beispielsweise Dibutylzinndiacetat und -dilaurat sowie Dioctylzinndiacetat und -dilaurat.
Auch Zinnoxide und -sulfide sowie -thiolate sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet. Konkrete Verbindungen sind: Bis(tributylzinn)oxid, Dibutylzinndidodecylthiolat, Dioctylzinndioctylthiolat, Dibutylzinn- bis(thioglykolsäure-2-ethyl-hexylester), Octylzinn-tris-(thioglykolsäure-2-ethyl- hexylester), Dioctylzinn-bis(thioethylenglykol-2-ethylhexoat), Dibutylzinn- bis(thioethylen-glykollaurat), Dibutylzinnsulfid, Dioctylzinnsulfid,
Bis(tributylzinn)sulfid, Dibutylzinn-bis(thioglykolsäure-2-ethylhexylester),
Dioctylzinn-bis(thioethylenglykol-2-ethylhexoat), Trioctylzinnthioethylenglykol-2- ethylhexoat sowie Dioctylzinn-bis(thiolatoessigsäure-2-ethylhexylester), Bis(S,S~ methoxycarbonylethyl)zinn-bis(thiolatoessigsäure-2-ethylhexylester), Bis(S,S- acetyl-ethyl)zinnbis(thiolatoessigsäure-2-ethyl-hexylester), Zinn(ll)octylthiolat und Zinn(ll)thioethylenglykol-2-ethylhexoat.
Außerdem seien noch genannt: Dibutylzinndiethylat, Dihexylzinndihexylat, Dibutylzinndiacetylacetonat, Dibutylzinndiethylacetylacetat, Bis(butyldichlor- zinn)oxid, Bis(dibutylchlorzinn)sulfid, Zinn(ll)phenolat, Zinn(ll)-acetylacetonat, sowie weitere (α-Dicarbonylverbindungen wie Acetylaceton, Dibenzoylmethan, Benzoylaceton, Acetessigsäureethylester, Acetessigsäure-n-propylester, α,α'- Diphenylacetessigsäureethylester und Dehydroacetessigsäure.
Anstatt der genannten Verbindungen mit mindestens einer funktionellen Gruppe X kann eine erfindungsgemäße Mikrokapsel eine oder mehrere Verbindungen mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen aufweisen.
Als Verbindungen mit mindestens zwei Isocyanatgruppen eignen sich beispielsweise Verbindungen wie Ethylendiisocyanat, 1 ,4-
Tetramethylendiisocyanat, 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), Cyclobutan-1 ,3- diisocyanat, Cyclohexan-1 ,3- und -1 ,4-diisocyanat sowie Gemische aus zwei oder mehr davon, 1-lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan
(Isophorondiisocyanat, IPDI), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- oder 2,6-Toluylendiisocyanat, Diphenylmethan-2,4'-diisocyanat, Diphenylmethan- 2,2'-diisocyanat oder Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat oder Gemische aus zwei oder mehr der genannten Diisocyanate.
Ebenso als Verbindungen mit zwei oder mehr Isocyanatgruppen geeignet sind drei- oder höherwertige Isocyanate, wie sie beispielsweise durch Oligomerisierung von Diisocyanaten erhältlich sind. Beispiele für solche 3- und höherwertigen Polyisocyanate sind die Triisocyanurate von HDI oder IPDI oder deren Gemische oder deren gemischte Diisocyanurate.
Als Verbindungen mit zwei oder mehr Epoxygruppen eignen sich grundsätzlich alle Verbindungen mit einem Molekulargewicht von bis zu etwa 800, insbesondere bei zu etwa 600, die zwei oder mehr Epoxygruppen aufweisen. Derartige Verbindungen lassen sich beispielsweise durch Umsetzung von mehrwertigen
Phenolen wie Bisphenol-A, Bisphenol-F, Catechol oder Resorcin oder von mehrwertigen Alkoholen wie Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Zuckern wie Glucose, Fructose, Manose, Galactose, Dextrose, Sorbit oder Mannit sowie deren Umsetzungsprodukten mit Ethylenoxid oder Propylenoxid oder deren Gemisch oder von Hydroxycarbonsäuren wie p-Hydroxybenzoesäure oder 2- Hydroxynaphthensäure mit Epichlorhydrin erhalten. Weiterhin als mindestens zwei Epoxygruppen tragende Verbindungen geeignet sind die Umsetzungsprodukte von Aminen wie 4,4'-Diaminodiphenylmethan, m-Aminophenol und dergleichen, beispielsweise die Umsetzungsprodukte der bereits oben als Kapselinhalt genannten Amine, mit Epichlorhydrin.
Als Carboxylgruppen oder aktivierte Carboxylgruppen tragende Verbindungen eignen sich insbesondere die niedermolekularen Di- oder Polycarbonsäuren, gegebenenfalls in ihrer wie oben angegeben aktivierten Form. Derartige Di- oder Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch oder beides sein. Sie können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise durch Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Ethergruppen oder Halogene. Als Polycarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Acelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäureanhydrid,
Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid,
Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid,
Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Dimerfettsäure oder Trimerfettsäure oder Gemische aus zwei oder mehr davon geeignet. Gegebenenfalls kann eine erfindungsgemäße Mikrokapsel noch untergeordnete Mengen an monofunktionellen Carbonsäuren, insbesondere monofunktionellen Fettsäuren mit 6 bis 44 C-Atomen, enthalten.
Neben den oben genannten Verbindungen enthält eine erfindungsgemäße Mikrokapsel noch mindestens einen Photosensibilisator. Unter einem "Photosensibilisator" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung verstanden, welche die von ihr absorbierte Strahlungsenergie auf Moleküle
überträgt, welche die eingestrahlte Energie nicht selbst absorbieren oder die von ihr absorbierte Strahlungsenergie direkt in Wärme umwandelt.
Erfindungsgemäße Photosensibilisatoren können beispielsweise eine oder mehrere funktionelle Gruppen X aufweisen, beispielsweise OH-, NH2 oder NHR1- Gruppen. Es ist in diesem Falle jedoch Voraussetzung, daß in einer erfindungsgemäßen Mikrokapsel mindestens noch eine Verbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe X vorliegt, die gegenüber einer Isocyanatgruppe oder einer Epoxidgruppe oder einer Carboxylgruppe oder einer aktivierten Carboxylgruppe eine größere Reaktivität aufweist, als die funktionelle Gruppe X am Photosensibilisator mit der größten Reaktivität.
Geeignete Photosensibilisatoren sind beispielsweise Benzophenon, Michler's Keton, 2-Acetonaphthon, Chrysen, Fluorenon, Benzil, 1 ,2-Benzanthrazen, Acridin, Anthrazen, Thioxanthon oder Fluorenon oder Verbindungen, die unter dem Namen Thinuvin® (Hersteller: Ciba Geigy) im Handel erhältlich sind. Ebenfalls geeignet sind Triazine, Benzotriazole und Benzophenonderivate, wie sie beispielsweise in der WO 98/03489 beschrieben werden, UV-Absorber, wie sie beispielsweise in EP-A 0 893 119, EP-A 1 032 563, Kunststoffe (1999), 89(7), 87- 90 oder Ulimann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, PAINTS AND COATINGS - Paint additives 5.7 Light Stabilizers oder Ulimann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, Photochemistry, Table 8, beschrieben werden. Auf die in den entsprechenden Druckschriften genannten photoaktiven Verbindungen wird ausdrücklich verwiesen. Die Verbindungen werden als Bestandteil der Offenbarung des vorliegenden Textes betrachtet.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Kapselinhalt neben einem Photosensibilisator beispielsweise eine Verbindung mit funktionellen Gruppen X, wie oben beschrieben, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr solcher Verbindungen und einen Katalysator, wie oben beschrieben, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr solcher Katalysatoren enthalten.
