WO2005003247A1 - Method for bonding substrates by using polyurethane adhesives - Google Patents

Method for bonding substrates by using polyurethane adhesives Download PDF

Info

Publication number
WO2005003247A1
WO2005003247A1 PCT/EP2004/006889 EP2004006889W WO2005003247A1 WO 2005003247 A1 WO2005003247 A1 WO 2005003247A1 EP 2004006889 W EP2004006889 W EP 2004006889W WO 2005003247 A1 WO2005003247 A1 WO 2005003247A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
polyurethane
adhesive
surface energy
groups
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/006889
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andre Burghardt
Karl Häberle
Ulrike Licht
Bernd Meyer-Roscher
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Aktiengesellschaft filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Publication of WO2005003247A1 publication Critical patent/WO2005003247A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2170/00Compositions for adhesives
    • C08G2170/80Compositions for aqueous adhesives

Definitions

  • the invention relates to a method for bonding substrates with different surface energies, characterized in that the adhesive used for the bonding consists of at least 15% by weight of a polyurethane (water or other organic solvents with a boiling point below 150 ° C at 1 bar not calculated), the adhesive is applied to the substrate with the lower surface energy and the resulting adhesive-coated substrate is bonded to the substrate with the higher surface energy.
  • a polyurethane water or other organic solvents with a boiling point below 150 ° C at 1 bar not calculated
  • Aqueous polyurethane dispersions are often used as the adhesive. It is also common practice to add a crosslinking agent to the dispersion in order to ensure sufficient heat resistance of the adhesive bond. Isocyanates are frequently used as crosslinkers, but because of their short life in an aqueous environment, which generally does not exceed one working day, they can only be added to the adhesive dispersion shortly before use. Carbodimides and aziridines are also known as crosslinkers. Polyurethane dispersions containing carbodiimides are e.g. in DE-A-10000656 or DE-A-10001777.
  • the highest possible strength of the adhesive composite is desired.
  • the object of the present invention was to provide a corresponding method.
  • the adhesive is applied to the substrate with the lower surface energy.
  • the other substrate (with the higher surface energy) can be coated with adhesive; preferably only the substrate with the lower surface energy is coated with adhesive. This is a measure of the surface energy of the substrates to be bonded
  • Contact angle means a flat distribution of the drop on the surface and extensive wetting of the surface.
  • the contact angle of a drop of water is determined at 21 ° C, 1 bar by known methods, e.g. determined by visual evaluation or projection of the drop contour with image analysis.
  • the substrate with the lower contact angle is the substrate with the larger surface energy.
  • Substrates with low surface energy are e.g. Substrates with surfaces made of non-polar substances.
  • substrates with low surface energy are synthetic polymers, e.g. Polyolefins such as pvc; polyethylene; Polypropylene, polybutadiene or ABS called.
  • synthetic polymers e.g. Polyolefins such as pvc; polyethylene; Polypropylene, polybutadiene or ABS called.
  • Substrates with higher surface energy are e.g. Substrates with surfaces made of polar substances.
  • substrates with higher surface energy examples include Wood, paper, leather or textiles made from natural fibers.
  • the adhesive to be used according to the invention essentially consists of at least one polymeric binder and optionally additives such as fillers, thickeners, defoamers, etc.
  • additives such as fillers, thickeners, defoamers, etc.
  • the additives may also include crosslinking agents.
  • the polymeric binder is preferably present as a solution or dispersion in water or another solvent with a boiling point below 150 ° C. (1 bar). Water is particularly preferred. The water or other solvents are not included in the weight of the composition of the adhesive.
  • the polymeric binder is a polyurethane or a mixture of different polymeric binders which contains at least one polyurethane.
  • the adhesive consists in total of at least 15% by weight, preferably at least 30% by weight, particularly preferably at least 50% by weight, in particular at least 70% by weight or at least 90% by weight polyurethane.
  • the adhesive contains only a polyurethane or a mixture of polyurethanes as a binder.
  • the polyurethanes predominantly consist of polyisocyanates, in particular diisocyanates on the one hand and, as reactants, polyester diols, polyether diols or their mixtures on the other hand.
  • the polyurethane is preferably composed of at least 40% by weight, particularly preferably at least 60% by weight and very particularly preferably at least 80% by weight, of diisocyanates, polyether diols and / or polyester diols.
  • the polyurethane preferably has a softening point or melting point in the range from -50 to 150 ° C., particularly preferably from 0 to 100, and very particularly preferably from 10 to 90 ° C.
  • the polyurethane particularly preferably has a melting point in the above temperature range.
  • the polyurethane preferably contains polyester diols in an amount of more than 10% by weight, based on the polyurethane.
  • the polyurethane is preferably composed of:
  • diols of which b 10 to 100 mol%, based on the total amount of diols (b), have a molecular weight of 500 to 5000 g / mol, b 2) 0 to 90 mol%, based on the total amount of diols (b) Have a molecular weight of 60 to 500 g / mol,
  • monomers (a) are diisocyanates X (NCO) 2 , where X is an aliphatic hydrocarbon radical having 4 to 15 carbon atoms, a cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon radical having 6 to 15
  • diisocyanates are tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1-isocyanato-3,5,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI), 2,2-bis (4-isocyanatocyclohexyl) propane, trimethylhexane , 1,4-diisocyanatobenzene, 2,4-diisocyanatotoluene, 2,6-diisocyanatotoluene, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 2,4'-diisocyanatodiphenylmethane, p-xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate (TMX
  • diisocyanates are commercially available.
  • the mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene and diisocyanatodiphenylmethane are particularly important as mixtures of these isocyanates, and the mixture of 80 mol% 2,4-diisocyanatotoluene and 20 mol% 2,6-diisocyanatotoluene is particularly suitable.
  • mixtures of aromatic isocyanates such as 2,4-diisocyanatotoluene and / or 2,6-diisocyanatotoluene with aliphatic or cycloaliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate or IPDI are particularly advantageous, the preferred mixing ratio of the aliphatic to aromatic isocyanates being 4: 1 to 1: 4 ,
  • isocyanates which, in addition to the free isocyanate groups, have other blocked isocyanate groups, e.g. Wear uretdione groups.
  • diols (b) which can be used are primarily higher molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5000, preferably of about 1000 to 3000 g / mol. It is the number average molecular weight Mn. Mn is obtained by determining the number of end groups (OH number).
  • the diols (b1) can be polyester polyols which are known, for example, from Ullmanns Encyklopadie der Technische Chemie, 4th edition, volume 19, pages 62 to 65. Polyester polyols are preferably used which are obtained by reacting dihydric alcohols with dihydric carboxylic acids. Instead of the free polycarboxylic acids, the corresponding polycarboxylic anhydrides or corresponding polycarboxylic esters of lower alcohols or their mixtures can also be used to prepare the polyester polyols.
  • the polycarboxylic acids can be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and optionally substituted, for example by halogen atoms, and / or unsaturated.
  • Examples include: suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylene tetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic acid, fatty acid, maleic acid, maleic acid, fatty acid, maleic acid, maleic acid, fatty acid.
  • Dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2 ) y - COOH are preferred, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, for example succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid.
  • polyhydric alcohols examples include ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, butane-1,3-diol, butene-1,4-diol, butyne-1,4-diol, pentane-1 , 5-diol, neopentyl glycol, bis (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1, 4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1, 3-diol, methylpentanediols, furthermore diethylene glycol, triethylene glycol, Tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycols.
  • Alcohols of the general formula HO- (CH 2 ) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20.
  • Examples include ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Neopentyl glycol is also preferred.
  • polycarbonate diols such as those e.g. can be obtained by reacting phosgene with an excess of the low molecular weight alcohols mentioned as synthesis components for the polyester polyols.
  • polyester diols based on lactone can also be used, which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably terminal products having hydroxyl groups, which are addition products of lactones to suitable difunctional starter molecules.
  • Preferred lactones are those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2 ) 2 - COOH, where z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit is also by a d to C - Alkyl radical can be substituted. Examples are e-caprolactone, ⁇ -propiolactone, g-butyrolactone and / or methyl-e-caprolactone and mixtures thereof.
  • Suitable starter components are, for example, the low molecular weight dihydric alcohols mentioned above as the structural component for the polyester polyols.
  • the corresponding polymers of e-caprolactone are particularly preferred.
  • Lower polyester diols or polyether diols can also be used as starters for the preparation of the lactone polymers.
  • Lactone polymers can also use the corresponding chemically equivalent polycondensates of the hydroxycarboxylic acids corresponding to the lactones.
  • Polyether diols are in particular by polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or epichlorohydrin with themselves, for example in the presence of BF 3 or by addition of these compounds, if appropriate in a mixture or in succession, to starting components with reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines, for example Water, ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane or aniline are available.
  • Polypropylene oxide, polytetrahydrofuran with a molecular weight of 240 to 5000, and especially 500 to 4500, are particularly preferred.
  • B 1 ⁇ only includes polyether diols which consist of less than 20% by weight of ethylene oxide. Polyether diols with at least 20% by weight are hydrophilic polyether diols which belong to monomers c).
  • polyhydroxyolefins can also be used, preferably those with 2 terminal hydroxyl groups, e.g. ⁇ , - ⁇ -Dihydroxypolybutadien, ⁇ , - ⁇ -Dihydroxypolymethacrylester or ⁇ , - ⁇ -Dihydroxypolyacrylester as monomers (d).
  • Suitable polyols are polyacetals, polysiloxanes and alkyd resins.
  • At least 95 mol% of the diols bi are preferably polyether diols.
  • Particularly preferred diols b 1 ⁇ are exclusively polyether diols.
  • the hardness and the modulus of elasticity of the polyurethanes can be increased if, in addition to the diols (b1), low molecular weight diols (b2) with a diol (b)
  • Molecular weight of about 60 to 500, preferably from 62 to 200 g / mol, are used.
  • polyester polyols The structural components of the short-chain alkanediols mentioned for the production of polyester polyols are primarily used as monomers (b2), the unbranched diols having 2 to 12 carbon atoms and an even number of carbon atoms, as well as pentane-1, 5-diol and neopentyl glycol to be favoured.
  • diols b 2 > are ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, butane-1,3-diol, butene-1,4-diol, butyne-1,4-diol, pentane -1,5-diol, neopentyl glycol, bis-
  • (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1,3-diol, methylpentanediols, furthermore diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycol.
  • Alcohols of the general formula HO- (CH 2 ) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20.
  • Examples include ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Neopentyl glycol is also preferred.
  • the proportion of the diols (bi), based on the total amount of the diols (b), is preferably 10 to 100 mol% and the proportion of the monomers (b 2 ), based on the total amount of the diols (b), 0 to 90 mol% ,
  • the ratio of the diols (b1) to the monomers (b2) is particularly preferably 0.1: 1 to 5: 1, particularly preferably 0.2: 1 to 2: 1.
  • hydrophilic groups or potentially hydrophilic groups is abbreviated to “(potentially) hydrophilic groups”.
  • hydrophilic groups react with isocyanates much more slowly than the functional groups of the monomers, which serve to build up the main polymer chain.
  • the proportion of components with (potentially) hydrophilic groups in the total amount of components (a), (b), (c), (d) and (e) is generally such that the molar amount of the (potentially) hydrophilic groups, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e), 30 to 1000, preferably 50 to 500 and particularly preferably 80 to 300 mmol / kg.
  • the (potentially) hydrophilic groups can be nonionic or preferably (potentially) ionic hydrophilic groups.
  • Particularly suitable nonionic hydrophilic groups are polyethylene glycol ethers composed of preferably 5 to 100, preferably 10 to 80, repeating ethylene oxide units.
  • the content of polyethylene oxide units is generally 0 to 10, preferably 0 to 6% by weight, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e).
  • Preferred monomers with nonionic hydrophilic groups are polyethylene oxide diols with at least 20% by weight of ethylene oxide, polyethylene oxide monools and the reaction products of a polyethylene glycol and a diisocyanate which carry a terminally etherified polyethylene glycol residue.