Neben den obengenannten Verbindungen mit funktionellen Gruppen X oder einem Katalysator oder einem Gemisch aus einer Verbindung mit funktionellen Gruppen X und einem Katalysator oder einem Gemisch aus zwei oder mehr Verbindungen mit funktionellen Gruppen X und einem Katalysator oder einem Gemisch aus zwei oder mehr Verbindungen mit funktionellen Gruppen X und einem Gemisch aus zwei oder mehr Katalysatoren kann der Kapselinhalt noch weitere Zusatzstoffe aufweisen. Hierzu zählen beispielsweise Weichmacher, Antioxidantien, Stabilisatoren, Farbstoffe, Duftstoffe, Pigmente und dergleichen.
Als Weichmacher werden beispielsweise Weichmacher auf Basis von Phthalsäure eingesetzt, insbesondere Dialkylphthalate, wobei als Weichmacher Phthalsäureester bevorzugt sind, die mit einem etwa 6 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen aufweisenden, linearen Alkanol verestert wurden. Besonders bevorzugt ist hierbei das Dioctylphthalat.
Ebenfalls als Weichmacher geeignet sind Benzoatweichmacher, beispielsweise Sucrosebenzoat, Diethylenglykoldibenzoat und/oder Diethylenglykolbenzoat, bei dem etwa 50 bis etwa 95% aller Hydroxylgruppen verestert worden sind, Phosphat-Weichmacher, beispielsweise t-Butylphenyldiphenylphosphat,
Polyethylenglykole und deren Derivate, beispielsweise Diphenylether von Poly(ethylenglykol), flüssige Harzderivate, beispielsweise der Methylester von hydriertem Harz, pflanzliche und tierische Öle, beispielsweise Glycerinester von Fettsäuren und deren Polymerisationsprodukte.
Zu den im Rahmen der Erfindung als Zusatzstoffe einsetzbaren Stabilisatoren oder Antioxidantien zählen gehinderte Phenole hohen Molekulargewichts (Mn), polyfunktionelle Phenole und schwefel- und phosphorhaltige Phenole. Im Rahmen der Erfindung als Zusatzstoffe einsetzbare Phenole sind beispielsweise 1 ,3,5- Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol; Pentaerythrittetrakis- 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat; n-Octadecyl-3,5-di-tertbutyl-4- hydroxyphenyl)propionat; 4,4-Methylenbis(2,6-di-tert-butyl-phenol); 4,4-Thiobis(6- tert-butyl-o-cresol); 2,6-Di-tert-butylphenol; 6-(4-Hydroxyphenoxy)-2,4-bis(n-octyl- thio)-1 ,3,5-triazin; Di-n-Octadecyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonate; 2-
(n-Octylth io)ethy I-3 , 5-d i-tert-b utyl-4-hyd roxy benzoat; u nd Sorb ithexa[3-(3 , 5-d i-tert- butyl-4-hydroxphenyl)propionat].
Weitere Zusatzstoffe können in die erfindungsgemäßen Mikrokapseln mitaufgenommen werden, um bestimmte Eigenschaften zu variieren. Darunter können beispielsweise Farbstoffe wie Titandioxid, Füllstoffe wie Talkum, Ton und dergleichen sein.
Die erfindungsgemäße Mikrokapsel kann, neben einem Photosensibilisator, die oben genannten Verbindungen jeweils einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Verbindungstypen enthalten. Unter "Verbindungstypen" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung jeweils Verbindungen mit funktionellen Gruppen X, Verbindungen mit Epoxid-, Isocyanat-, Carboxyl- oder aktivierten Carboxylgruppen oder Katalysatoren verstanden. So kann eine erfindungsgemäße Mikrokapsel beispielsweise ein Polyamin oder ein Gemisch aus zwei oder mehr verschiedenen Polyaminen, eine Polyhydroxyverbindung oder ein Gemisch aus zwei oder mehr verschiedenen Polyhydroxyverbindungen oder ein Gemisch aus einem oder mehreren Polyaminen und einer oder mehreren Polyhydroxyverbindungen enthalten.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine erfindungsgemäße Mikrokapsel ein Polyamin oder mehrere Polyamine oder eine Polyhydroxyverbindung oder mehrere Polyhydroxyverbindungen.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine erfindungsgemäße Mikrokapsel etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-%, insbesondere etwa 0,1 bis etwa 8 oder etwa 0,5 bis etwa 5 oder etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% Photosensibilisator.
Eine erfindungsgemäße Mikrokapsel kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Kapselhülle aufweisen. Die Kapselhülle dient im vorliegenden Fall ausschließlich dem Zweck, den Kapselinhalt gegenüber einer im
Rahmen einer Anwendung der Kapsel die Kapsel umschließende Matrix abzutrennen, so daß keine Vermischung des Kapselinhalts mit der die Kapsel umgebenden Matrix stattfindet. Eine Kapselhülle soll darüber hinaus im wesentlichen gegenüber äußeren Einflüssen wie Temperaturschwankungen, Stößen oder Lichteinstrahlungen unter Transport- oder Lagerungsbedingungen im wesentlichen unempfindlich sein, so daß eine möglichst lange Lagerstabilität gewährleistet ist.
Andererseits soll die Kapselhülle einer erfindungsgemäßen Mikrokapsel bei entsprechenden Bedingungen, das heißt, bei Einstrahlungen möglichst niedrig dosierter, energiereicher Strahlung den Kapselinhalt möglichst schnell und ohne großen Energieaufwand freisetzen.
Grundsätzlich sind daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Arten von Kapselwänden geeignet, wie sie sich durch übliche, aus dem Stand der Technik bekannte Verkapselungsverfahren erhalten lassen. Als Kapselwände eignen sich beispielsweise übliche Polymere mit einem Molekulargewicht von mehr als etwa 1000 (Mw). Geeignete Polymere sind beispielsweise Polyamide wie Nylon (alle Nylon-Typen), Polyharnstoffe, Polyvinylformal, Polyethylen, Polystyrol, Polymere auf Basis natürlicher oder modifizierter Polysaccharide wie Cellulose, Polymere, wie sie sich durch radikalische Polymerisation ethylenisch ungesättigter Verbindungen erhalten lassen, Polyester, Polycarbonate und dergleichen. Der Typ des Kapselwandpolymeren bestimmt sich im wesentlichen durch das Herstellungsverfahren der Mikrokapsel.
Ebenfalls als Kapselhüllen geeignet sind beispielsweise im wesentlichen monomolekulare Schichten eines Deaktivierungsmittels. Als Deaktivierungsmittel werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verbindungen bezeichnet, welche mit den reaktiven funktionellen Gruppen des Kapselinhalts unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können. Ein Deaktivierungsmittel umhüllt den Kapselinhalt derart, daß die an der Oberfläche des Kapselinhalts liegenden reaktiven funktionellen Gruppen durch das Deaktivierungsmittel deaktiviert werden und damit einer Reaktion mit einer die Kapsel umgebenden reaktiven Matrix nicht
mehr zugänglich sind. Der Kapselinhalt kann erst dann mit einer reaktiven Matrix reagieren, wenn die Kapsel durch äußeren Einfluß zerstört wird. Geeignete Deaktivierungsmittel sind vorzugsweise monofunktionell im Hinblick auf die reaktiven Gruppen des Kapselinhalts.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Mikrokapseln als Kapselhülle auch eine Kombination aus beiden obengenannten Hülltypen aufweisen, wobei in einem solchen Fall üblicherweise eine erste Hülle durch ein Deaktivierungsmittel erzeugt wurde und eine oder mehrere weitere Hüllen mindestens ein Polymeres enthalten.
Grundsätzlich sind bei der Herstellung von Mikrokapseln mechanischphysikalische und chemische Verfahren zu unterscheiden. Bei den mechanisch/physikalischen Verfahren verkapselt man Flüssigkeits- und Feststoffteilchen im Gasraum. Die chemischen Verfahren arbeiten in flüssiger Phase, also in Emulsion oder Dispersion.