  • diisocyanates and processes for their preparation are specified in US Pat. Nos. 3,905,929 and 3,920,598.
  • Ionic hydrophilic groups are above all anionic groups such as the sulfonate, carboxylate and phosphate groups in the form of their alkali metal or ammonium salts, and also cationic groups such as ammonium groups, in particular protonated tertiary amino groups or quaternary ammonium groups.
  • ionic hydrophilic groups are primarily those which can be converted into the abovementioned by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions ionic hydrophilic groups, for example carboxylic acid groups or tertiary amino groups.
  • cationic monomers (c) especially monomers with tertiary amino groups are of particular practical importance, for example: tris (hydroxyalkyl) amines, N, N'-bis (hydroxyalkyl) alkylamines, N-hydroxyalkyl dialkylamines, tris - (Aminoalkyl) amines, N, N'-bis (aminoalkyl) alkylamines, N-aminoalkyl dialkylamines, the alkyl radicals and alkanediyl units of these tertiary amines independently of one another consisting of 1 to 6 carbon atoms.
  • polyethers containing tertiary nitrogen atoms come with preferably two terminal hydroxyl groups, such as those e.g. by alkoxylation of two amines containing hydrogen atoms bonded to amine nitrogen, e.g. Methylamine, aniline or N, N'-dimethylhydrazine, which are accessible in a conventional manner, into consideration.
  • Such polyethers generally have a molecular weight between 500 and 6000 g / mol.
  • tertiary amines are converted into the ammonium salts either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic acids or by reaction with suitable quaternizing agents such as C to C 6 alkyl halides or benzyl halides, for example bromides or chlorides.
  • acids preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic acids
  • suitable quaternizing agents such as C to C 6 alkyl halides or benzyl halides, for example bromides or chlorides.
  • Suitable monomers with (potentially) anionic groups are usually aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic carboxylic acids and sulfonic acids which carry at least one alcoholic hydroxyl group or at least one primary or secondary amino group. are preferred
  • R 1 and R 2 is a C to C 4 alkanediyl (unit) and R 3 is a C to C alkyl (unit) and especially dimethylolpropionic acid (DMPA) is preferred.
  • DMPA dimethylolpropionic acid
  • Corresponding dihydroxysulfonic acids and dihydroxyphosphonic acids such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid are also suitable.
  • dihydroxyl compounds with a molecular weight above 500 to 10,000 g / mol with at least 2 carboxylate groups, which are known from DE-A 3 911 827. They can be obtained by reacting dihydroxyl compounds with tetracarboxylic dianhydrides such as pyromellitic dianhydride or cyclopentantetracarboxylic dianhydride in a molar ratio of 2: 1 to 1.05: 1 in a polyaddition reaction.
  • Particularly suitable dihydroxyl compounds are the monomers (b2) listed as chain extenders and the diols (b1).
  • Suitable monomers (c) with amino groups reactive towards isocyanates are aminocarboxylic acids such as lysine, ß-alanine or the adducts of aliphatic diprimeric diamines with a, ß-unsaturated carboxylic or sulfonic acids mentioned in DE-A 2034479.
  • R 4 and R 5 independently of one another for ad- to C 6 -alkanediyl unit, preferably ethylene
  • Particularly preferred compounds of the formula (c 2 ) are the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethane carboxylic acid and the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid or the corresponding alkali metal salts, Na being a particularly preferred counterion.
  • aliphatic diprimeric diamines with 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid such as those e.g. are described in DE-B 1 954090.
  • monomers with potentially ionic groups are used, they can be converted into the ionic form before, during, but preferably after the isocyanate polyaddition, since the ionic monomers are often difficult to dissolve in the reaction mixture.
  • the monomers (d), which differ from the monomers (a) to (c) and which may also be constituents of the polyurethane, are generally used for crosslinking or chain extension. They are generally more than dihydric non-phenolic alcohols, amines with 2 or more primary and / or secondary amino groups and compounds which, in addition to one or more alcoholic hydroxyl groups, carry one or more primary and / or secondary amino groups.
  • Alcohols with a higher valence than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are e.g. Trimethylolpropane, glycerin or sugar.
  • monoalcohols which, in addition to the hydroxyl group, carry another isocyanate-reactive group, such as monoalcohols having one or more primary and / or secondary amino groups, e.g. Monoethanolamine.
  • Polyamines with 2 or more primary and / or secondary amino groups are used above all if the chain extension or crosslinking is to take place in the presence of water, since amines generally react with isocyanates faster than alcohols or water. This is often necessary when aqueous dispersions of cross-linked polyurethanes or high molecular weight polyurethanes are desired. In such cases, the procedure is to use prepolymers
  • Suitable amines are generally polyfunctional amines of
  • Molecular weight range from 32 to 500 g / mol, preferably from 60 to 300 g / mol, which contain at least two amino groups selected from the group of primary and secondary amino groups.
  • Examples include diamines such as diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminohexane, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexane (isophorone diamine, IPDA), 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 1 , 4-diaminocyclohexane, aminoethylethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylenetriamine or 1, 8-diamino-4-aminomethyloctane.
  • the amines can also be in blocked form, for example in the form of the corresponding ketimines
  • Oxazolidines as are used, for example, in US Pat. No. 4,192,937, are blocked polyamines which are used for the chain extension of the polyurethanes according to the invention
  • Prepolymers can be used. When using such capped
  • Polyamines are generally used with the prepolymers in the absence of
  • IPDA isophoronediamine
  • DETA diethylenetriamine
  • the polyurethanes preferably contain 1 to 30, particularly preferably 4 to 25 mol%, based on the total amount of components (b) and (d) of a polyamine with at least 2 amino groups reactive towards isocyanates as monomers (d).
  • divalent isocyanates can also be used as monomers (d).
  • Commercially available compounds are, for example, the isocyanurate or the biuret of hexamethylene diisocyanate.
  • Monomers (e) which may be used are monoisocyanates, monoalcohols and monoprimary and secondary amines. In general, their proportion is at most 10 mol%, based on the total molar amount of the monomers. These monofunctional compounds usually carry further functional groups such as olefinic groups or carbonyl groups and are used to introduce functional groups into the polyurethane which enable the polyurethane to be dispersed or crosslinked or further polymer-analogously converted. Monomers such as isopropenyl-a, a-dimethylbenzyl isocyanate (TMI) and esters of acrylic or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate or hydroxyethyl methacrylate are suitable for this.
  • TMI isopropenyl-a
  • TMI a-dimethylbenzyl isocyanate
  • esters of acrylic or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate or hydroxyethyl methacrylate
  • Coatings with a particularly good property profile are obtained above all if essentially only aliphatic diisocyanates, cycloaliphatic diisocyanates or araliphatic diisocyanates are used as monomers (a).
  • This monomer combination is excellently supplemented as component (c) by diaminosulfonic acid alkali salts; especially through the N- (2-aminoethyl) -2- aminoethanesulfonic acid or its corresponding alkali salts, the Na salt being the most suitable, and a mixture of DETA / IPDA as component (d).
  • A is the molar amount of isocyanate groups
  • the ratio A: B is very particularly preferably as close as possible to 1: 1.
  • the monomers (a) to (e) used usually carry an average of 1.5 to 2.5, preferably 1.9 to 2.1, particularly preferably 2.0 isocyanate groups or functional groups which can react with isocyanates in an addition reaction ,
  • the polyaddition of components (a) to (e) to produce the polyurethane is preferably carried out at reaction temperatures of up to 180 ° C., preferably up to 150 ° C. under normal pressure or under autogenous pressure.
  • Polymers obtainable by radical polymerization of ethylenically unsaturated compounds are suitable as further binders, which may be used in a mixture with polyurethanes.
  • Such polymers preferably consist of at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, of so-called main monomers.
  • the main monomers are selected from CrC 2 o-alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of carboxylic acids containing up to 20 C atoms, vinyl aromatics with up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers containing 1 to 10 C atoms Alcohols, aliphatic hydrocarbons with 2 to 8 carbon atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
  • Examples include (meth) acrylic acid alkyl esters with a CrC 10 alkyl radical, such as methyl methacrylate, methyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
  • Vinyl esters of carboxylic acids with 1 to 20 C atoms are e.g. Vinyl laurate, stearate, vinyl propionate, vinyl versatic acid and vinyl acetate.
  • Suitable vinylaromatic compounds are vinyltoluene, a- and p-methylstyrene, a-butylstyrene, 4-n-butylstyrene, 4-n-decylstyrene and preferably styrene.
  • nitriles are acrylonitrile and methacrylonitrile.
  • the vinyl halides are chlorine, fluorine or bromine-substituted ethylenically unsaturated compounds, preferably vinyl chloride and vinylidene chloride.
  • vinyl ethers examples include Vinyl methyl ether or vinyl isobutyl ether. Vinyl ethers of alcohols containing 1 to 4 carbon atoms are preferred.
  • Double bonds include ethylene, propylene, butadiene, isoprene and chloroprene.
  • Preferred main monomers are the C to CIO alkyl acrylates and methacrylates, in particular C to C 8 alkyl acrylates and methacrylates and vinyl aromatics, in particular styrene and mixtures thereof.
  • Methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, octyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate, styrene and mixtures of these monomers are very particularly preferred.
  • the polymer can contain further monomers, for example monomers with carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups.
  • Carboxylic acid groups are preferred. Examples include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid or fumaric acid.
  • Further monomers are, for example, monomers containing hydroxyl groups, in particular CrC 0 -hydroxyalkyl (meth) acrylates, (meth) acrylamide.
  • Phenyloxyethyl glycol mono (meth) acrylate, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, amino (meth) acrylates such as 2-aminoethyl (meth) acrylate may also be mentioned as further monomers.
  • Crosslinking monomers may also be mentioned as further monomers.
  • the polymer particularly preferably consists of at least 40% by weight, in particular at least 60% by weight and very particularly preferably at least 80% by weight, of C 1 -C 20 -, in particular C 1 -C 10 alkyl (me-h) acrylates ,
  • the polymers are prepared by emulsion polymerization, so it is an emulsion polymer.
  • the manufacture can e.g. also by solution polymerization and subsequent dispersion in water.
  • the adhesive is preferably an aqueous adhesive.
  • the polymeric binder is preferably in the form of an aqueous dispersion. Further additives can easily be added to the aqueous dispersion of the polymeric binder.
  • additives include Fillers, thickeners, defoamers etc. into consideration.
  • Crosslinkers such as compounds with carbodimide groups, isocyanate groups or aziridine groups, are also particularly suitable.
  • crosslinkers can also be attached to polymers, e.g. the above polymeric binders.
  • crosslinking agents Compounds with carbodiimide groups are preferred as crosslinking agents, since aqueous dispersions which contain such compounds are stable on storage; Furthermore, dried adhesive coatings can still be used after several weeks, e.g. after more than 4 or more than 8 weeks are glued with unchanged high strength.
  • the substrate with the lower surface energy is coated with adhesive.
  • the coating can be made according to usual Order process take place. After coating, drying is carried out, preferably at room temperature or at temperatures up to 80 ° C., in order to remove water or other solvents.
  • the adhesive can also be applied to both substrates on both sides. Preferably, only the substrate with the lower surface energy is coated.
  • the amount of adhesive applied is preferably 0.5 to 100 g / m 2 , particularly preferably 2 to 80 g / m 2 , very particularly preferably 10 to 70 g / m 2 .
  • the coated and dried substrates can be stored. If the substrates are flexible, they can be wound on drums.
  • the temperature in the adhesive layer is preferably 20 to 200 ° C, particularly preferably 30 to 180 ° C.
  • the coated flexible substrate can suitably be heated to appropriate temperatures.
  • the bonding is preferably carried out under pressure, for example the parts to be bonded can be pressed together with a pressure of 0.05 to 5 N / mm 2 .
  • the composites obtained are characterized by high mechanical strength even at elevated temperatures (heat resistance) or under rapidly changing climatic conditions (climatic resistance). Compared to a method in which only the substrate with the higher surface energy is coated, the strength achieved is significantly higher.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for bonding substrates having different surface energies, and is characterized in that the adhesive used for bonding is comprised of, at least 15 % by weight, a polyurethane (water or other organic solvents having a boiling point lower than 150 °C at 1 bar not being counted), the adhesive is applied to the substrate having the lower surface energy, and the obtained adhesive-coated substrate is bonded to the substrate having the higher surface energy.

Description

Verfahren zur Verklebung von Substraten mit Polyurethan-KlebstoffenProcess for bonding substrates with polyurethane adhesives
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verklebung von Substraten mit unterschiedlicher Oberflachenenergie, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Verklebung verwendete Klebstoff zu mindestens 15 Gew.-% aus einem Polyurethan besteht (Wasser oder sonstige organische Lösemittel mit einem Siedepunkt unter 150°C bei 1 bar nicht mitberechnet), der Klebstoff auf das Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie aufgebracht wird und das erhaltene, mit Klebstoff beschichtete Substrat mit dem Substrat mit der höheren Oberflachenenergie verklebt wird.The invention relates to a method for bonding substrates with different surface energies, characterized in that the adhesive used for the bonding consists of at least 15% by weight of a polyurethane (water or other organic solvents with a boiling point below 150 ° C at 1 bar not calculated), the adhesive is applied to the substrate with the lower surface energy and the resulting adhesive-coated substrate is bonded to the substrate with the higher surface energy.
Als Klebstoff werden häufig wässrige Polyurethan-Dispersionen verwendet. Es ist auch allgemein gebräuchlich, der Dispersion einen Vernetzer zuzufügen, um eine ausreichende Wärmestandfestigkeit des Klebeverbunds zu gewährleisten. Als Vernetzer werden häufig Isocyanate verwendet, die jedoch wegen ihrer kurzen Lebensdauer in wässriger Umgebung, die im Allgemeinen einen Arbeitstag nicht überschreitet, der Klebstoffdispersion erst kurz vor der Anwendung zugesetzt werden können. Weiterhin sind als Vernetzer auch Carbodimide und Aziridine bekannt. Polyurethan-Dispersionen, die Carbodiimide enthalten, sind z.B. in DE-A-10000656 oder DE-A-10001777 beschrieben.Aqueous polyurethane dispersions are often used as the adhesive. It is also common practice to add a crosslinking agent to the dispersion in order to ensure sufficient heat resistance of the adhesive bond. Isocyanates are frequently used as crosslinkers, but because of their short life in an aqueous environment, which generally does not exceed one working day, they can only be added to the adhesive dispersion shortly before use. Carbodimides and aziridines are also known as crosslinkers. Polyurethane dispersions containing carbodiimides are e.g. in DE-A-10000656 or DE-A-10001777.
Im allgemeinen ist eine möglichst hohe Festigkeit des Klebstoffverbundes gewünscht. Vorteilhaft wäre in diesem Zusammenhang ein Verfahren, durch das die Festigkeit erhöht werden kann, ohne die chemische Zusammensetzung eines gegebenen Klebstoffs z.B. durch Zusatz weiterer Additive, zu ändern.In general, the highest possible strength of the adhesive composite is desired. In this context, it would be advantageous to use a method by which the strength can be increased without the chemical composition of a given adhesive, e.g. by adding other additives.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention was to provide a corresponding method.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden.Accordingly, the process defined at the outset was found.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwei Substrate miteinander verklebt.In the method according to the invention, two substrates are glued together.
Wesentliches Merkmal des Verfahrens ist, dass der Klebstoff auf das Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie aufgebracht wird. Daneben kann auch das andere Substrat (mit der höheren Oberflachenenergie) mit Klebstoff beschichtet werden; vorzugsweise wird ausschließlich das Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie mit Klebstoff beschichtet. Ein Maß für die Oberflachenenergie der zu verklebenden Substrate ist derAn essential feature of the method is that the adhesive is applied to the substrate with the lower surface energy. In addition, the other substrate (with the higher surface energy) can be coated with adhesive; preferably only the substrate with the lower surface energy is coated with adhesive. This is a measure of the surface energy of the substrates to be bonded
Kontaktwinkel eines Tropfen Wasser auf der Substratoberfläche. Ein kleinerContact angle of a drop of water on the substrate surface. A little
Kontaktwinkel bedeutet eine flache Verteilung des Tropfens auf der Oberfläche und eine großflächige Benetzung der Oberfläche.Contact angle means a flat distribution of the drop on the surface and extensive wetting of the surface.
Je kleiner der Kontaktwinkel, desto größer ist daher die Oberflachenenergie desThe smaller the contact angle, the greater the surface energy of the
Substrats.Substrate.
Der Kontaktwinkel eines Tropfen Wassers wird bei 21 °C, 1 bar nach bekannten Methoden, z.B. durch visuelle Auswertung oder Projektion der Tropfenkontur mit Bildanalyse, bestimmt.The contact angle of a drop of water is determined at 21 ° C, 1 bar by known methods, e.g. determined by visual evaluation or projection of the drop contour with image analysis.
Das Substrat mit dem geringeren Kontaktwinkel ist das Substrat mit der größeren Oberflachenenergie.The substrate with the lower contact angle is the substrate with the larger surface energy.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden besonders deutlich bei größeren Unterschieden im Kontaktwinkel, z.B. wenn der Unterschied mehr als 10, insbesondere mehr als 20° Winkelgrade beträgt.The advantages of the method according to the invention become particularly clear with larger differences in the contact angle, e.g. if the difference is more than 10, in particular more than 20 ° degrees of angle.
Substrate mit geringer Oberflachenenergie sind z.B. Substrate mit Oberflächen aus unpolaren Substanzen.Substrates with low surface energy are e.g. Substrates with surfaces made of non-polar substances.
Als Substrate mit geringer Oberflachenenergie genannt seien z.B. synthetische Polymere, z.B. Polyolefine wie pvc; Polyethylen; Polypropylen, Polybutadien oder ABS genannt.Examples of substrates with low surface energy are synthetic polymers, e.g. Polyolefins such as pvc; polyethylene; Polypropylene, polybutadiene or ABS called.
Substrate mit höherer Oberflachenenergie sind z.B. Substrate mit Oberflächen aus polaren Substanzen.Substrates with higher surface energy are e.g. Substrates with surfaces made of polar substances.
Als Substrate mit höherer Oberflachenenergie zu nennen sind z.B. Holz, Papier, Leder oder Textilien aus natürlichen Fasern.Examples of substrates with higher surface energy include Wood, paper, leather or textiles made from natural fibers.
Der erfindungsgemäß zu verwendende Klebstoff besteht im wesentlichen aus mindestens einem polymeren Bindemittel und gegebenenfalls Zusatzstoffen wie Füllstoffen, Verdicker, Entschäumer etc. Zu den Zusatzstoffen zählen gegebenenfalls auch Vernetzer.The adhesive to be used according to the invention essentially consists of at least one polymeric binder and optionally additives such as fillers, thickeners, defoamers, etc. The additives may also include crosslinking agents.
Das polymere Bindemittel liegt vorzugsweise als Lösung oder Dispersion in Wasser oder einem sonstigen Lösemittel mit einem Siedepunkt unter 150°C (1 bar) vor. Besonders bevorzugt ist Wasser. Bei Gewichtsangaben zur Zusammensetzung des Klebstoffs wird das Wasser oder sonstige Lösemittel nicht mitberechnet.The polymeric binder is preferably present as a solution or dispersion in water or another solvent with a boiling point below 150 ° C. (1 bar). Water is particularly preferred. The water or other solvents are not included in the weight of the composition of the adhesive.
Bei dem polymeren Bindemittel handelt es sich um ein Polyurethan oder um ein Gemisch von verschiedenen polymeren Bindemitteln, welches mindestens ein Polyurethan enthält.The polymeric binder is a polyurethane or a mixture of different polymeric binders which contains at least one polyurethane.
Der Klebstoff besteht insgesamt zu mindestens 15 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 50 Gew.-%, insbesondere zu mindestens 70 Gew.-%, bzw. zu mindestens 90 Gew.-% aus Polyurethan.The adhesive consists in total of at least 15% by weight, preferably at least 30% by weight, particularly preferably at least 50% by weight, in particular at least 70% by weight or at least 90% by weight polyurethane.
In einer besonderen Ausführungsform enthält der Klebstoff nur ein Polyurethan oder ein Gemisch von Polyurethanen als Bindemittel.In a particular embodiment, the adhesive contains only a polyurethane or a mixture of polyurethanes as a binder.
Die Polyurethane bestehen überwiegend vorzugsweise aus Polyisocyanaten, insbesondere Diisocyanaten einerseits und, als Reaktionspartner, Polyesterdiole, Polyetherdiole oder deren Gemische andererseits.The polyurethanes predominantly consist of polyisocyanates, in particular diisocyanates on the one hand and, as reactants, polyester diols, polyether diols or their mixtures on the other hand.
Vorzugsweise ist das Polyurethan zu mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-% aus Diisocyanaten, Polyetherdiolen und/oder Polyesterdiolen aufgebaut.The polyurethane is preferably composed of at least 40% by weight, particularly preferably at least 60% by weight and very particularly preferably at least 80% by weight, of diisocyanates, polyether diols and / or polyester diols.
Vorzugsweise hat das Polyurethan einen Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt im Bereich von -50 bis 150°C, besonders bevorzugt von 0 bis 100, und ganz besonders bevorzugt von 10 bis 90°C.The polyurethane preferably has a softening point or melting point in the range from -50 to 150 ° C., particularly preferably from 0 to 100, and very particularly preferably from 10 to 90 ° C.
Besonders bevorzugt hat das Polyurethan einen Schmelzpunkt im vorstehenden Temperaturbereich.The polyurethane particularly preferably has a melting point in the above temperature range.
Bevorzugt enthält das Polyurethan dazu Polyesterdiole in einer Menge von mehr als 10 Gew.-%, bezogen auf das Polyurethan.For this purpose, the polyurethane preferably contains polyester diols in an amount of more than 10% by weight, based on the polyurethane.
Insgesamt ist das Polyurethan vorzugsweise aufgebaut aus:Overall, the polyurethane is preferably composed of:
a) Diisocyanaten,a) diisocyanates,
b) Diolen, von denen b 10 bis 100 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekulargewicht von 500 bis 5000 g/mol aufweisen, b2) 0 bis 90 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b), ein Molekulargewicht von 60 bis 500 g/mol aufweisen,b) diols, of which b 10 to 100 mol%, based on the total amount of diols (b), have a molecular weight of 500 to 5000 g / mol, b 2) 0 to 90 mol%, based on the total amount of diols (b) Have a molecular weight of 60 to 500 g / mol,
c) von den Monomeren (a) und (b) verschiedene Monomere mit wenigstens einer Isocyanatgruppe oder wenigstens einer gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Gruppe, die darüber hinaus wenigstens eine hydrophile Gruppe oder eine potentiell hydrophile Gruppe tragen, wodurch die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane bewirkt wird,c) monomers different from the monomers (a) and (b) with at least one isocyanate group or at least one group which is reactive toward isocyanate groups and which additionally carry at least one hydrophilic group or a potentially hydrophilic group, thereby causing the water dispersibility of the polyurethanes,
d) gegebenenfalls weiteren von den Monomeren (a) bis (c) verschiedenen mehrwertigen Verbindungen mit reaktiven Gruppen, bei denen es sich um alkoholische Hydroxylgruppen, primäre oder sekundäre Aminogruppen oder Isocyanatgruppen handelt undd) optionally further polyvalent compounds with reactive groups which differ from the monomers (a) to (c) and which are alcoholic hydroxyl groups, primary or secondary amino groups or isocyanate groups and
e) gegebenenfalls von den Monomeren (a) bis (d) verschiedenen einwertigen Verbindungen mit einer reaktiven Gruppe, bei der es sich um eine alkoholische Hydroxylgruppe, eine primäre oder sekundäre Aminogruppe oder eine Isocyanatgruppe handelt.e) optionally monohydric compounds different from the monomers (a) to (d) having a reactive group which is an alcoholic hydroxyl group, a primary or secondary amino group or an isocyanate group.
Insbesondere zu nennen sind als Monomere (a) Diisocyanate X(NCO)2, wobei X für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 15 Kohlenstoffatomen, einen cycloaliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoff rest mit 6 bis 15Particularly worth mentioning as monomers (a) are diisocyanates X (NCO) 2 , where X is an aliphatic hydrocarbon radical having 4 to 15 carbon atoms, a cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon radical having 6 to 15
Kohlenstoffatomen oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoff rest mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen steht. Beispiele derartiger Diisocyanate sind Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatocyclohexan, 1 -lsocyanato-3,5,5-trimethyl-5- isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), 2,2-Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)-propan, Trimethylhexandiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatobenzol, 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6- Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan, 2,4'-Diisocyanato- diphenylmethan, p-Xylylendiisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), die Isomeren des Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methans (HMDI) wie das trans/trans-, das cis/cis- und das cis/trans-lsomere sowie aus diesen Verbindungen bestehende Gemische.Carbon atoms or an araliphatic hydrocarbon radical having 7 to 15 carbon atoms. Examples of such diisocyanates are tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1-isocyanato-3,5,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI), 2,2-bis (4-isocyanatocyclohexyl) propane, trimethylhexane , 1,4-diisocyanatobenzene, 2,4-diisocyanatotoluene, 2,6-diisocyanatotoluene, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 2,4'-diisocyanatodiphenylmethane, p-xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), the isomers of the bis - (4-isocyanatocyclohexyl) methane (HMDI) such as the trans / trans, the cis / cis and the cis / trans isomer and mixtures consisting of these compounds.