Ein erstes mechanisch-physikalisches Mikroverkapselungsverfahren ist beispielsweise die Sprühtrocknung. Es handelt sich dabei um ein sehr allgemein einsetzbares Verfahren für die Mikroverkapselung, bei dem eine Emulsion oder Dispersion in einem heißen, inerten Gasstrom verdüst wird. In einer kontinuierlichen Phase, die auch im Sprühtropfen die Kernmaterialteilchen umgibt, ist ein filmbildendes Polymeres gelöst. Wenn die flüchtigen Anteile verdunsten, schrumpft diese Lösung zur reinen Polymerhülle, die das Kernmaterial fest einschließt. Derartige Kapseln fallen als freifließendes, trockenes Pulver an. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln die Sprühtrocknung eingesetzt.
Die Kapselhülle enthält dann mindestens ein wasserlösliches oder zumindest wasserdispergierbares Polymeres, das ein Molekulargewicht von mehr als etwa 100, insbesondere mehr als etwa 2000 oder 3000 aufweist.
Unter einem wasserlöslichen Polymeren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polymeres verstanden, das in Wasser eine im wesentlichen molekulardisperse Lösung bildet. Unter einem wasserdispergierbaren Polymeren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polymeres verstanden, das in Wasser, gegebenenfalls in Gegenwart eines geeigneten Emulgators, eine stabile Dispersion bildet. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Kapselhülle ein Polymeres, das entweder wasserlöslich oder in Wasser selbstdispergierbar ist. Unter einem in Wasser selbstdispergierbaren Polymeren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polymeres verstanden, das in Wasser im wesentlichen ohne Zugabe eines Emulgators eine Dispersion ausbildet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Bestandteil der Kapselhülle geeignete Polymere weisen vorzugsweise eine oder mehrere OH-Gruppen oder eine oder mehrere COOH-Gruppen oder Sulfonsäuregruppen oder beides auf. Geeignete Polymere sind beispielsweise Cellulose oder Celluloseether wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyalkylcellulose, insbesondere Hydroxyethylcellulose oder deren Mischether, wie Methylhydroxyethyl- oder -hydroxypropylcellulose, Carboxymethyl- hydroxyethylcellulose oder Ethylhydroxyethylcellulose oder ein Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Polymeren. Weiterhin geeignet sind beispielsweise Polymere, die sich durch Polymerisationen von Vinylacetat und anschließender teilweiser oder vollständiger Verseifung eines Teiles oder aller Acetatgruppen erhalten lassen. Hierzu zählen insbesondere Polyvinylalkohole, die noch etwa 1 bis etwa 70 % Acetatgruppen aufweisen.
Ebenfalls geeignet sind Copolymere, bei deren Herstellung neben Vinylacetat noch mindestens ein weiteres Monomeres eingesetzt wurde und deren Vinylacetatanteil ganz oder teilweise verseift wurde. Entsprechende Copolymere können als statistische Copolymere oder als Blockcopolymere eingesetzt werden. Geeignete Comonomere sind beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethylen, Styrol oder α-Methylstyrol, wobei entsprechende Blockcopolymere auf zwei oder mehr der genannten Monomeren basieren können.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Bestandteil der Kapselhülle ein Styrol/Vinylacetat-Copolymeres eingesetzt, dessen Vinylacetat-Einheiten zu mindestens 60%, vorzugsweise zu mindestens 80% oder 90% verseift sind. Wenn als Bestandteil der Kapselhülle Polyvinylalkohol eingesetzt wird, so eignet sich insbesondere Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von etwa 70 bis etwa 90 %.
Ebenfalls geeignet sind die Sulfonsäurederivate der oben genannten Verbindungen, beispielsweise Na-Polystyrolsulfonat mit einem Molekulargewicht (Mw) von etwa 50.000 bis etwa 100.000. Darüber hinaus geeignet sind die in "Advances in Polymer Science, 136, A. Prokop, D. Hunkeler et al., Watersoluble Polymers for Immunoisolation, S. 5, Tabelle 2 ff., Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, 1998" beschriebenen, wasserlöslichen Polymeren, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird und die als Bestandteil der vorliegenden Offenbarung angesehen werden.
Ebenfalls geeignet sind Mischungen von zwei oder mehr Polymeren, wobei mindestens eines der in der Mischung vorliegenden Polymeren OH-Gruppen aufweist. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise Gemische von hydrophoben und hydrophilen Polymeren eingesetzt, insbesondere Gemische enthaltend Styrol und mindestens ein hydrophiles Polymeres, beispielsweise Cellulose oder ein Cellulosederivat oder Polyvinylalkohol. Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Polymergemische als Material für die Kapselhülle eingesetzt, die durch Polymerisation von Styrol in Gegenwart eines hydrophilen Polymeren, beispielsweise in Gegenwart von Cellulose oder in Gegenwart eines Celluloseether oder in Gegenwart von Polyvinylalkohol, hergestellt wurden.
Die in der Kapselhülle enthaltenen Polymeren weisen ein Molekulargewicht von mindestens etwa 1000, vorzugsweise mindestens etwa 3000 auf. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Molekulargewicht der in der Kapselhülle enthaltenen Polymeren bei mindestens
etwa 5000, beispielsweise mindestens etwa 10.000. Die Obergrenze für das Molekulargewicht der in der Kapselhülle enthaltenen Polymeren liegt bei etwa 1.000.000, vorzugsweise jedoch darunter. Geeignete Obergrenze für entsprechende Molekulargewichte sind beispielsweise 200.000, 100.000 oder etwa 50.000. Wenn als Bestandteil der Kapselhülle beispielsweise ein Celluloseether eingesetzt wird, so hat sich ein Molekulargewicht von etwa 15.000 bis etwa 40.000 bewährt. Wenn als Bestandteil der Kapselhülle beispielsweise ein Polyvinylalkohol eingesetzt wird, so sollte das Molekulargewicht bei etwa 10.000 bis etwa 35.000 liegen.
Die Kapselhülle kann beispielsweise eines der obengenannten Polymeren enthalten, es ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso möglich, daß die Kapselhülle zwei oder mehr der genannten Polymeren enthält. Der Anteil an wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Polymeren an der Kapselhülle beträgt mindestens etwa 30 Gew.-% oder mindestens etwa 40 Gew.-%. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil an wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Polymeren an der Kapselhülle mindestens etwa 50 Gew.-% oder 60 Gew.-%, beispielsweise mindestens etwa 70 Gew.-%, 80 Gew.-%, 90 Gew.-% oder sogar 100 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln lassen sich durch Sprühtrocknung einer wäßrigen Lösung oder Dispersion der die Kapsel bildenden Bestandteile erhalten.
Grundsätzlich sind alle dem Fachmann bekannten Sprühtrocknungsverfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln geeignet. Bei einem Sprühtrocknungsverfahren wird die wäßrige Lösung oder Dispersion, welche die Bestandteile der erfindungsgemäßen Mikrokapsel enthält, zusammen mit einem heißem Luftstrom versprüht, wobei die wäßrige Phase bzw. alle im Luftstrom flüchtigen Bestandteile verdampfen. Hierbei entstehen Mikrokapseln, in denen die Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxygruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder ein Gemisch aus zwei oder mehr solcher Verbindungen oder ein Katalysator oder ein Gemisch aus zwei oder mehr
Katalysatoren oder ein Gemisch aus einer Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxygruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und einem Katalysator oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxygruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und einem Katalysator oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxygruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und einem Gemisch aus zwei oder mehr Katalysatoren als Kapselinhalt von der Kapselhülle, die mindestens ein wasserlösliches oder wasserdispergierbares Polymeres mit einem Molekulargewicht von mehr als 3000 enthält, im wesentlichen vollständig umhüllt ist.
Um eine möglichst vollständige Umhüllung des Kapselinhalts zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Kapselinhalt in der zum Sprühtrocknen eingesetzten Dispersion in möglichst feiner Verteilung vorliegt. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte der Kapselinhalt derart verteilt sein, daß die durchschnittliche maximale Teilchengröße der als Kapselinhalt vorgesehenen Verbindungen höchstens etwa 10 bis 15 μm, vorzugsweise jedoch weniger, beträgt. Unter der durchschnittlichen maximalen Teilchengröße wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei Feststoffen die durchschnittliche Teilchengröße der Feststoffpartikel verstanden. Wenn der Kapselinhalt oder zumindest Teile des Kapselinhalts als Flüssigkeit vorliegt, so wird unter der maximalen Teilchengröße die durchschnittliche Tropfengröße der Flüssigkeit in der Dispersion verstanden.
Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche maximale Teilchengröße etwa 0,1 bis etwa 15 μm, insbesondere etwa 0,5 bis etwa 12 μm oder bis etwa 13 μm, beispielsweise etwa 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 μm.
Wenn das die Hülle oder einen Bestandteil der Hülle bildende Polymere als Dispersion vorliegt, so beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der
Polymerpartikel in der Dispersion maximal etwa 50 μm, vorzugsweise jedoch weniger.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Sprühtrocknung derart durchgeführt, daß die Temperatur der wäßrigen Dispersion oder Lösung etwa 5 bis etwa 70 °C, beispielsweise etwa 10 bis etwa 50 °C oder etwa 15 bis etwa 30 °C beträgt. Die Temperatur des Luftstroms wird vorzugsweise derart eingestellt, daß sie etwa 100 bis etwa 200, beispielsweise etwa 120 bis etwa 160 °C beträgt.
Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn die zur Sprühtrocknung vorgesehene Dispersion vor der Sprühtrocknung einer Behandlung unterzogen wird, welche die Teilchengröße verringert oder gegebenenfalls in der Dispersion vorliegende Aggregate von zwei oder mehr Teilchen desaggregiert. Ein geeignetes Vorbehandlungsverfahren ist beispielsweise die
Ultraschallbehandlung. Hierzu wird die zur Sprühtrocknung vorgesehene Dispersion für einen Zeitraum von etwa 0,5 bis etwa 200, beispielsweise etwa 1 bis etwa 50 Minuten im Ultraschallbad bei einer Temperatur von etwa 10 bis etwa 50 °C, beispielsweise bei etwa 15 bis etwa 25 °C behandelt. Weitere geeignete Vorbehandlungsverfahren sind beispielsweise die Behandlung der zur Sprühtrocknung vorgesehenen Dispersion im Ultra Turrax in der Kolloidmühle, im Homogenisator, in einer Mischturbine oder in einem Statikmischer.
Die der Sprühtrocknung unterworfene Dispersion enthält etwa 0,1 bis etwa 40 Gew.-%, insbesondere etwa 0,5 bis etwa 30 Gew.-% eines wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Polymeren oder eines Gemischs aus zwei oder mehr solcher Polymeren. Wenn als Füllmaterial beispielsweise ein Celluloseether oder ein Gemisch aus zwei oder mehr Celluloseethern eingesetzt wird, so beträgt im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Anteil an Celluloseether oder Celluloseethern in der zur Sprühtrocknung eingesetzten Dispersion etwa 0,5 bis etwa 5, insbesondere etwa 1 bis etwa 4 Gew.-%. Wenn die zur Sprühtrocknung eingesetzten Dispersion Polyvinylalkohol oder ein Polyvinylalkohol enthaltendes Copolymeres oder ein Gemisch aus zwei
oder mehr solcher Polymeren enthält, so beträgt der Anteil dieser Polymeren an der gesamten zur Sprühtrocknung eingesetzten Dispersion etwa 5 bis etwa 40, insbesondere etwa 10 bis etwa 30 Gew.-%.
Der Anteil des späteren Kapselinhalts an der zur Sprühtrocknung eingesetzten Dispersion beträgt etwa 0,5 bis etwa 40 Gew.-%, beispielsweise etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%. Die Untergrenze des Anteils des späteren Kapselinhalts an der zur Sprühtrocknung eingesetzten Dispersion kann beispielsweise zwar 1 ,5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Gew.-% betragen. Die Obergrenze für den Anteil des späteren Kapselinhalts an der zur Sprühtrocknung eingesetzten Dispersion beträgt beispielsweise etwa 25 Gew.-%, insbesondere jedoch weniger als etwa 20 Gew.- %, beispielsweise weniger als etwa 15 Gew.-%.
Weitere zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln geeignete Verfahren sind beispielsweise das Mehrstoffdüsen-Verfahren oder die Beschichtung im Wirbelbett.
Ebenfalls zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln geeignet sind chemische Mikroverkapselungsverfahren. Hierbei ist eine Wandbildung aus monomeren oder oligomeren Ausgangsstoffen durch Polykondensation oder Polyaddition bevorzugt.
Ein bekanntes Verkapselungsverfahren beruht auf dem Prinzip der Grenzflächen- Polykondensation. Man löst beispielsweise eine Monomerkomponente in einem Lösemittel und dispergiert diese Lösung in einem weiteren, nicht mit dem ersten Lösemittel mischbaren Lösemittel. Anschließend wird eine mit der erste Monomerkomponente unter Polymerbildung reagierende zweite Monomerkomponente der kontinuierlichen Phase zugegeben, so daß sich an der Grenzfläche der dispergierten Lösemitteltröpfchen ein Polymerfilm bildet. Die so erhältlichen Mikrokapseln weisen eine Größe auf, die etwa der Größe der Lösemitteltröpfchen in der Dispersion entspricht.
Alternativ zu diesem Verfahren können beispielsweise zu verkapselnde Feststoffe mit einer funktionellen Gruppe X in zu einer gewünschten Teilchengröße vermahlenen Form in einer kontinuierlichen Phase fein dispergiert werden, wobei anschließend der kontinuierlichen Phase eine Verbindung zugesetzt wird, die mit den auf der Oberfläche der zu verkapselnden Feststoffe vorliegenden funktionellen Gruppen X unter Bildung eines Polymerfilms reagieren. Für ein derartiges Verfahren geeignete Systeme sind beispielsweise die Systeme Amin/Isocyanat oder Amin/Säurechlorid wobei das Amin die zu verkapselnde Verbindung ist. Vorteilhafterweise weist in diesem Fall die kontinuierliche Phase keine reaktiven funktionellen Gruppen X auf oder die in der kontinuierlichen Phase vorliegenden funktionellen Gruppen X weisen eine geringere Reaktionsfähigkeit mit dem zur Verkapselung eingesetzten Monomeren auf als die funktionellen Gruppen X des zu verkapselnden Materials.
Wenn beispielsweise, wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, eine Verbindung mit einer OH-, NH2-, NHR- oder SH-Gruppe, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr solcher Verbindungen, zusammen mit einem Photosensibilisator den Kapselinhalt bilden soll, so können diese Verbindungen in einem entsprechenden Lösemittel vorgelegt und dispergiert werden. Anschließend kann mit Hilfe einer gegenüber den als Kapselinhalt genannten Stoffen reaktiven Verbindung eine Deaktivierungshülle oder eine Polymerhülle um den Kapselinhalt erzeugt werden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Erzeugung einer Kapselhülle ein monofunktionelles Isocyanat als Deaktivierungsmittel eingesetzt, insbesondere ein aromatisches monofunktionelles Isocyanat, beispielsweise Phenylisocyanat.
Eine besonders geeignete Vorgehensweise besteht beispielsweise darin, daß der Kapselinhalt in einem Lösemittel, das den Kapselinhalt nicht löst, dispergiert wird, und anschließend beispielsweise ein Mono-, Di- oder Polyisocyanat, beispielsweise eines der oben beschriebenen Mono-, Di- oder Polyisocyanate, oder ein Mono-, Di- oder Polysäurechlorid, beispielsweise ein Di- oder
Polysäurechlorid einer der oben beschriebenen Di- oder Polycarbonsäuren der Dispersion zugegeben wird. Insbesondere dann, wenn als Kapselinhalt ein flüssiges Amin eingesetzt wird, führt diese Vorgehensweise unter Einsatz Di- oder höherfunktioneller Isocyanate oder Säurechloride zu Mikrokapseln, deren Größe im wesentlichen durch die Tropfengröße der in der Dispersion vorliegenden Tropfen des flüssigen Amins bestimmt wird.