Derartige Diisocyanate sind im Handel erhältlich. Als Gemische dieser Isocyanate sind besonders die Mischungen der jeweiligen Strukturisomeren von Diisocyanatotoluol und Diisocyanato-diphenylmethan von Bedeutung, insbesondere ist die Mischung aus 80 mol-% 2,4-Diisocyanatotoluol und 20 mol-% 2,6-DiisocyanatotoIuol geeignet. Weiterhin sind die Mischungen von aromatischen Isocyanaten wie 2,4-Diisocyanatotoluol und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Isocyanaten wie Hexamethylendiisocyanat oder IPDI besonders vorteilhaft, wobei das bevorzugte Mischungsverhältnis der aliphatischen zu aromatischen Isocyanate 4 : 1 bis 1 : 4 beträgt.Such diisocyanates are commercially available. The mixtures of the respective structural isomers of diisocyanatotoluene and diisocyanatodiphenylmethane are particularly important as mixtures of these isocyanates, and the mixture of 80 mol% 2,4-diisocyanatotoluene and 20 mol% 2,6-diisocyanatotoluene is particularly suitable. Furthermore, the mixtures of aromatic isocyanates such as 2,4-diisocyanatotoluene and / or 2,6-diisocyanatotoluene with aliphatic or cycloaliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate or IPDI are particularly advantageous, the preferred mixing ratio of the aliphatic to aromatic isocyanates being 4: 1 to 1: 4 ,
Zum Aufbau der Polyurethane kann man als Verbindungen außer den vorgenannten auch Isocyanate einsetzen, die neben den freien Isocyanatgruppen weitere verkappte Isocyanatgruppen, z.B. Uretdiongruppen tragen.In addition to the abovementioned, isocyanates which, in addition to the free isocyanate groups, have other blocked isocyanate groups, e.g. Wear uretdione groups.
Im Hinblick auf gute Filmbildung und Elastizität kommen als Diole (b) vornehmlich höhermolekulare Diole (b1) in Betracht, die ein Molekulargewicht von etwa 500 bis 5000, vorzugsweise von etwa 1000 bis 3000 g/mol haben. Es handelt sich hierbei um das zahlenmittlere Molgewicht Mn. Mn ergibt sich durch Bestimmung der Anzahl der Endgruppen (OH-Zahl).With regard to good film formation and elasticity, diols (b) which can be used are primarily higher molecular weight diols (b1) which have a molecular weight of about 500 to 5000, preferably of about 1000 to 3000 g / mol. It is the number average molecular weight Mn. Mn is obtained by determining the number of end groups (OH number).
Bei den Diolen (b1) kann es sich um Polyesterpolyole handeln, die z.B. aus Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S. 62 bis 65 bekannt sind. Bevorzugt werden Polyesterpolyole eingesetzt, die durch Umsetzung von zweiwertigen Alkoholen mit zweiwertigen Carbonsäuren erhalten werden. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niederen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyesterpolyole verwendet werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, araliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch sein und gegebenenfalls, z.B. durch Halogenatome, substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: Korksäure, Azelainsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere Fettsäuren. Bevorzugt sind Dicarbonsäuren der allgemeinen Formel HOOC- (CH2)y- COOH, wobei y eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist, z.B. Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Dodecandicarbonsäure.The diols (b1) can be polyester polyols which are known, for example, from Ullmanns Encyklopadie der Technische Chemie, 4th edition, volume 19, pages 62 to 65. Polyester polyols are preferably used which are obtained by reacting dihydric alcohols with dihydric carboxylic acids. Instead of the free polycarboxylic acids, the corresponding polycarboxylic anhydrides or corresponding polycarboxylic esters of lower alcohols or their mixtures can also be used to prepare the polyester polyols. The polycarboxylic acids can be aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic, aromatic or heterocyclic and optionally substituted, for example by halogen atoms, and / or unsaturated. Examples include: suberic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, endomethylene tetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, maleic acid, maleic acid, fatty acid, maleic acid, maleic acid, fatty acid, maleic acid, maleic acid, fatty acid. Dicarboxylic acids of the general formula HOOC- (CH 2 ) y - COOH are preferred, where y is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20, for example succinic acid, adipic acid, sebacic acid and dodecanedicarboxylic acid.
Als mehrwertige Alkohole kommen z.B. Ethylenglykol, Propan-1 ,2- diol, Propan-1 ,3- diol, Butan-1,3-diol, Buten-1 ,4-diol, Butin-1 ,4-diol, Pentan-1 ,5-diol, Neopentylglykol, Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexane wie 1 ,4-Bis-(hydroxymethyl)cyclohexan, 2-Methyl- propan-1 ,3-diol, Methylpentandiole, ferner Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole in Betracht. Bevorzugt sind Alkohole der allgemeinen Formel HO-(CH2)x-OH, wobei x eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist. Beispiele hierfür sind Ethylenglycol, Butan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, Octan-1 ,8-diol und Dodecan-1 ,12-diol. Weiterhin bevorzugt ist Neopentylglykol.Examples of polyhydric alcohols are ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, butane-1,3-diol, butene-1,4-diol, butyne-1,4-diol, pentane-1 , 5-diol, neopentyl glycol, bis (hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1, 4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1, 3-diol, methylpentanediols, furthermore diethylene glycol, triethylene glycol, Tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycols. Alcohols of the general formula HO- (CH 2 ) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20. Examples include ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Neopentyl glycol is also preferred.
Ferner kommen gegebenenfalls auch Polycarbonat-Diole, wie sie z.B. durch Umsetzung von Phosgen mit einem Überschuss von den als Aufbaukomponenten für die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen Alkohole erhalten werden können, in Betracht.Furthermore, polycarbonate diols, such as those e.g. can be obtained by reacting phosgene with an excess of the low molecular weight alcohols mentioned as synthesis components for the polyester polyols.
Gegebenenfalls können auch Polyesterdiole auf Lacton-Basis mitverwendet werden, wobei es sich um Homo- oder Mischpolymerisate von Lactonen, bevorzugt um endständige Hydroxylgruppen aufweisende Anlagerungsprodukte von Lactonen an geeignete difunktionelle Startermoleküle handelt. Als Lactone kommen bevorzugt solche in Betracht, die sich von Verbindungen der allgemeinen Formel HO-(CH2)2- COOH ableiten, wobei z eine Zahl von 1 bis 20 ist und ein H-Atom einer Methyleneinheit auch durch einen d- bis C -Alkylrest substituiert sein kann. Beispiele sind e-Caprolacton, ß-Propiolacton, g-Butyrolacton und/oder Methyl-e-caprolacton sowie deren Gemische. Geeignete Starterkomponenten sind z.B. die vorstehend als Aufbaukomponente für die Polyesterpolyole genannten niedermolekularen zweiwertigen Alkohole. Die entsprechenden Polymerisate des e-Caprolactons sind besonders bevorzugt. Auch niedere Polyesterdiole oder Polyetherdiole können als Starter zur Herstellung der Lacton-Polymerisate eingesetzt sein. Anstelle derIf appropriate, polyester diols based on lactone can also be used, which are homopolymers or copolymers of lactones, preferably terminal products having hydroxyl groups, which are addition products of lactones to suitable difunctional starter molecules. Preferred lactones are those which are derived from compounds of the general formula HO- (CH 2 ) 2 - COOH, where z is a number from 1 to 20 and an H atom of a methylene unit is also by a d to C - Alkyl radical can be substituted. Examples are e-caprolactone, β-propiolactone, g-butyrolactone and / or methyl-e-caprolactone and mixtures thereof. Suitable starter components are, for example, the low molecular weight dihydric alcohols mentioned above as the structural component for the polyester polyols. The corresponding polymers of e-caprolactone are particularly preferred. Lower polyester diols or polyether diols can also be used as starters for the preparation of the lactone polymers. Instead of
Polymerisate von Lactonen können auch die entsprechenden, chemisch äquivalenten Polykondensate der den Lactonen entsprechenden Hydroxycarbonsäuren, eingesetzt werden.Lactone polymers can also use the corresponding chemically equivalent polycondensates of the hydroxycarboxylic acids corresponding to the lactones.
Polyetherdiole sind insbesondere durch Polymerisation von Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, z.B. in Gegenwart von BF3 oder durch Anlagerung dieser Verbindungen gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, wie Alkohole oder Amine, z.B. Wasser, Ethylenglykol, Propan-1 ,2- diol, Propan-1 ,3-diol, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan oder Anilin erhältlich. Besonders bevorzugt sind Polypropylenoxid, Polytetrahydrofuran eines Molekulargewichts von 240 bis 5000, und vor allem 500 bis 4500. Unter b1} fallen nur Polyetherdiole, die zu weniger als 20 Gew.-% aus Ethylenoxid bestehen. Polyetherdiole mit mindestens 20 Gew.-% sind hydrophile Polyetherdiole, welche zu Monomeren c) zählen.Polyether diols are in particular by polymerization of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, tetrahydrofuran, styrene oxide or epichlorohydrin with themselves, for example in the presence of BF 3 or by addition of these compounds, if appropriate in a mixture or in succession, to starting components with reactive hydrogen atoms, such as alcohols or amines, for example Water, ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane or aniline are available. Polypropylene oxide, polytetrahydrofuran with a molecular weight of 240 to 5000, and especially 500 to 4500, are particularly preferred. B 1} only includes polyether diols which consist of less than 20% by weight of ethylene oxide. Polyether diols with at least 20% by weight are hydrophilic polyether diols which belong to monomers c).
Gegebenenfalls können auch Polyhydroxyolefine mitverwendet werden, bevorzugt solche mit 2 endständigen Hydroxylgruppen, z.B. α,-ω-Dihydroxypolybutadien, α,-ω- Dihydroxypolymethacrylester oder α,-ω-Dihydroxypolyacrylester als Monomere (d ). Solche Verbindungen sind beispielsweise aus der EP-A 0622378 bekannt. Weitere geeignete Polyole sind Polyacetale, Polysiloxane und Alkydharze.If necessary, polyhydroxyolefins can also be used, preferably those with 2 terminal hydroxyl groups, e.g. α, -ω-Dihydroxypolybutadien, α, -ω-Dihydroxypolymethacrylester or α, -ω-Dihydroxypolyacrylester as monomers (d). Such compounds are known for example from EP-A 0622378. Other suitable polyols are polyacetals, polysiloxanes and alkyd resins.
Bevorzugt handelt es sich bei mindestens 95 mol-% der Diole b-i) um Polyetherdiole. Besonders bevorzugt werden als Diole b1} ausschließlich Polyetherdiole verwendet.At least 95 mol% of the diols bi ) are preferably polyether diols. Particularly preferred diols b 1} are exclusively polyether diols.
Die Härte und der Elastizitätsmodul der Polyurethane lassen sich erhöhen, wenn als Diole (b) neben den Diolen (b1) noch niedermolekulare Diole (b2) mit einemThe hardness and the modulus of elasticity of the polyurethanes can be increased if, in addition to the diols (b1), low molecular weight diols (b2) with a diol (b)
Molekulargewicht von etwa 60 bis 500, vorzugsweise von 62 bis 200 g/mol, eingesetzt werden.Molecular weight of about 60 to 500, preferably from 62 to 200 g / mol, are used.
Als Monomere (b2) werden vor allem die Aufbaukomponenten der für die Herstellung von Polyesterpolyolen genannten kurzkettigen Alkandiole eingesetzt, wobei die unverzweigten Diole mit 2 bis 12 C-Atomen und einer gradzahligen Anzahl von C- Atomen sowie Pentan-1 ,5-diol und Neopentylglykol bevorzugt werden.The structural components of the short-chain alkanediols mentioned for the production of polyester polyols are primarily used as monomers (b2), the unbranched diols having 2 to 12 carbon atoms and an even number of carbon atoms, as well as pentane-1, 5-diol and neopentyl glycol to be favoured.
Als Diole b2> kommen z.B. Ethylenglykol, Propan-1 ,2-diol, Propan-1 ,3-diol, Butan-1 ,3- diol, Buten-1 ,4-diol, Butin-1 ,4-diol, Pentan-1 ,5-diol, Neopentylglykol, Bis-Examples of diols b 2 > are ethylene glycol, propane-1,2-diol, propane-1,3-diol, butane-1,3-diol, butene-1,4-diol, butyne-1,4-diol, pentane -1,5-diol, neopentyl glycol, bis-
(hydroxymethyl)-cyclohexane wie 1 ,4-Bis-(hydroxymethyl)cyclohexan, 2-Methyl- propan-1 ,3-diol, Methylpentandiole, ferner Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole in Betracht. Bevorzugt sind Alkohole der allgemeinen Formel HO-(CH2)x-OH, wobei x eine Zahl von 1 bis 20, bevorzugt eine gerade Zahl von 2 bis 20 ist. Beispiele hierfür sind Ethylenglycol, Butan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, Octan-1 ,8-diol und Dodecan-1 ,12-diol. Weiterhin bevorzugt ist Neopentylglykol.(hydroxymethyl) cyclohexanes such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 2-methylpropane-1,3-diol, methylpentanediols, furthermore diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, dibutylene glycol and polybutylene glycol. Alcohols of the general formula HO- (CH 2 ) x -OH are preferred, where x is a number from 1 to 20, preferably an even number from 2 to 20. Examples include ethylene glycol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6-diol, octane-1, 8-diol and dodecane-1, 12-diol. Neopentyl glycol is also preferred.
Bevorzugt beträgt der Anteil der Diole (b-i), bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b) 10 bis 100 mol-% und der Anteil der Monomere (b2), bezogen auf die Gesamtmenge der Diole (b) 0 bis 90 mol-%. Besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis der Diole (b1) zu den Monomeren (b2) 0,1 : 1 bis 5:1 , besonders bevorzugt 0,2 : 1 bis 2 : 1. Um die Wasserdispergierbarkeit der Polyurethane zu erreichen, enthalten dieThe proportion of the diols (bi), based on the total amount of the diols (b), is preferably 10 to 100 mol% and the proportion of the monomers (b 2 ), based on the total amount of the diols (b), 0 to 90 mol% , The ratio of the diols (b1) to the monomers (b2) is particularly preferably 0.1: 1 to 5: 1, particularly preferably 0.2: 1 to 2: 1. In order to achieve the water dispersibility of the polyurethanes, they contain
Polyurethane von den Komponenten (a), (b) und (d) verschiedene Monomere (c), die wenigstens eine Isocyanatgruppe oder wenigstens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppe und darüberhinaus wenigstens eine hydrophile Gruppe oder eine Gruppe, die sich in eine hydrophile Gruppe überführen lässt, tragen, alsPolyurethanes from components (a), (b) and (d) different monomers (c) which have at least one isocyanate group or at least one group which is reactive towards isocyanate groups and moreover at least one hydrophilic group or a group which can be converted into a hydrophilic group , wear as
Aufbaukomponente. Im folgenden Text wird der Begriff "hydrophile Gruppen oder potentiell hydrophile Gruppen" mit "(potentiell) hydrophile Gruppen" abgekürzt. DieBuilding component. In the following text, the term "hydrophilic groups or potentially hydrophilic groups" is abbreviated to "(potentially) hydrophilic groups". The
(potentiell) hydrophilen Gruppen reagieren mit Isocyanaten wesentlich langsamer als die funktioneilen Gruppen der Monomere, die zum Aufbau der Polymerhauptkette dienen.(Potentially) hydrophilic groups react with isocyanates much more slowly than the functional groups of the monomers, which serve to build up the main polymer chain.
Der Anteil der Komponenten mit (potentiell) hydrophilen Gruppen an der Gesamtmenge der Komponenten (a), (b), (c), (d) und (e) wird im allgemeinen so bemessen, dass die Molmenge der (potentiell) hydrophilen Gruppen, bezogen auf die Gewichtsmenge aller Monomere (a) bis (e), 30 bis 1000, bevorzugt 50 bis 500 und besonders bevorzugt 80 bis 300 mmol/kg beträgt.The proportion of components with (potentially) hydrophilic groups in the total amount of components (a), (b), (c), (d) and (e) is generally such that the molar amount of the (potentially) hydrophilic groups, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e), 30 to 1000, preferably 50 to 500 and particularly preferably 80 to 300 mmol / kg.
Bei den (potentiell) hydrophilen Gruppen kann es sich um nichtionische oder bevorzugt um (potentiell) ionische hydrophile Gruppen handeln.The (potentially) hydrophilic groups can be nonionic or preferably (potentially) ionic hydrophilic groups.
Als nichtionische hydrophile Gruppen kommen insbesondere Polyethylenglycolether aus vorzugsweise 5 bis 100, bevorzugt 10 bis 80 Ethylenoxid-Wiederholungseinheiten, in Betracht. Der Gehalt an Polyethylenoxid-Einheiten beträgt im allgemeinen 0 bis 10, bevorzugt 0 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Gewichtsmenge aller Monomere (a) bis (e).Particularly suitable nonionic hydrophilic groups are polyethylene glycol ethers composed of preferably 5 to 100, preferably 10 to 80, repeating ethylene oxide units. The content of polyethylene oxide units is generally 0 to 10, preferably 0 to 6% by weight, based on the amount by weight of all monomers (a) to (e).
Bevorzugte Monomere mit nichtionischen hydrophilen Gruppen sind Polyethylenoxiddiole mit mindestens 20 Gew.-% Ethylenoxid, Polyethylenoxidmonoole sowie die Reaktionsprodukte aus einem Polyethylenglykol und einem Diisocyanat, die eine endständig veretherten Polyethylenglykolrest tragen. Derartige Diisocyanate sowie Verfahren zu deren Herstellung sind in den Patentschriften US-A 3 905 929 und US-A 3 920 598 angegeben.Preferred monomers with nonionic hydrophilic groups are polyethylene oxide diols with at least 20% by weight of ethylene oxide, polyethylene oxide monools and the reaction products of a polyethylene glycol and a diisocyanate which carry a terminally etherified polyethylene glycol residue. Such diisocyanates and processes for their preparation are specified in US Pat. Nos. 3,905,929 and 3,920,598.
Ionische hydrophile Gruppen sind vor allem anionische Gruppen wie die Sulfonat-, die Carboxylat- und die Phosphatgruppe in Form ihrer Alkalimetall- oder Ammoniumsalze sowie kationische Gruppen wie Ammonium-Gruppen, insbesondere protonierte tertiäre Aminogruppen oder quartäre Ammoniumgruppen.Ionic hydrophilic groups are above all anionic groups such as the sulfonate, carboxylate and phosphate groups in the form of their alkali metal or ammonium salts, and also cationic groups such as ammonium groups, in particular protonated tertiary amino groups or quaternary ammonium groups.
Potentiell ionische hydrophile Gruppen sind vor allem solche, die sich durch einfache Neutralisations-, Hydrolyse- oder Quaternisierungsreaktionen in die oben genannten ionischen hydrophilen Gruppen überführen lassen, also z.B. Carbonsäuregruppen oder tertiäre Aminogruppen.Potentially ionic hydrophilic groups are primarily those which can be converted into the abovementioned by simple neutralization, hydrolysis or quaternization reactions ionic hydrophilic groups, for example carboxylic acid groups or tertiary amino groups.
(Potentiell) ionische Monomere (c) sind z.B. in Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, S.311 -313 und beispielsweise in der DE-A 1 495 745 ausführlich beschrieben.(Potentially) ionic monomers (c) are e.g. described in detail in Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition, volume 19, pages 311-313 and, for example, in DE-A 1 495 745.
Als (potentiell) kationische Monomere (c) sind vor allem Monomere mit tertiären Aminogruppen von besonderer praktischer Bedeutung, beispielsweise: Tris- (hydroxyalkyl)-amine, N,N'-Bis(hydroxyalkyl)-alkylamine, N-Hydroxyalkyl-dialkylamine, Tris-(aminoalkyl)-amine, N,N'-Bis(aminoalkyI)-alkylamine, N-Aminoalkyl-dialkylamine, wobei die Alkylreste und Alkandiyl-Einheiten dieser tertiären Amine unabhängig voneinander aus 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bestehen. Weiterhin kommen tertiäre Stickstoffatome aufweisende Polyether mit vorzugsweise zwei endständigen Hydroxylgruppen, wie sie z.B. durch Alkoxylierung von zwei an Aminstickstoff gebundene Wasserstoffatome aufweisende Amine, z.B. Methylamin, Anilin oder N,N'- Dimethylhydrazin, in an sich üblicher Weise zugänglich sind, in Betracht. Derartige Polyether weisen im allgemeinen ein zwischen 500 und 6000 g/mol liegendes Molgewicht auf.As (potentially) cationic monomers (c), especially monomers with tertiary amino groups are of particular practical importance, for example: tris (hydroxyalkyl) amines, N, N'-bis (hydroxyalkyl) alkylamines, N-hydroxyalkyl dialkylamines, tris - (Aminoalkyl) amines, N, N'-bis (aminoalkyl) alkylamines, N-aminoalkyl dialkylamines, the alkyl radicals and alkanediyl units of these tertiary amines independently of one another consisting of 1 to 6 carbon atoms. Furthermore, polyethers containing tertiary nitrogen atoms come with preferably two terminal hydroxyl groups, such as those e.g. by alkoxylation of two amines containing hydrogen atoms bonded to amine nitrogen, e.g. Methylamine, aniline or N, N'-dimethylhydrazine, which are accessible in a conventional manner, into consideration. Such polyethers generally have a molecular weight between 500 and 6000 g / mol.
Diese tertiären Amine werden entweder mit Säuren, bevorzugt starken Mineralsäuren wie Phosphorsäure, Schwefelsäure, Halogenwasserstoffsäuren oder starken organischen Säuren oder durch Umsetzung mit geeigneten Quatemisierungsmitteln wie C bis C6-Alkylhalogeniden oder Benzylhalogeniden, z.B. Bromiden oder Chloriden, in die Ammoniumsalze überführt.These tertiary amines are converted into the ammonium salts either with acids, preferably strong mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrohalic acids or strong organic acids or by reaction with suitable quaternizing agents such as C to C 6 alkyl halides or benzyl halides, for example bromides or chlorides.
Als Monomere mit (potentiell) anionischen Gruppen kommen üblicherweise aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder aromatische Carbonsäuren und Sulfonsäuren in Betracht, die mindestens eine alkoholische Hydroxylgruppe oder mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe tragen. Bevorzugt sindSuitable monomers with (potentially) anionic groups are usually aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic carboxylic acids and sulfonic acids which carry at least one alcoholic hydroxyl group or at least one primary or secondary amino group. Are preferred
Dihydroxyalkylcarbonsäuren, vor allem mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie sie auch in der US-A 3 412 054 beschrieben sind. Insbesondere sind Verbindungen der allgemeinen Formel (c-i)Dihydroxyalkyl carboxylic acids, especially those with 3 to 10 carbon atoms, as are also described in US Pat. No. 3,412,054. In particular, compounds of the general formula (c-i)
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
in welcher R1 und R2 für eine C bis C4-Alkandiyl-(Einheit) und R3 für eine C bis C - Alkyl-(Einheit) steht und vor allem Dimethylolpropionsäure (DMPA) bevorzugt. Weiterhin eignen sich entsprechende Dihydroxysulfonsäuren und Dihydroxyphosphonsäuren wie 2,3-Dihydroxypropanphosphonsäure.in which R 1 and R 2 is a C to C 4 alkanediyl (unit) and R 3 is a C to C alkyl (unit) and especially dimethylolpropionic acid (DMPA) is preferred. Corresponding dihydroxysulfonic acids and dihydroxyphosphonic acids such as 2,3-dihydroxypropanephosphonic acid are also suitable.
Ansonsten geeignet sind Dihydroxylverbindungen mit einem Molekulargewicht über 500 bis 10000 g/mol mit mindestens 2 Carboxylatgruppen, die aus der DE-A 3 911 827 bekannt sind. Sie sind durch Umsetzung von Dihydroxylverbindungen mit Tetracarbonsäuredianhydriden wie Pyromellitsäuredianhydrid oder Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid im Molverhältnis 2 : 1 bis 1 ,05 : 1 in einer Polyadditionsreaktion erhältlich. Als Dihydroxylverbindungen sind insbesondere die als Kettenverlängerer aufgeführten Monomere (b2) sowie die Diole (b1 ) geeignet.Otherwise suitable are dihydroxyl compounds with a molecular weight above 500 to 10,000 g / mol with at least 2 carboxylate groups, which are known from DE-A 3 911 827. They can be obtained by reacting dihydroxyl compounds with tetracarboxylic dianhydrides such as pyromellitic dianhydride or cyclopentantetracarboxylic dianhydride in a molar ratio of 2: 1 to 1.05: 1 in a polyaddition reaction. Particularly suitable dihydroxyl compounds are the monomers (b2) listed as chain extenders and the diols (b1).
Als Monomere (c) mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen kommen Aminocarbonsäuren wie Lysin, ß-Alanin oder die in der DE-A 2034479 genannten Addukte von aliphatischen diprimären Diaminen an a,ß-ungesättigte Carbon- oder Sulfonsäuren in Betracht.Suitable monomers (c) with amino groups reactive towards isocyanates are aminocarboxylic acids such as lysine, ß-alanine or the adducts of aliphatic diprimeric diamines with a, ß-unsaturated carboxylic or sulfonic acids mentioned in DE-A 2034479.
Solche Verbindungen gehorchen beispielsweise der Formel (c2) H2N-R4-NH-R5-X (c2)Such compounds obey, for example, the formula (c 2 ) H 2 NR 4 -NH-R 5 -X (c 2 )
in derin the
R4 und R5 unabhängig voneinander für eine d- bis C6-Alkandiyl-Einheit, bevorzugt EthylenR 4 and R 5 independently of one another for ad- to C 6 -alkanediyl unit, preferably ethylene
und X für COOH oder SO3H stehen.and X represents COOH or SO 3 H.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel (c2) sind die N-(2-Aminoethyl)-2- aminoethancarbonsäure sowie die N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure bzw. die entsprechenden Alkalisalze, wobei Na als Gegenion besonders bevorzugt ist.Particularly preferred compounds of the formula (c 2 ) are the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethane carboxylic acid and the N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid or the corresponding alkali metal salts, Na being a particularly preferred counterion.
Weiterhin besonders bevorzugt sind die Addukte der oben genannten aliphatischen diprimären Diamine an 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, wie sie z.B. in der DE-B 1 954090 beschrieben sind.Also particularly preferred are the adducts of the abovementioned aliphatic diprimeric diamines with 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, such as those e.g. are described in DE-B 1 954090.
Sofern Monomere mit potentiell ionischen Gruppen eingesetzt werden, kann deren Überführung in die ionische Form vor, während, jedoch vorzugsweise nach der Isocyanat-Polyaddition erfolgen, da sich die ionischen Monomeren in der Reaktionsmischung häufig nur schwer lösen. Besonders bevorzugt liegen die Sulfonat- oder Carboxylatgruppen in Form ihrer Salze mit einem Alkaliion oder einemIf monomers with potentially ionic groups are used, they can be converted into the ionic form before, during, but preferably after the isocyanate polyaddition, since the ionic monomers are often difficult to dissolve in the reaction mixture. The sulfonate or carboxylate groups in the form of their salts with an alkali ion or a
Ammoniumion als Gegenion vor.Ammonium ion as counter ion.
Die Monomere (d), die von den Monomeren (a) bis (c) verschieden sind und welche gegebenenfalls auch Bestandteile des Polyurethans sind, dienen im allgemeinen der Vernetzung oder der Kettenverlängerung. Es sind im allgemeinen mehr als zweiwertige nicht-phenolische Alkohole, Amine mit 2 oder mehr primären und/oder sekundären Aminogruppen sowie Verbindungen, die neben einer oder mehreren alkoholischen Hydroxylgruppen eine oder mehrere primäre und/oder sekundäre Aminogruppen tragen.The monomers (d), which differ from the monomers (a) to (c) and which may also be constituents of the polyurethane, are generally used for crosslinking or chain extension. They are generally more than dihydric non-phenolic alcohols, amines with 2 or more primary and / or secondary amino groups and compounds which, in addition to one or more alcoholic hydroxyl groups, carry one or more primary and / or secondary amino groups.