Eine Darstellung verschiedener Verkapselungsverfahren findet sich beispielsweise in Angewandte Chemie, 87, Jahrgang 1975, Nr. 16, 556 bis 567, EP-A 0 547 379 oder EP-A 0 193 068, deren die Verkapselungsverfahren betreffenden Teile der Offenbarung als Bestandteil der Offenbarung des vorliegenden Textes angesehen werden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kapselhülle einer er indungsgemäßen Mikrokapsel eine Wandstärke von mindestens einer monomolekularen Lage eines Deaktivierungsmittels, beispielsweise mindestens etwa 10 nm auf. Derart geringe Wandstärken lassen sich beispielsweise durch chemische Mikroverkapselungsverfahren mit Deaktivierungsmitteln erzielen. Wenn als Kapselhülle ein Polymeres eingesetzt wird, so beträgt Wandstärke der Kapsel beispielsweise mindestens etwa 50 oder mindestens etwa 100 nm, beispielsweise etwa 120 bis etwa 300 nm.
Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln lassen sich insbesondere bei der Herstellung von Klebstoffen einsetzen. Hierzu werden die erfindungsgemäßen Mikrokapseln mit einer Matrix einer Verbindung oder eines Gemischs aus zwei oder mehr Verbindungen umgeben, die mit dem Kapselinhalt unter Ausbildung einer kovalenten Bindung aushärten können. Der Begriff "Aushärten" bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine chemische Härtungsreaktion, die unter Molekulargewichtserhöhung oder Vernetzung oder beidem abläuft.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Klebstoff, mindestens enthaltend eine Komponente A und eine Komponente B, wobei
Komponente A mindestens eine erfindungsgemäße Mikrokapsel, und
Komponente B mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y oder mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y und mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen X enthält, und
wobei die funktionellen Gruppen Y mit den funktionellen Gruppen X unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können.
Komponente A des erfindungsgemäßen Klebstoffs kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung neben den erfindungsgemäßen Mikrokapseln noch einen weiteren Bestandteil oder noch zwei oder mehr weitere Bestandteile aufweisen. Als weitere Bestandteile werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch solche Bestandteile angesehen, welche ausschließlich aus den in den Mikrokapseln enthaltenen Verbindungen bestehen, die jedoch eine andersartige Morphologie aufweisen. Eine andersartige Morphologie kann beispielsweise darin bestehen, daß der als Kapselinhalt bezeichnete Bestandteil nicht von der Kapselhülle umschlossen ist, sondern lediglich an einer oder an mehreren Stellen an der Kapselhülle anhaftet und so ein Aggregat aus Kapselinhalt und Kapselhüllenmaterial bildet. Ebenso betrifft der Begriff "andersartige Morphologie" Aggregate, die zwar ausschließlich aus den in den Mikrokapseln enthaltenen Verbindungen bestehen, bei denen jedoch mehrere der den Kapselinhalt bildenden Bestandteile an einem aus Kapselhüllenmaterial bestehenden, beispielsweise kugelförmigen, Gebilde anhaften.
Komponente B des erfindungsgemäßen Klebstoffs enthält beispielsweise mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y. Eine in Komponente B des erfindungsgemäßen Klebstoffs enthaltene Verbindung kann zwei oder mehr identische funktionelle Gruppen Y tragen. Es ist jedoch ebenso möglich, daß eine in Komponente jedes erfindungsgemäßen Klebstoffs enthaltene Verbindung zwei oder mehr unterschiedliche funktionelle Gruppen Y trägt.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Komponente B des erfindungsgemäßen Klebstoffs mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y und mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen X.
Als funktionelle Gruppen Y eignen sich grundsätzlich alle funktionellen Gruppen, die mit den funktionellen Gruppen X unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können. Insbesondere stellt die funktionelle Gruppe Y eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isocyanaten, Epoxiden, Carbonsäuren, Carbonsäureestern, Carbonsäurechloriden oder
Carbonsäureanhydriden dar.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht die funktionelle Gruppe Y für eine Epoxidgruppe oder eine Isocyanatgruppe.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält Komponente B mindestens ein Epoxidharz, wie es sich beispielsweise durch Umsetzung von mehrwertigen Phenolen wie Bisphenol-A, Bisphenol-F, Catechol oder Resorcin oder von mehrwertigen Alkoholen wie Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Zuckern wie Glucose, Fructose, Mannose, Galactose, Dextrose, Sorbit oder Mannit sowie deren Umsetzungsprodukten mit Ethylenoxid oder Propylenoxid oder deren Gemisch, oder von Hydroxycarbonsäuren wie p-Hydroxybenzoesäure oder 2-Hydroxynaphthensäure mit Epichlorhydrin erhältlich ist. Ebenfalls geeignet sind beispielsweise Polyglycidylester, wie sie durch Umsetzung von Polycarbonsäuren wie Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure mit Epichlorhydrin erhältlich sind. Weiterhin als Epoxidharze geeignet sind die Umsetzungsprodukte von Aminen wie 4,4'-Diaminodiphenylmethan, m- Aminophenol und dergleichen, beispielsweise die Umsetzungsprodukte der bereits oben als Kapselinhalt genannten Amine, mit Epichlorhydrin. Weiterhin geeignet sind polymere Epoxidharze, wie sie durch Umsetzung entsprechender Präpolymere, beispielsweise vor OH-Gruppen oder NH-Gruppen tragenden Präpolymeren mit Epichlorhydrin erhältlich sind. Derartige polymere Epoxidharze können beispielsweise zwei oder mehr Epoxygruppen aufweisen. Die
Epoxygruppen können beispielsweise am Kettenende der Polymeren angeordnet sein, sie können jedoch ebenso innerhalb der Polymerkette angeordnet sein.
Als Präpolymere eignen sich beispielsweise polymere Polyolkomponenten wie die Umsetzungsprodukte niedermolekularer polyfunktioneller Alkohole mit Alkylenoxiden, sogenannte Polyether. Die Alkylenoxide weisen vorzugsweise 2 bis 4 C-Atome auf. Geeignet sind beispielsweise die Umsetzungsprodukte von Ethylenglykol, Propylenglykol, den isomeren Butandiolen oder Hexandiolen mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid, oder Gemischen aus zwei oder mehr davon. Ferner sind auch die Umsetzungsprodukte polyfunktioneller Alkohole, wie Glycerin, Trimethylolethan oder Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Zuckeralkohole, oder Gemischen aus zwei oder mehr davon, mit den genannten Alkylenoxiden zu Polyetherpolyolen geeignet. Besonders geeignet sind Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht von etwa 100 bis etwa 10.000, vorzugsweise von etwa 200 bis etwa 5.000. Ganz besonders bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 300 bis etwa 2.500. Ebenfalls als Polyolkomponente zur Herstellung der Epoxide geeignet sind Polyetherpolyole, wie sie beispielsweise aus der Polymerisation von Tetrahydrofuran entstehen.
Die Polyether werden in dem Fachmann bekannter Weise durch Umsetzung der Startverbindung mit einem reaktiven Wasserstoffatom mit Alkylenoxiden, beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Styroloxid, Tetrahydrofuran oder Epichlorhydrin oder Gemischen aus zwei oder mehr davon, umgesetzt.
Geeignete Startverbindungen sind beispielsweise Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol-1 ,2 oder -1 ,3, Butylenglykol-1 ,4 oder -1 ,3 Hexandiol-1 ,6, Octandiol- 1 ,8, Neopentylglykol, 1 ,4-Hydroxymethylcyclohexan, 2-Methyl-1 ,3-propandiol, Glyzerin, Trimethylolpropan, Hexantriol-1 ,2,6, Butantriol-1 ,2,4 Trimethylolethan, Pentaerythrit, Mannitol, Sorbitol, Methylglykoside, Zucker, Phenol, Isononylphenol, Resorcin, Hydrochinon, 1 ,2,2- oder 1 ,1,2-Tris-(hydroxyphenyl)-ethan, Ammoniak, Methylamin, Ethylendiamin, Tetra- oder Hexamethylenamin, Triethanolamin, Anilin, Phenylendiamin, 2,4- und 2,6-Diaminotoluol und Polyphenylpolymethylen-
polyamine, wie sie sich durch Anilin-Formaldehydkondensation erhalten lassen, oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Ebenfalls zum Einsatz als Polyolkomponente bei der Herstellung entsprechender Epoxide geeignet sind Polyether, die durch Vinylpolymere modifiziert wurden. Derartige Produkte sind beispielsweise erhältlich, indem Styrol- oder Acrylnitril, oder deren Gemisch, in der Gegenwart von Polyethern polymerisiert werden.