Alkohole mit einer höheren Wertigkeit als 2, die zur Einstellung eines gewissen Verzweigungs- oder Vernetzungsgrades dienen können, sind z.B. Trimethylolpropan, Glycerin oder Zucker.Alcohols with a higher valence than 2, which can serve to set a certain degree of branching or crosslinking, are e.g. Trimethylolpropane, glycerin or sugar.
Ferner kommen Monoalkohole in Betracht, die neben der Hydroxyl-Gruppe eine weitere gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe tragen wie Monoalkohole mit einer oder mehreren primären und/oder sekundären Aminogruppen, z.B. Monoethanolamin.Also suitable are monoalcohols which, in addition to the hydroxyl group, carry another isocyanate-reactive group, such as monoalcohols having one or more primary and / or secondary amino groups, e.g. Monoethanolamine.
Polyamine mit 2 oder mehr primären und/oder sekundären Aminogruppen werden vor allem dann eingesetzt, wenn die Kettenverlängerung bzw. Vernetzung in Gegenwart von Wasser stattfinden soll, da Amine in der Regel schneller als Alkohole oder Wasser mit Isocyanaten reagieren. Das ist häufig dann erforderlich, wenn wässerige Dispersionen von vernetzten Polyurethanen oder Polyurethanen mit hohem Molgewicht gewünscht werden. In solchen Fällen geht man so vor, daß man Prepolymere mitPolyamines with 2 or more primary and / or secondary amino groups are used above all if the chain extension or crosslinking is to take place in the presence of water, since amines generally react with isocyanates faster than alcohols or water. This is often necessary when aqueous dispersions of cross-linked polyurethanes or high molecular weight polyurethanes are desired. In such cases, the procedure is to use prepolymers
Isocyanatgruppen herstellt, diese rasch in Wasser dispergiert und anschließend durch Zugabe von Verbindungen mit mehreren gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen kettenverlängert oder vernetzt.Produces isocyanate groups, disperses them rapidly in water and then chain-lengthens or cross-links by adding compounds with several isocyanate-reactive amino groups.
Hierzu geeignete Amine sind im allgemeinen polyfunktionelle Amine desSuitable amines are generally polyfunctional amines of
Molgewichtsbereiches von 32 bis 500 g/mol, vorzugsweise von 60 bis 300 g/mol, welche mindestens zwei Aminogruppen, ausgewählt aus der Gruppe der primären und sekundären Aminogruppen, enthalten. Beispiele hierfür sind Diamine wie Diaminoethan, Diaminopropane, Diaminobutane, Diaminohexane, Piperazin, 2,5- Dimethylpiperazin, Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexan (Isophorondiamin, IPDA), 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, 1 ,4-Diaminocyclohexan, Aminoethylethanolamin, Hydrazin, Hydrazinhydrat oder Triamine wie Diethylentriamin oder 1 ,8-Diamino-4-aminomethyloctan. Die Amine können auch in blockierter Form, z.B. in Form der entsprechenden KetimineMolecular weight range from 32 to 500 g / mol, preferably from 60 to 300 g / mol, which contain at least two amino groups selected from the group of primary and secondary amino groups. Examples include diamines such as diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminohexane, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexane (isophorone diamine, IPDA), 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 1 , 4-diaminocyclohexane, aminoethylethanolamine, hydrazine, hydrazine hydrate or triamines such as diethylenetriamine or 1, 8-diamino-4-aminomethyloctane. The amines can also be in blocked form, for example in the form of the corresponding ketimines
(siehe z.B. CA-A 1 129 128), Ketazine (vgl. z.B. die US-A 4269 748) oder Aminsalze(see e.g. CA-A 1 129 128), ketazines (see e.g. US-A 4269 748) or amine salts
(s. US-A 4292226) eingesetzt werden. Auch Oxazolidine, wie sie beispielsweise in der US-A 4 192937 verwendet werden, stellen verkappte Polyamine dar, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane zur Kettenverlängerung der(see US-A 4292226) are used. Oxazolidines, as are used, for example, in US Pat. No. 4,192,937, are blocked polyamines which are used for the chain extension of the polyurethanes according to the invention
Prepolymeren eingesetzt werden können. Bei der Verwendung derartiger verkappterPrepolymers can be used. When using such capped
Polyamine werden diese im allgemeinen mit den Prepolymeren in Abwesenheit vonPolyamines are generally used with the prepolymers in the absence of
Wasser vermischt und diese Mischung anschließend mit dem Dispersionswasser oder einem Teil des Dispersionswassers vermischt, so daß hydrolytisch die entsprechenden Polyamine freigesetzt werden.Water mixed and this mixture then mixed with the dispersion water or part of the dispersion water so that the corresponding polyamines are released hydrolytically.
Bevorzugt werden Gemische von Di- und Triaminen verwendet, besonders bevorzugt Gemische von Isophorondiamin (IPDA) und Diethylentriamin (DETA).Mixtures of di- and triamines are preferably used, particularly preferably mixtures of isophoronediamine (IPDA) and diethylenetriamine (DETA).
Die Polyurethane enthalten bevorzugt 1 bis 30, besonders bevorzugt 4 bis 25 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (b) und (d) eines Polyamins mit mindestens 2 gegenüber Isocyanaten reaktiven Aminogruppen als Monomere (d).The polyurethanes preferably contain 1 to 30, particularly preferably 4 to 25 mol%, based on the total amount of components (b) and (d) of a polyamine with at least 2 amino groups reactive towards isocyanates as monomers (d).
Für den gleichen Zweck können auch als Monomere (d) höher als zweiwertige Isocyanate eingesetzt werden. Handelsübliche Verbindungen sind beispielsweise das Isocyanurat oder das Biuret des Hexamethylendiisocyanats.For the same purpose, higher than divalent isocyanates can also be used as monomers (d). Commercially available compounds are, for example, the isocyanurate or the biuret of hexamethylene diisocyanate.
Monomere (e), die gegebenenfalls mitverwendet werden, sind Monoisocyanate, Monoalkohole und monoprimäre und -sekundäre Amine. Im allgemeinen beträgt ihr Anteil maximal 10 mol-%, bezogen auf die gesamte Molmenge der Monomere. Diese monofunktionellen Verbindungen tragen üblicherweise weitere funktionelle Gruppen wie olefinische Gruppen oder Carbonylgruppen und dienen zur Einführung von funktionellen Gruppen in das Polyurethan, die die Dispergierung bzw. die Vernetzung oder weitere polymeranaloge Umsetzung des Polyurethans ermöglichen. In Betracht kommen hierfür Monomere wie lsopropenyl-a,a-dimethylbenzylisocyanat (TMI) und Ester von Acryl- oder Methacrylsäure wie Hydroxyethylacrylat oder Hydroxyethylmethacrylat.Monomers (e) which may be used are monoisocyanates, monoalcohols and monoprimary and secondary amines. In general, their proportion is at most 10 mol%, based on the total molar amount of the monomers. These monofunctional compounds usually carry further functional groups such as olefinic groups or carbonyl groups and are used to introduce functional groups into the polyurethane which enable the polyurethane to be dispersed or crosslinked or further polymer-analogously converted. Monomers such as isopropenyl-a, a-dimethylbenzyl isocyanate (TMI) and esters of acrylic or methacrylic acid such as hydroxyethyl acrylate or hydroxyethyl methacrylate are suitable for this.
Überzüge mit einem besonders guten Eigenschaftsprofil erhält man vor allem dann, wenn als Monomere (a) im wesentlichen nur aliphatische Diisocyanate, cycloaliphatische Diisocyanate oder araliphatische Diisocyanate eingesetzt werden.Coatings with a particularly good property profile are obtained above all if essentially only aliphatic diisocyanates, cycloaliphatic diisocyanates or araliphatic diisocyanates are used as monomers (a).
Diese Monomerkombination wird in hervorragender Weise ergänzt als Komponente (c) durch Diaminosulfonsäure-Alkali-Salze; ganz besonders durch die N-(2-Aminoethyl)-2- aminoethansulfonsäure bzw. ihre entsprechenden Alkalisalze, wobei das Na-Salz am besten geeignet ist, und eine Mischung von DETA/IPDA als Komponente (d).This monomer combination is excellently supplemented as component (c) by diaminosulfonic acid alkali salts; especially through the N- (2-aminoethyl) -2- aminoethanesulfonic acid or its corresponding alkali salts, the Na salt being the most suitable, and a mixture of DETA / IPDA as component (d).
Auf dem Gebiet der Polyurethanchemie ist allgemein bekannt, wie das Molekulargewicht der Polyurethane durch Wahl der Anteile der miteinander reaktiven Monomere sowie des arithmetischen Mittels der Zahl der reaktiven funktionellen Gruppen pro Molekül eingestellt werden kann.It is generally known in the field of polyurethane chemistry how the molecular weight of the polyurethanes can be adjusted by choosing the proportions of the monomers reactive with one another and the arithmetic mean of the number of reactive functional groups per molecule.
Normalerweise werden die Komponenten (a) bis (e) sowie ihre jeweiligen Molmengen so gewählt, dass das Verhältnis A : B mitComponents (a) to (e) and their respective molar amounts are normally chosen so that the ratio A: B with
A der Molmenge an Isocyanatgruppen undA is the molar amount of isocyanate groups and
B der Summe aus der Molmenge der Hydroxylgruppen und der Molmenge der funktionellen Gruppen, die mit Isocyanaten in einer Additionsreaktion reagieren könnenB the sum of the molar amount of the hydroxyl groups and the molar amount of the functional groups which can react with isocyanates in an addition reaction
0,5 : 1 bis 2 : 1 , bevorzugt 0,8 : 1 bis 1 ,5, besonders bevorzugt 0,9 : 1 bis 1 ,2 : 1 beträgt. Ganz besonders bevorzugt liegt das Verhältnis A : B möglichst nahe an 1 : 1.0.5: 1 to 2: 1, preferably 0.8: 1 to 1.5, particularly preferably 0.9: 1 to 1.2: 1. The ratio A: B is very particularly preferably as close as possible to 1: 1.
Die eingesetzten Monomere (a) bis (e) tragen im Mittel üblicherweise 1 ,5 bis 2,5, bevorzugt 1 ,9 bis 2,1 , besonders bevorzugt 2,0 Isocyanatgruppen bzw. funktioneile Gruppen, die mit Isocyanaten in einer Additionsreaktion reagieren können.The monomers (a) to (e) used usually carry an average of 1.5 to 2.5, preferably 1.9 to 2.1, particularly preferably 2.0 isocyanate groups or functional groups which can react with isocyanates in an addition reaction ,
Die Polyaddition der Komponenten (a) bis (e) zur Herstellung des Polyurethans erfolgt vorzugsweise bei Reaktionstemperaturen von bis zu 180°C, bevorzugt bis zu 150°C unter Normaldruck oder unter autogenem Druck.The polyaddition of components (a) to (e) to produce the polyurethane is preferably carried out at reaction temperatures of up to 180 ° C., preferably up to 150 ° C. under normal pressure or under autogenous pressure.
Die Herstellung von Polyurethanen, bzw. von wässrigen Polyurethandispersionen ist dem Fachmann bekannt.The production of polyurethanes or of aqueous polyurethane dispersions is known to the person skilled in the art.
Als weitere Bindemittel, die gegebenenfalls im Gemisch mit Polyurethanen verwendet werden, kommen durch radikalische Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) erhältliche Polymere in Betracht.Polymers obtainable by radical polymerization of ethylenically unsaturated compounds (monomers) are suitable as further binders, which may be used in a mixture with polyurethanes.
Derartige Polymere bestehen vorzugsweise zu mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-% aus sogenannten Hauptmonomeren. Die Hauptmonomeren sind ausgewählt aus CrC2o-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestem von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C- Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethem von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C- Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren.Such polymers preferably consist of at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, of so-called main monomers. The main monomers are selected from CrC 2 o-alkyl (meth) acrylates, vinyl esters of carboxylic acids containing up to 20 C atoms, vinyl aromatics with up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers containing 1 to 10 C atoms Alcohols, aliphatic hydrocarbons with 2 to 8 carbon atoms and one or two double bonds or mixtures of these monomers.
Zu nennen sind z.B. (Meth)acrylsäurealkylester mit einem CrC10-Alkylrest, wie Methyl- methacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.Examples include (meth) acrylic acid alkyl esters with a CrC 10 alkyl radical, such as methyl methacrylate, methyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet.Mixtures of the (meth) acrylic acid alkyl esters are also particularly suitable.
Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z.B. Vinyllaurat, -stearat, Vinylpropionat, Versaticsäurevinylester und Vinylacetat.Vinyl esters of carboxylic acids with 1 to 20 C atoms are e.g. Vinyl laurate, stearate, vinyl propionate, vinyl versatic acid and vinyl acetate.
Als vinylaromatische Verbindungen kommen Vinyltoluol, a- und p-Methylstyrol, a-Butyl- styrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril.Suitable vinylaromatic compounds are vinyltoluene, a- and p-methylstyrene, a-butylstyrene, 4-n-butylstyrene, 4-n-decylstyrene and preferably styrene. Examples of nitriles are acrylonitrile and methacrylonitrile.
Die Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid.The vinyl halides are chlorine, fluorine or bromine-substituted ethylenically unsaturated compounds, preferably vinyl chloride and vinylidene chloride.
Als Vinylether zu nennen sind z.B. Vinylmethylether oder Vinylisobutylether. Bevorzugt wird Vinylether von 1 bis 4 C-Atome enthaltenden Alkoholen.Examples of vinyl ethers include Vinyl methyl ether or vinyl isobutyl ether. Vinyl ethers of alcohols containing 1 to 4 carbon atoms are preferred.
Als Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei olefinischenAs hydrocarbons with 2 to 8 carbon atoms and one or two olefinic
Doppelbindungen seien Ethylen, Propylen, Butadien, Isopren und Chloropren genannt.Double bonds include ethylene, propylene, butadiene, isoprene and chloroprene.
Als Hauptmonomere bevorzugt sind die C bis Cio-Alkylacrylate und -methacrylate, insbesondere C bis C8-Alkylacrylate und -methacrylate und Vinylaromaten, insbe- sondere Styrol und deren Mischungen.Preferred main monomers are the C to CIO alkyl acrylates and methacrylates, in particular C to C 8 alkyl acrylates and methacrylates and vinyl aromatics, in particular styrene and mixtures thereof.
Ganz besonders bevorzugt sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Hexylacrylat, Octylacrylat und 2-Etyhlhexylacrylat, Styrol sowie Mischungen dieser Monomere.Methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, octyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate, styrene and mixtures of these monomers are very particularly preferred.
Neben den Hauptmonomeren kann das Polymer weitere Monomere enthalten, z.B. Monomere mit Carbonsäure, Sulfonsäure oder Phosphonsäuregruppen. Bevorzugt sind Carbonsäuregruppen. Genannt seien z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itacon- säure, Maleinsäure oder Fumarsäure. Weitere Monomere sind z.B. auch Hydroxylgruppen enthaltende Monomere, insbesondere CrC 0-Hydroxyalkyl(meth)acrylate, (Meth)acrylamid.In addition to the main monomers, the polymer can contain further monomers, for example monomers with carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups. Carboxylic acid groups are preferred. Examples include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid or fumaric acid. Further monomers are, for example, monomers containing hydroxyl groups, in particular CrC 0 -hydroxyalkyl (meth) acrylates, (meth) acrylamide.
Als weitere Monomere seien darüber hinaus Phenyloxyethylglykolmono-(meth-)acrylat, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Amino- (meth-)acrylate wie 2-Aminoethyl-(meth-) acrylat genannt.Phenyloxyethyl glycol mono (meth) acrylate, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, amino (meth) acrylates such as 2-aminoethyl (meth) acrylate may also be mentioned as further monomers.
Als weitere Monomere seien auch vernetzende Monomere genannt.Crosslinking monomers may also be mentioned as further monomers.
Besonders bevorzugt besteht das Polymer zu mindestens 40 Gew.-%, insbesondere mindestens 60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-% aus Cι-C20-, insbesondere Cι-C10Alkyl(me-h)acrylaten.The polymer particularly preferably consists of at least 40% by weight, in particular at least 60% by weight and very particularly preferably at least 80% by weight, of C 1 -C 20 -, in particular C 1 -C 10 alkyl (me-h) acrylates ,
Die Herstellung der Polymere erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform durch Emulsionspolymerisation, es handelt sich daher um ein Emulsionspolymerisat.In a preferred embodiment, the polymers are prepared by emulsion polymerization, so it is an emulsion polymer.
Die Herstellung kann jedoch z.B. auch durch Lösungspolymerisation und anschließende Dispergierung in Wasser erfolgen.However, the manufacture can e.g. also by solution polymerization and subsequent dispersion in water.
Zusammenfassend handelt es sich bei dem Klebstoff vorzugsweise um einen wässrigen Klebstoff. Das polymere Bindemittel liegt dazu vorzugsweise in Form einer wässrigen Dispersion vor. Weitere Zusatzstoffe können in einfacher Weise zur wässrigen Dispersion des polymeren Bindemittels gegeben werden.In summary, the adhesive is preferably an aqueous adhesive. For this purpose, the polymeric binder is preferably in the form of an aqueous dispersion. Further additives can easily be added to the aqueous dispersion of the polymeric binder.
Als weitere Zusatzstoffe kommen z.B. Füllstoffe, Verdicker, Entschäumer etc. in Betracht.Other additives include Fillers, thickeners, defoamers etc. into consideration.
In Betracht kommen insbesondere auch Vernetzer, wie Verbindungen mit Carbodi- imidgruppen, Isocyantgruppen oder Aziridingruppen.Crosslinkers, such as compounds with carbodimide groups, isocyanate groups or aziridine groups, are also particularly suitable.
Die Vernetzer können auch an Polymere, z.B. die vorstehenden polymeren Bindemittel, gebunden sein.The crosslinkers can also be attached to polymers, e.g. the above polymeric binders.
Verbindungen mit Carbodiimidgruppne sind als Vernetzer bevorzugt, da wässrige Dispersionen, welche derartige Verbindungen enthalten, lagerstabil sind; weiterhin können getrocknete Klebstoff beschichtungen noch nach mehreren Wochen, z.B. nach mehr als 4 oder mehr als 8 Wochen mit unverändert hoher Festigkeit verklebt werden.Compounds with carbodiimide groups are preferred as crosslinking agents, since aqueous dispersions which contain such compounds are stable on storage; Furthermore, dried adhesive coatings can still be used after several weeks, e.g. after more than 4 or more than 8 weeks are glued with unchanged high strength.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie mit Klebstoff beschichtet. Die Beschichtung kann nach üblichen Auftragsverfahren erfolgen. Nach der Beschichtung erfolgt eine Trocknung, vorzugsweise bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis zu 80°C, um Wasser oder sonstige Lösemittel zu entfernen.According to the method according to the invention, the substrate with the lower surface energy is coated with adhesive. The coating can be made according to usual Order process take place. After coating, drying is carried out, preferably at room temperature or at temperatures up to 80 ° C., in order to remove water or other solvents.
Gegebenenfalls kann der Klebstoffauftrag auch beidseitig auf beide Substrate erfolgen. Vorzugsweise wird nur das Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie beschichtet.If necessary, the adhesive can also be applied to both substrates on both sides. Preferably, only the substrate with the lower surface energy is coated.
Die aufgebrachte Klebstoffmenge beträgt vorzugsweise 0,5 bis 100 g/m2, besonders bevorzugt 2 bis 80 g/m2, ganz besonders bevorzugt 10 bis 70 g/m2.The amount of adhesive applied is preferably 0.5 to 100 g / m 2 , particularly preferably 2 to 80 g / m 2 , very particularly preferably 10 to 70 g / m 2 .
Bei Verwendung von Klebstoffen mit Carbodiimiden als Vernetzer können die beschichteten und getrockneten Substrate gelagert werden. Sind die Substrate flexibel, können sie auf Trommeln aufgewickelt werden.When using adhesives with carbodiimides as crosslinkers, the coated and dried substrates can be stored. If the substrates are flexible, they can be wound on drums.
Zur Verklebung mit dem Substrat mit der höheren Oberflachenenergie werden die zu verklebenden Teile zusammengefügt. Die Temperatur in der Klebstoffschicht beträgt vorzugsweise 20 bis 200°C, besonders bevorzugt 30 bis 180°C. Geeigneterweise kann dazu das beschichtete flexible Substrat auf entsprechende Temperaturen erwärmt werden.To glue to the substrate with the higher surface energy, the parts to be glued are put together. The temperature in the adhesive layer is preferably 20 to 200 ° C, particularly preferably 30 to 180 ° C. For this purpose, the coated flexible substrate can suitably be heated to appropriate temperatures.
Die Verklebung erfolgt vorzugsweise unter Druck, dazu können z.B. die zu verklebenden Teile mit einem Druck von 0,05 bis 5 N/mm2 zusammengepresst werden.The bonding is preferably carried out under pressure, for example the parts to be bonded can be pressed together with a pressure of 0.05 to 5 N / mm 2 .
Die erhaltenen Verbünde zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit auch bei erhöhten Temperaturen (Wärmestandfestigkeit) oder unter sich stark ändernden Klimabedingungen (Klimabeständigkeit) aus. Gegenüber einem Verfahren, bei dem nur das Substrat mit der höheren Oberflachenenergie beschichtet wird, ist die erreichte Festigkeit deutlich höher. The composites obtained are characterized by high mechanical strength even at elevated temperatures (heat resistance) or under rapidly changing climatic conditions (climatic resistance). Compared to a method in which only the substrate with the higher surface energy is coated, the strength achieved is significantly higher.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Verklebung von Substraten mit unterschiedlicher Oberflachenenergie, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Verklebung verwendete Kleb- stoff zu mindestens 15 Gew.-% aus einem Polyurethan besteht (Wasser oder sonstige organische Lösemittel mit einem Siedepunkt unter 150°C bei 1 bar nicht mitberechnet), der Klebstoff auf das Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie aufgebracht wird und das erhaltene, mit Klebstoff beschichtete Substrat mit dem Substrat mit der höheren Oberflachenenergie verklebt wird.1. A method for bonding substrates with different surface energies, characterized in that the adhesive used for the bonding consists of at least 15% by weight of a polyurethane (water or other organic solvents with a boiling point below 150 ° C. at 1 bar not calculated), the adhesive is applied to the substrate with the lower surface energy and the resulting adhesive-coated substrate is bonded to the substrate with the higher surface energy.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan zu mindestens 60 Gew.-% aus Diisocyanaten, Polyetherdiolen und/oder Poly- esterdiolen aufgebaut ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the polyurethane is composed of at least 60 wt .-% of diisocyanates, polyether diols and / or polyester diols.
3. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan einen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt im Bereich von -50 bis 150°C hat.3. The method according to claim 3, characterized in that the polyurethane has a melting point or softening point in the range of -50 to 150 ° C.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff einen Vernetzer für das Polyurethan enthält oder das Polyurethan selbstvernetzend ist4. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the adhesive contains a crosslinker for the polyurethane or the polyurethane is self-crosslinking
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Vernetzer um Verbindungen mit Isocyanatgruppen oder Carbodiimidgruppen handelt oder, im Falle des selbstvernetzenden Polyurethans, Isocyanatgruppen oder Carbodiimidgruppen an das Polyurethan gebunden sind.5. The method according to claim 4, characterized in that the crosslinker is compounds having isocyanate groups or carbodiimide groups or, in the case of the self-crosslinking polyurethane, isocyanate groups or carbodiimide groups are bound to the polyurethane.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Vernetzer um Verbindungen mit Carbodiimidgruppen handelt oder, im Falle des selbstvernetzenden Polyurethan, Carbodiimidgruppen an das Polyurethan ge- bunden sind.6. The method according to claim 5, characterized in that the crosslinker is a compound having carbodiimide groups or, in the case of the self-crosslinking polyurethane, carbodiimide groups are bound to the polyurethane.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des mit Klebstoff beschichteten Substrats ein wässriger Klebstoff verwendet wird und das Polyurethan in Form einer wässrigen Dispersionen vor- liegt7. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that an aqueous adhesive is used to produce the substrate coated with adhesive and the polyurethane is in the form of an aqueous dispersion
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zu verklebenden Substraten um Substrate aus Holz oder Kunststoff handelt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is substrates made of wood or plastic in the substrates to be bonded.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat mit der niedrigen Oberflachenenergie um eine Polymerfolie handelt9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the substrate with the low surface energy is a polymer film
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat mit der höheren Oberflachenenergie um ein Substrat aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder Spänen handelt.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the substrate with the higher surface energy is a substrate made of natural or synthetic fibers or chips.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff auf das Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie aufgebracht wird, gegebenenfalls eine Trocknung zur Entfernung von Wasser oder organischen Lösemitteln erfolgt und die Klebstoffschicht bei der späteren Verklebung mit dem Substrat mit der höheren Oberflachenenergie auf Temperaturen von 20 bis 200°C erwärmt wird11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the adhesive is applied to the substrate with the lower surface energy, optionally drying to remove water or organic solvents and the adhesive layer in the subsequent bonding to the substrate with the higher surface energy is heated to temperatures of 20 to 200 ° C.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat mit der niedrigeren Oberflachenenergie um eine Polymerfolie handelt und diese Polymerfolie nach Beschichtung mit dem Klebstoff und nach gegebenenfalls erfolgter Trocknung aufgewickelt wird,12. The method according to claim 11, characterized in that the substrate with the lower surface energy is a polymer film and this polymer film is wound up after coating with the adhesive and after drying, if appropriate,
13. Substratverbunde erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12. 13. Substrate composites obtainable by a method according to one of claims 1 to 12.
PCT/EP2004/006889 2003-07-07 2004-06-25 Method for bonding substrates by using polyurethane adhesives WO2005003247A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003130749 DE10330749A1 (en) 2003-07-07 2003-07-07 Process for bonding substrates with polyurethane adhesives
DE10330749.4 2003-07-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005003247A1 true WO2005003247A1 (en) 2005-01-13