Ebenfalls als Polyolkomponente für die Herstellung von entsprechenden Epoxiden geeignet sind Polyesterpolyole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 10.000. So können beispielsweise Polyesterpolyole verwendet werden, die durch Umsetzung von niedermolekularen Alkoholen, insbesondere von Ethylenglykol, Diethylenglycol, Neopentylglycol, Hexandiol, Butandiol, Propylenglykol, Glycerin oder Trimethylolpropan mit Caprolacton entstehen. Ebenfalls als polyfunktionelle Alkohole zur Herstellung von Polyesterpolyolen geeignet sind 1 ,4- Hydroxymethylcyclohexan, 2-Methyl-1 ,3-propandiol, Butantriol-1 ,2,4, Triethylen- glykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Dibutylenglykol und Polybutylenglykol.
Weitere geeignete Polyesterpolyole sind durch Polykondensation herstellbar. So können difunktionelle und/oder trifunktionelle Alkohole mit einem Unterschuß an Dicarbonsäuren und/oder Tricarbonsäuren, oder deren reaktiven Derivaten, zu Polyesterpolyolen kondensiert werden. Geeignete Dicarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure und ihre höheren Homologen mit bis zu 16 C- Atomen, ferner ungesättigte Dicarbonsäuren wie Maleinsäure oder Fumarsäure sowie aromatische Dicarbonsäuren, insbesondere die isomeren Phthalsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure. Als Tricarbonsäuren sind beispielsweise Zitronensäure oder Trimellithsäure geeignet. Im Rahmen der Erfindung besonders geeignet sind Polyesterpolyole aus mindestens einer der genannten Dicarbonsäuren und Glycerin, welche einen Restgehalt an OH- Gruppen aufweisen. Besonders geeignete Alkohole sind Hexandiol, Ethylenglycol, Diethylenglycol oder Neopentylglycol oder Gemische aus zwei oder mehr davon.
Besonders geeignete Säuren sind Isophthalsäure oder Adipinsäure oder deren Gemisch.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise als Polyolkomponente zur Herstellung der Epoxide eingesetzte Polyole sind Dipropylenglykol sowie Polyesterpolyole, bevorzugt Polyesterpolyole erhältlich durch Polykondensation von Hexandiol, Ethylenglycol, Diethylenglycol oder Neopentylglycol oder Gemischen aus zwei oder mehr davon und Isophthalsäure oder Adipinsäure, oder deren Gemische.
Polyesterpolyole mit hohem Molekulargewicht umfassen beispielsweise die Umsetzungsprodukte von polyfunktionellen, vorzugsweise difunktionellen Alkoholen (gegebenenfalls zusammen mit geringen Mengen an trifunktionellen Alkoholen) und polyfunktionellen, vorzugsweise difunktionellen Carbonsäuren. Anstatt freier Polycarbonsäuren können (wenn möglich) auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester mit Alkoholen mit vorzugsweise 1 bis 3 C-Atomen eingesetzt werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch oder beides sein. Sie können gegebenenfalls substituiert sein, beispielsweise durch Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Ethergruppen oder Halogene. Als Polycarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellithsäure, Phthalsäureanhydrid,
Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthal- säureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid,
Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Dimerfettsäure der Trimerfettsäure oder Gemische aus zwei oder mehr davon geeignet. Gegebenenfalls können untergeordnete Mengen an monofunktionellen Fettsäuren im Reaktionsgemisch vorhanden sein.
Die Polyesterpolyole können gegebenenfalls einen geringen Anteil an Carboxylendgruppen aufweisen. Aus Lactonen, beispielsweise ε-Caprolacton oder
Hydroxycarbonsäuren, beispielsweise ω-Hydroxycapronsäure, erhältliche Polyester, können ebenfalls eingesetzt werden.
Ebenfalls als Polyolkomponente geeignet sind Polyacetale. Unter Polyacetalen werden Verbindungen verstanden, wie sie aus Glykolen, beispielsweise Diethylenglykol oder Hexandiol oder deren Gemisch mit Formaldehyd erhältlich sind. Im Rahmen der Erfindung einsetzbare Polyacetale können ebenfalls durch die Polymerisation cyclischer Acetale erhalten werden.
Weiterhin als Polyolkomponente geeignet sind Polycarbonate. Polycarbonate können beispielsweise durch die Reaktion von Diolen, wie Propylenglykol, Butandiol-1 ,4 oder Hexandiol-1 ,6, Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol oder Gemischen aus zwei oder mehr davon mit Diarylcarbonaten, beispielsweise Diphenylcarbonat, oder Phosgen, erhalten werden.
Besonders geeignete Epoxide sind beispielsweise Epoxid-DER-331 (Hersteller: Dow Chemicals) oder die Epoxide der Epikote-Reihe, beispielsweise Epikote 828 (Hersteller: Shell AG). Besonders geeignet ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Umsetzungsprodukt von Bisphenol-A und Epichlorhydrin.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält Komponente B eine, zwei oder mehr Verbindungen, die Isocyanatgruppen als funktionelle Gruppe Y tragen. Eine derartige, Isocyanatgruppen tragende Verbindung kann beispielsweise niedermolekular sein, d. h., beispielsweise ein Molekulargewicht von weniger als etwa 250 aufweisen. Es ist jedoch ebenso möglich, daß die Isocyanatgruppen tragende Verbindung ein Molekulargewicht aufweist, das höher als 250 ist. In diesem Falle können als Isocyanatgruppen tragende Verbindungen beispielsweise Polyurethanpräpolymere eingesetzt werden.
Als Isocyanatgruppen tragende Verbindungen eignen sich beispielsweise Verbindungen wie Ethylendiisocyanat, 1 ,4-Tetramethylendiisocyanat, 1 ,6-
Hexamethylendiisocyanat (HDI), Cyclobutan-1 ,3-diisocyanat, Cyclohexan-1 ,3- und -1 ,4-diisocyanat sowie Gemische aus zwei oder mehr davon, 1-lsocyanato-3,3,5- trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat, IPDI), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- oder 2,6-Toluylendiisocyanat, Diphenylmethan- 2,4'-diisocyanat, Diphenylmethan-2,2'-diisocyanat oder Diphenylmethan-4,4'- diisocyanat oder Gemische aus zwei oder mehr der genannten Diisocyanate.
Ebenso im Sinne der vorliegenden Erfindung als Isocyanate geeignet sind drei oder höherwertige Isocyanate, wie sie beispielsweise durch Oligomerisierung von Diisocyanaten erhältlich sind. Beispiele für solche drei- und höherwertigen Polyisocyanate sind die Triisocyanurate von HDI oder IPDI oder deren Gemische oder deren gemischte Triisocyanurate.
Ebenfalls geeignet sind Polyurethanpräpolymere, wie sie durch Umsetzung von polyfunktionellen Isocyanaten mit einer niedermolekularen oder polymeren Polyolkomponente erhältlich sind. Als polyfunktionelle Isocyanate eignen sich beispielsweise die oben beschriebenen Isocyanate.
Als niedermolekulare Polyolkomponente kann eine Vielzahl von Polyolen eingesetzt werden. Beispielsweise sind dies aliphatische Alkohole mit 2 bis 4 OH- Gruppen pro Molekül. Die OH-Gruppen können sowohl primär als auch sekundär sein. Zu den geeigneten aliphatischen Alkoholen zählen beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol-1 ,4, Pentandiol-1 ,5, Hexandiol-1 ,6, Heptandiol-1 ,7, Octandiol-1 ,8 und deren höhere Homologen oder Isomeren, wie sie sich für den Fachmann aus einer schrittweisen Veriängerung der Kohlenwasserstoffkette um jeweils eine CH2-Gruppe oder unter Einführung von Verzweigungen in die Kohlenstoffkette ergeben. Ebenfalls geeignet sind höherfunktionelle Alkohole wie beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit sowie oligomere Ether der genannten Substanzen mit sich selbst oder im Gemisch aus zwei oder mehr der genannten Ether untereinander.
Als polymere Polyolkomponente eignen sich die bereits oben als zur Herstellung der Epoxide geeignet beschriebenen polymeren Polyolkomponenten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Polyurethanpräpolymere weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht von mehr als etwa 350, beispielsweise mehr als etwa 500 oder mehr als etwa 1000 auf. Die Obergrenze des Molekulargewichts wird in der Regel durch die Anwendungsviskosität eines entsprechenden, ein solches Polyurethanpräpolymeres enthaltenden Klebstoffs begrenzt. Wenn bei einem solchen Klebstoff beispielsweise auf Lösemittel verzichtet werden soll, so wird das Molekulargewicht eines solchen Polyurethanpräpolymeren in der Regel derart gewählt, daß der Klebstoff eine geeignete Anwendungsviskosität aufweist. In diesem Fall sollten entsprechende Polyurethanpräpolymere ein Molekulargewicht aufweisen, das beispielsweise weniger als etwa 50.000, insbesondere weniger als etwa 10.000 beträgt. Wenn der erfindungsgemäße Klebstoff jedoch Lösemittel enthalten kann, so können Polyurethanpräpolymere mit entsprechenden höheren Molekulargewichten eingesetzt werden.
Als Lösemittel sind grundsätzlich alle üblicherweise in der Polyurethanchemie benutzten Lösemittel verwendbar, insbesondere Ester, Ketone, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Alkane, Alkene und aromatische Kohlenwasserstoffe. Beispiele für solche Lösemittel sind Methylenchlorid, Trichlorethylen, Toluol, Xylol, Butylacetat, Amylacetat, Isobutylacetat, Methylisobutylketon, Methoxybutylacetat, Cyclohexan, Cyclohexanon, Dichlorbenzol, Diethylketon, Di-isobutylketon, Dioxan, Ethylacetat, Ethylenglykolmonobutyletheracetat, Ethylenglykolmonoethylacetat, 2- Ethylhexylacetat, Glykoldiacetat, Heptan, Hexan, Isobutylacetat, Isooctan, Isopropylacetat, Methylethylketon, Tetrahydrofuran oder Tetrachlorethylen oder Mischungen aus zwei oder mehr der genannten Lösemittel.
Wenn Komponente B neben den oben beschriebenen Verbindungen mit funktionellen Gruppen Y noch Verbindungen mit funktionellen Gruppen X aufweist, so eignen sich hierzu alle bereits oben beschriebenen Verbindungen mit funktionellen Gruppen X.
Im erfindungsgemäßen Klebstoff beträgt das Äquivalentverhältnis von reaktiven funktionellen Gruppen X in Komponente A zu funktionellen Gruppen Y in Komponente B oder das Verhältnis von funktionellen Gruppen X zu funktionellen Gruppen Y in Komponente B oder, sofern Komponenten A und B mindestens eine Verbindung mit funktionellen Gruppen X aufweisen, das Verhältnis von funktionellen Gruppen X in Komponente A und B zu funktionellen Gruppen Y in Komponente B etwa 1 100 bis etwa 1 1. Unter dem Begriff
"Äquivalentverhältnis" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Verhältnis von funktionellen Gruppen X zu funktionellen Gruppen Y verstanden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Klebstoffs, bei dem eine Komponente A und eine Komponente B, wobei
Komponente A mindestens eine erfindungsgemäße Mikrokapsel, und
Komponente B mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y oder mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y und mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen X enthält und wobei die funktionellen Gruppen Y mit den funktionellen Gruppen X unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können,
vermischt werden.
Mit den erfindungsgemäßen Mikrokapseln bzw. nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikrokapseln bzw. den erfindungsgemäßen Klebstoffen lassen sich, in Abhängigkeit vom gewählten Klebstoffsystem, unterschiedliche Substrate verkleben.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es in bestimmten Fällen zur Verklebung zweier Substrate bereits ausreichend ist, wenn eine in einem Klebstoff vorliegende
Mikrokapsel als Kapselinhalt oder als Bestandteil der Kapselhülle eine Verbindung enthält, die bei Bestrahlung mit energiereicher Strahlung eine Öffnung der Mikrokapsel und Freisetzung des in der Mikrokapsel enthaltenen Inhalts bewirkt. In diesem Fall müssen jedoch gegebenenfalls längere Aushärtungszeiten in Kauf genommen werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Verklebung von mindestens zwei Substraten, bei dem auf die Oberfläche mindestens eines Substrates ein Klebstoff, mindestens enthaltend eine Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einen Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert, aufweist, auf mindestens eine Substratoberfläche aufgetragen wird, und der Klebstoff vor, während oder nach einem Zusammenfügen der Substrate mit energiereicher Strahlung bestrahlt wird, wobei im Fall der Bestrahlung nach dem Zusammenfügen der Substrate mindestens eines der Substrate für die energiereiche Strahlung zumindest teilweise durchlässig sein muß.
Geeignete Mikrokapseln wurden im Rahmen des vorliegenden Textes bereits beschrieben, wobei zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Photosensibilisator als Bestandteil der Mikrokapsel nicht zwingend erforderlich ist.
Als Substrate eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich alle Materialien, die unter Zuhilfenahme eines Klebstoffs, der die obengenannten Mikrokapseln aufweist, verkleben lassen. Besonders geeignet sind beispielsweise Holz, Metall, Papier, Glas, beispielsweise Quarzglas, Kunststoffe wie Polyester,
Polyoxymethylen (POM), Polyalkylacrylate oder -methacrylate wie Polymethylmethacrylat oder Polymethylacrylat, Polyethylen und dergleichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert die Bestrahlung des Mikrokapseln enthaltenden Klebstoffs mit energiereicher Strahlung. Als energiereiche Strahlung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Strahlung mit einer Wellenlänge von 200 bis 700 nm, insbesondere von 220 bis 650 nm bezeichnet.
Die bei Bestrahlungen herrschende Energiedichte für den Wellenlängenbereich von 200 bis 700 nm, insbesondere von 200 bis 650 nm auf dem bestrahlten Gut sollte mindestens etwa 0,2 J/cm2 betragen. Geeignet sind beispielsweise Energiedichten von etwa 0,5 bis etwa 25 J/cm2 oder etwa 1 bis etwa 15 J/cm2, beispielsweise etwa 3 bis etwa 11 oder etwa 5 bis etwa 8 J/cm2.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Bestrahlung mit energiereicher Strahlung kann grundsätzlich vor, während oder nach dem Zusammenfügen der Substrate erfolgen. Wenn die Bestrahlung vor dem Zusammenfügen der Substrate erfolgt, so sollte der angewandte Klebstoff derart eingestellt sein, daß nach der Öffnung der Mikrokapseln noch eine ausreichende offene Zeit für den Klebstoff verbleibt, so daß ein Zusammenfügen der Substrate und gegebenenfalls anschließendes Korrigieren erfolgen kann. Eine geeignete offene Zeit kann, je nach Art der verklebten Substrate und dem entsprechenden, damit verbundenen Verarbeitungsverfahren, etwa 1 s bis etwa 1 h betragen.
Wenn der Klebstoff während des Zusammenfügens der Substrate bestrahlt wird, so heißt dies, daß zwischen einer Bestrahlung des Klebstoffs und dem tatsächlichen Zusammenfügen der Substrate eine Zeitspanne liegt, die weniger als etwa 1 s beträgt. Eine entsprechende Energiequelle kann bei dieser Verfahrensvariante beispielsweise derart angeordnet sein, daß Klebstoff und Substrat sowohl vor als auch nach dem Zusammenfügen mit einer entsprechenden Strahlungsdosis beaufschlagt werden. Für die Wirksamkeit der energiereichen Strahlung nach dem Zusammenfügen ist jedoch erforderlich, daß
zumindest das zwischen Klebstoffschicht und Strahlungsquelle liegende Substrat für die angewandte energiereiche Strahlung durchlässig ist.
Entsprechendes gilt analog für die dritte Verfahrensvariante, bei der die Bestrahlung mit energiereicher Strahlung erst nach dem Zusammenfügen der Substrate erfolgt. Hier ist es notwendig, daß mindestens das der Strahlungsquelle zugewandte Substrat für die eingesetzte energiereiche Strahlung durchlässig ist.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Klebstoff durchgeführt, der erfindungsgemäße Mikrokapseln, das heißt, Mikrokapseln mit einem Gehalt an Photosensibilisator, enthält.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch auch ein Klebstoff eingesetzt werden, der einen Photosensibilisator als Bestandteil einer die als Komponente A enthaltenen Mikrokapseln als Komponente B umgebende Matrix enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Klebstoff, der mindestens zwei Komponenten A und B aufweist, wobei
als Komponente A mindestens eine Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einen Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert und
als Komponente B mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y oder mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y und mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen X und mindestens ein Photosensibilisator enthalten ist,
wobei die funktionellen Gruppen Y mit den funktionellen Gruppen X unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können.
Für die Mischungsverhältnisse der Komponenten in einem derartigen Klebstoff gelten die bereits oben in Bezug auf die Klebstoffe, die Photosensibilisator enthaltende Mikrokapseln aufweisen gemachten Angaben.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Mikrokapsel oder einer nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikrokapsel zur Herstellung von Klebstoffen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einen Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert, aufweist, zur strahlungsinduzierten Verklebung von Substraten.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele näher erläutert.
Beispiele
Die in den vorliegenden Beispielen verwendeten Mikrokapseln UN 95 wurden durch das oben beschriebene chemische Mikroverkapselungsverfahren hergestellt, wobei eine Mischung aus Diamin und Photosensibilisator ( Benzophenon) mit einem aromatischen Diisocyanat umhüllt wurden. Zur Herstellung der Mischung aus Diamin und Photosensibilisator wurde das Diamin aufgeschmolzen, mit dem Photosensibilisator im Gewichtsverhältnis von 1 ,3: 0,1 vermischt und die Mischung nach dem Erstarren zu Partikeln mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 10 μm vermählen. Anschließend wurden die Teilchen mit einem aliphatischen Diisocyanat deaktiviert und verkapselt. Die Kapselwandstärke betrug etwa 10 nm.
Zur Überprüfung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verfahren und Systeme wurden die unten genannte Isocyanatkomponente vorgelegt und anschließend eine entsprechende Menge Amin bzw. verkapseltes Amin bzw. verkapseltes Amin mit Photosensibilisator zugegeben (5 g Ansätze). Die Komponenten wurden in einer Aluminiumschale verrührt.
In einer ersten Versuchsreihe wurden eine PE-Folie (Typ K088) und PMMA- Prüfkörper (25x10x3mm) mit den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Klebstoffen kaschiert und mit einem UV-Gerät der Firma Fusion (DRSE 120S) 3cm aus Fokus bestrahlt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 niedergelegt.
Tabelle 1
k.A. keine Aushärtung
Desmodur N3300 EG 200; aliphatisches Polyisocyanat
ADPA EG 92; 4-Aminodiphenylamin UN95 mikroverkapseltes ADPA, beige freifließendes Pulver,
Größe: < 100 μm)
Im Rahmen einer weiteren Versuchsreihe wurden die o.g. PMMA-Prüfkörper mit dem o.g. Klebstoff kaschiert und entweder vor oder nach einer Bestrahlung zusammengefügt. Wenn ein Zusammenfügen nach Bestrahlung möglich war, so wurden die Prüfkörper für 24 h gelagert und anschließend die Zugscherfestigkeit der Verklebung gemessen. Die Ergebnisse sind der nachfolgenden Tabelle 2 zu entnehmen.
Tabelle 2
k.A. keine Aushärtung
Desmodur N3300 = EG 200; aliphatisches Polyisocyanat
ADPA = EG 92; 4-Aminodiphenylamin
UN95 = mikroverkapseltes ADPA, beige freifließendes Pulver,
Größe: < 100 μm)
Claims
1. Photosensitive Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einem Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert, aufweist, und die Kapselhülle oder der Kapselinhalt oder beides einen Photosensibilisator enthält.
2. Mikrokapsel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselhülle eine Wandstärke von mindestens 10 nm aufweist.
3. Mikrokapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionellen Gruppen X unabhängig voneinander für eine Aminogruppe oder eine OH-Gruppe stehen.
4. Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapselinhalt 0,01 bis 10 Gew.-% Photosensibilisator enthält.
5. Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapselinhalt ein mindestens difunktionelles Amin enthält.
6. Klebstoff, mindestens enthaltend eine Komponente A und eine Komponente B, wobei Komponente A mindestens eine erfindungsgemäße Mikrokapsel, und
Komponente B mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y oder mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y und mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen X enthält, und
wobei die funktionellen Gruppen Y mit den funktionellen Gruppen X unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können.
7. Klebstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionellen Gruppen Y unabhängig voneinander für eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isocyanaten, Epoxiden, Carbonsäuren, Carbonsäureestern, Carbonsäurechloriden oder Carbonsäureanhydriden stehen.
8. Klebstoff nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Äquivalentverhältnis von reaktiven funktionellen Gruppen X in Komponente A zu funktionellen Gruppen Y in Komponente B oder das Verhältnis von funktionellen Gruppen X zu funktionellen Gruppen Y in Komponente B oder, sofern Komponenten A und B mindestens eine Verbindung mit funktionellen Gruppen X aufweisen, das Verhältnis von funktionellen Gruppen X in Komponente A und B zu funktionellen Gruppen Y in Komponente B etwa 1 : 100 bis etwa 1 : 1 beträgt.
9. Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffs nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem eine Komponente A und eine Komponente B, wobei
Komponente A mindestens eine erfindungsgemäße Mikrokapsel, und Komponente B mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y oder mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y und mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen X enthält und wobei die funktionellen Gruppen Y mit den funktionellen Gruppen X unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können,
vermischt werden.
10. Verfahren zur Verklebung von mindestens zwei Substraten, bei dem auf die Oberfläche mindestens eines Substrates ein Klebstoff, mindestens enthaltend eine Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einen Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert, aufweist, auf mindestens eine Substratoberfläche aufgetragen wird, und der Klebstoff vor, während oder nach einem Zusammenfügen der Substrate mit energiereicher Strahlung bestrahlt wird, wobei im Fall der Bestrahlung nach dem Zusammenfügen der Substrate mindestens eines der Substrate für die energiereiche Strahlung zumindest teilweise durchlässig sein muß.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß energiereiche Strahlung mit einer Wellenlänge von 200 bis 700 nm eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die energiereiche Strahlung eine Energiedichte von mindestens etwa 0,5 W/cm2 aufweist.
13. Mindestens zwei Komponenten A und B enthaltender Klebstoff, wobei
als Komponente A mindestens eine Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einen Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert und als Komponente B mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y oder mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen Y und mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen X und mindestens ein Photosensibilisator enthalten ist,
wobei die funktionellen Gruppen Y mit den funktionellen Gruppen X unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können.
14. Verwendung einer Mikrokapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von Klebstoffen.
15. Verwendung einer Mikrokapsel, bestehend aus einer Kapselhülle und einem Kapselinhalt, wobei der Kapselinhalt mindestens eine Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X oder eine Verbindung mit mindestens zwei Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen oder einen Katalysator, der eine Reaktion zwischen gegenüber Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen reaktiven funktionellen Gruppen X und Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen oder Carboxylgruppen oder aktivierten Carboxylgruppen katalysiert, aufweist, zur strahlungsinduzierten Verklebung von Substraten.
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