Family

ID=33546907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/006889 WO2005003247A1 (en) 2003-07-07 2004-06-25 Method for bonding substrates by using polyurethane adhesives

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10330749A1 (en)
WO (1) WO2005003247A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024083787A1 (en) 2022-10-18 2024-04-25 Basf Se Storage-stable coated particles and their preparation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970096B (en) 2008-03-11 2014-10-01 巴斯夫欧洲公司 Microcapsules having a radiation-induced or thermal release

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998012275A1 (en) * 1996-09-20 1998-03-26 Ppg Industries Ohio, Inc. Water-based vacuum forming laminating adhesive
DE10001777A1 (en) * 1999-02-03 2000-08-10 Basf Ag Heat activatable adhesive bonding dispersion useful for adhesive bonding of metals, wood, glass, plastics, containing polyurethane of carbodiimide structure gives adhesive bonded products of high shear strength and peeling off resistance
DE10000656A1 (en) * 2000-01-11 2001-07-12 Basf Ag New compatible hydrophilic compounds containing carbodiimide units and carboxyl or carboxylate groups are useful in increasing the molecular weight of aqueous polymer dispersions for use as adhesives or coatings

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998012275A1 (en) * 1996-09-20 1998-03-26 Ppg Industries Ohio, Inc. Water-based vacuum forming laminating adhesive
DE10001777A1 (en) * 1999-02-03 2000-08-10 Basf Ag Heat activatable adhesive bonding dispersion useful for adhesive bonding of metals, wood, glass, plastics, containing polyurethane of carbodiimide structure gives adhesive bonded products of high shear strength and peeling off resistance
DE10000656A1 (en) * 2000-01-11 2001-07-12 Basf Ag New compatible hydrophilic compounds containing carbodiimide units and carboxyl or carboxylate groups are useful in increasing the molecular weight of aqueous polymer dispersions for use as adhesives or coatings

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024083787A1 (en) 2022-10-18 2024-04-25 Basf Se Storage-stable coated particles and their preparation

Also Published As

Publication number Publication date
DE10330749A1 (en) 2005-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1979390B1 (en) Polyurethane adhesive comprising silane groups and carbodiimide groups
EP2044164B1 (en) Polyurethane adhesive with a silane compound as an additive
EP1002001B1 (en) Aqueous dispersions containing polyurethanes with carbodiimide groups
EP1000104B1 (en) Latent cross-linking aqueous dispersions containing a polyurethane
WO2003050156A1 (en) Aqueous polyurethane dispersions obtained by the use of caesium salts
WO2007128789A1 (en) Heat-activable polyurethane sheet
EP2691465B1 (en) Latent-reactive polyurethane dispersion with activatable crosslinking
EP1247825B1 (en) Latent cross-linkable aqueous dispersions comprising a polyurethane
DE10001777A1 (en) Heat activatable adhesive bonding dispersion useful for adhesive bonding of metals, wood, glass, plastics, containing polyurethane of carbodiimide structure gives adhesive bonded products of high shear strength and peeling off resistance
EP1831273B1 (en) Method for laminating using special cross-linked carbodiimide groups
WO2005005565A1 (en) Method for lamination using special polyurethane adhesives
EP1687353A1 (en) Laminating adhesives containing polyurethane and epoxide resin
EP0787751B1 (en) Aqueous polyurethane dispersions containing repeating units derived from alkenyl or alkyl substituted succinic acid
WO2005003247A1 (en) Method for bonding substrates by using polyurethane adhesives
EP1277772A2 (en) Aqueous dispersions for hydrolysis resistant coatings
EP1123335B1 (en) Latent cross-linking aqueous dispersions containing polyurethane
DE102010043486A1 (en) Binding flat, flexible substrates to non-flexible substrates, comprises applying an adhesive to flexible substrate and adhering flexible substrate coated with adhesive to non-flexible substrate, where adhesive contains carbodiimide groups
EP1701987B1 (en) Method for producing miniemulsion block polymers
DE19828251A1 (en) Latent crosslinking aqueous dispersion comprising carbodiimide containing polyurethane
DE10159606A1 (en) Packaging material containing a polyurethane dispersion
DE19816527A1 (en) Latent crosslinking aqueous dispersion comprising carbodiimide containing polyurethane
WO2010009993A1 (en) Polyurethane dispersion containing an alkanolamine
EP0877041A1 (en) Aqueous dispersions containing a polyurethane
DE102005006551A1 (en) Aqueous polyurethane dispersions with a low content of cyclic compounds
DE10231586A1 (en) A process for coating surfaces with aqueous dispersions useful for coating synthetic plastics surfaces especially of automobiles and furniture for coating synthetic fibers or polymer films, e.g. in PVC, polyethylene, polypropylene

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase