WO2011117229A2 - Epoxidharzzusammensetzung mit verringerter toxizität - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind zweikomponentige Zusammensetzungen, deren erste Komponente eine Mischung von reaktiven Epoxidharzen und optional weiteren Formulierungsbestandteilen ist, die, bezogen auf die Masse aller Epoxidharze a) mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, sowie b) mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, enthält, und deren zweite Komponente mindestens einen Thiolgruppen-haltigen Härter für Epoxidharze enthält.

Description

P a t e n t a n m e l d u n g
H 08836 PCT
"Epoxidharzzusammensetzung mit verringerter Toxizität"
Die vorliegende Erfindung betrifft einen zweikomponentigen Klebstoff auf Basis eines speziellen Epoxidharzsystems. Das erfindungsgemäße Epoxidharzsystem ermöglicht es, ohne den Einsatz von Komponenten, die als toxisch, reizend oder sensibilisierend eingestuft sind und die nach europäischem Recht eine entsprechende Kennzeichnung erforderlich machen würden, Klebestoffe zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich der Anwendungseigenschaften den herkömmlichen Klebstoffsystemen ebenbürtig sind.
Epoxid-basierte Harzsysteme werden seit langem erfolgreich als Klebstoffe oder Reparaturmassen für Konsumenten, Heimwerker und Handwerker sowie in der Luftfahrt-, Automobil- oder
Elektroindustrie als Klebstoffe, Dichtstoffe oder zur Beschichtung von Oberflächen benutzt oder als Harzsysteme mit einer Reihe unterschiedlicher Materialien für die Herstellung von
Verbundwerkstoffen verwendet. Härtbare Formulierungen, die Epoxid/Härter-Mischungen enthalten, eignen sich insbesondere als Strukturklebstoffe. Eine wichtige Eigenschaft des ungehärteten Harzsystems ist dessen Viskosität, die für die Handhabung und Verarbeitbarkeit bedeutend ist. Wichtige Materialeigenschaften der gehärteten Formulierungen sind hierbei u. a. Klebekraft (häufig als Zugscherfestigkeit bestimmt) und E-Modul.
Reaktive Epoxidharzsysteme des Standes der Technik enthalten häufig Bestandteile, die als wassergefährdend, toxisch, reizend und/oder sensibilisierend eingestuft werden und beispielsweise bei der Verarbeitung zu Kontaktdermatitis führen können. Nach europäischem Recht müssen solche Zubereitungen mit den entsprechenden Gefährdungskennzeichen (z.B.: C, Xn, Xi, N) versehen werden. Aus Gründen des Umweltschutzes, der Sicherheit und der Arbeitshygiene sind reaktive Epoxidharze enthaltende Zubereitungen wünschenswert, die nach europäischem Recht nicht kennzeichnungspflichtig sind und eine reduziertes sensibilisierendes Potential aufweisen, jedoch die technischen Anforderungen hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Klebstoffeigenschaften erfüllen. Es ist bekannt, dass reaktive Epoxidharze mit einer Molmasse von oberhalb 700 g/mol nicht sensibilisierend und nicht kennzeichnungspflichtig sind. Beispiele hierfür sind hochmolekulare Feststoffe auf Basis„DGEBA" (= Diglycidylether von Bisphenol A) und flüssige epoxy-terminierte Polyether mit hohem Epoxid-Äquivalentgewicht. Diese zeigen jedoch nicht die erforderlichen Viskositätseigenschaften für die Verarbeitung vor dem Aushärten und/oder die erforderlichen Festigkeitseigenschaften nach dem Aushärten. Hochmolekulare feste Epoxy-Novolake haben die für eine hohe Festigkeit erforderliche hohe Epoxy-Funktionalität (und entsprechend ein geringes Epoxy-Äquivalentgewicht), sind aber wegen Ihrer hohen Viskosität bei Raumtemperatur nicht verarbeitbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine härtbare Epoxidharzmischung zu entwickeln, die in toxikologischer und dermatologischer Hinsicht vorteilhaft ist und dennoch keine Nachteile bei den Anwendungseigenschaften, insbesondere der Viskosität bei der Verarbeitung und/oder der Festigkeit nach dem Aushärten aufweist.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass geeignete Mischungen unterschiedlicher reaktiver Epoxidharze zu der erwünschten Eigenschaftskombination von Kennzeichnungsfreiheit, Verarbeitbarkeit und Klebstoffeigenschaften führen.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine zweikomponentige
Zusammensetzung,
deren erste Komponente eine Mischung von reaktiven Epoxidharzen und optional weiteren Formulierungsbestandteilen ist, die, bezogen auf die Masse aller Epoxidharze
a) mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von
Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, sowie
b) mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von
Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, enthält,
und
deren zweite Komponente mindestens einen Thiolgruppen-haltigen Härter für Epoxidharze enthält.
Erfindungsgemäß wird unter einem„reaktiven Epoxidharz" ein Präpolymer verstanden, das eine mittlere Epoxidfunktionalität größer 1 aufweist. Aufgrund der reaktiven Epoxidgruppen kann das Präpolymer mit weiteren gegenüber Epoxidgruppen reaktiven Molekülen (so genannten„Härtern") umgesetzt und hierdurch„ausgehärtet" oder„gehärtet" werden.
Als erste erfindungswesentliche Komponente a) enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung 10 bis 60 Gew.-% der Komponente a). Ganz bevorzugt ist ein Mengenbereich von 30 bis 45 Gew.-%. Die Mengenangaben beziehen sich dabei jeweils auf die Mischung aller Epoxidharze ohne die weiteren Formulierungsbestandteile.
Im Rahmen der dieser Erfindung zu Grunde liegenden Arbeiten konnte gezeigt werden, dass Epoxidgruppen-haltige Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 300g/eq besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.
Besonders bevorzugte Komponenten a) sind erfindungsgemäß die unter den
Handelsbezeichnungen DER 732 (EEW 310-330 g/eq), DER 732P (EEW 310-330 g/eq), von der Firma Dow vertriebenen reaktiven Epoxyharze.
Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn entsprechende Epoxidgruppen-haltige Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von weniger als 300g/eq maximal zu einem Anteil von 3 Gew.-%, insbesondere von maximal 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die erste Komponente bestehend aus einer Mischung von reaktiven Epoxidharzen und optional weiteren Formulierungsbestandteilen, in den Zusammensetzungen enthalten sind.
Als zweite erfindungswesentliche Komponente b) enthält die erfindungsgemäße
Zusammensetzung mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung 10 bis 85 Gew.-% der Komponente b). Ganz bevorzugt ist ein Mengenbereich von 30 bis 45 Gew.-%. Die Mengenangaben beziehen sich dabei jeweils auf die Mischung aller Epoxidharze ohne die weiteren Formulierungsbestandteile.
Im Rahmen der dieser Erfindung zu Grunde liegenden Arbeiten konnte gezeigt werden, dass Epoxidgruppen-haltige Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin mit einem Novolak mit einem Epoxid- Äquivalentgewicht von mindestens 180g/eq, und insbesondere von mindestens 190g/eq, besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.
Erfindungsgemäß bevorzugte Novolake sind die Polykondensationsprodukte von Formaldehyd mit Phenol und/oder Cresol.
Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Reaktionsprodukte aus Epichlorhydrin und Novolak eine Epoxidfunktionaltität von mindestens 3, insbesondere von mindestens 3,5 aufweist.
Reaktionsprodukte aus Epichlorhydrin und Novolak, die ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq und gleichzeitig eine Epoxidfunktionaltität von mindestens 3 aufweisen, konnten hinsichtlich der erfindungsgemäß gestellten Aufgaben besonders überzeugen. Besonders bevorzugt sind Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin und Novolak mit einem Epoxid- Äquivalentgewicht von mindestens 180g/eq und einer Epoxidfunktionaltität von mindestens 3, insbesondere Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin und Novolak mit einem Epoxid- Äquivalentgewicht von mindestens 190g/eq und einer Eopxidfunktionaltität von mindestens 3,5.
Hierdurch wird am besten die erwünschte Eigenschaftskombination von Verarbeitbarkeit vor dem Aushärten und Klebefestigkeit nach dem Aushärten erreicht.
Besonders bevorzugte Komponenten b) sind erfindungsgemäß die unter den
Handelsbezeichnungen DEN 439 (EEW 191-21 Og/eq; Funktionalität 3,8; Dow), Araldite ECN 1299 (Cresol-Formaldehyd-Novolak; EEW 235 g/eq; Funktionalität 2,5-5,5; Huntsman), Epikote 154 (EEW 176-181 g/eq; Hexion) vertriebenen reaktiven Epoxyharze. DEN 439 ist erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt. Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn entsprechende Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin und Novolak mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von weniger als 175g/eq maximal zu einem Anteil von 3 Gew.-%, insbesondere maximal zu einem Anteil von 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die erste Komponente bestehend aus der Mischung von reaktiven Epoxidharzen und optional weiteren Formulierungsbestandteilen, enthalten sind.
Um eine optimale Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu gewährleisten, hat es sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft erwiesen , wen n d ie Epoxid-haltige Komponente Viskositäten unterhalb von 3000 Pas aufweisen. Epoxid-haltige Zubereitungen mit einer Viskosität unterhalb von 500Pas sind ganz besonders bevorzugt. Viskositätsmessungen erfolgen erfindungsgemäß bei 25°C mittels eines Rheometers und den folgenden Viskositätsabhängigen Einstellungen:
bei einer Viskosität <0,25 Pa*s wurde mittels Kegel/Platte (0,04 25mm) bei einer Scherrate
0-100 ls gemessen,
Viskositäten >0,25 Pa*s und <10.000 Pa*s wurden mittels Platte/Platte (25mm/25mm) bei einer Scherrate 0-100/s gemessen, und
Viskositäten >10.000 Pa*s wurden mittels Platte/Platte (25mm/25mm) und einer
Winkelfrequenz von 100 rad/s gemessen.
Unter einer Messung mit einer Scherrate von 0-100 /s wird erfindungsgemäß eine Messung verstanden, bei der die Schergeschwindigkeit innerhalb von 100s von 0/s auf 100/s gesteigert wird. Anschließend wird die Schergeschwindigkeit für 30s konstant gehalten und dann das Ergebnis bestimmt.
Eine weitere wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäßen Mittel ist die so genannte
Zugscherfestigkeit. Diese wird mittels des folgenden Versuchsaufbaus bestimmt:
Zwei sandgestrahlte, kaltgewälzte Stahlproben werden mit dem zu prüfenden Klebstoff auf einer Überlappungsfläche von 2,5 cm2 mit einer Schichtdicke von 0,2mm benetzt und verklebt. Nach entsprechender Aushärtung wird die Zugscherfestigkeit des Klebstoffs gemäß DIN EN 1465 mit einer Geschwindigkeit von 15mm/min getestet.
Es hat sich erfindungsgemäß als vorteilhaft erwiesen, wenn die Klebstoffe nach ihrer Aushärtung eine Zugscherfestigkeit oberhalb von 8MPa, insbesondere oberhalb von 10MPa aufweisen. Dabei spielt die Geschwindigkeit des Aushärtprozesses keine wesentliche Rolle. Als dritte erfindungswesentliche Komponente enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung mindestens einen Thiolgruppen-haltigen Härter für Epoxidharze.
Erfindungsgemäß wird unter einem„Thiolgruppen-haltigen Härter für Epoxidharze" eine
Verbindung verstanden, die mindestens 2 Thiolgruppen pro Molekül aufweist. Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn es sich um eine bei 22°C flüssige Verbindung handelt.
Erfindungsgemäß kann es in einer speziellen Ausgestaltungsform bevorzugt sein, wenn es sich bei dem Thiolgruppen-haltigen Härter um eine polymere Verbindung handelt.
Erfindungsgemäß bevorzugte Thiolgruppen-haltige Härter sind die unter den
Handelsbezeichnungen
Capcure 3-800, Capcure 3830-81 , Capcure LÖF, Capcure WR6,Capcure WR35, Capcure 40
SEC HV (Cognis),
GPM 800, GPM 800 LO, GPM 830 CB, GPM 845 MT, GPM 888, GPM 890 CB, GPM 891 , GPM 895 FC (Gabriel Performance Products)
Karenz MT [Pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutylate); CAS:31775-89-0] (Showa Denko) Dipentendimercaptan (CAS: 4802-20-4), Mercaptized Soy Oil, PM 407, PM 358, Mercaptized Castor Oil: 805-C (Chevron Phillips)
Thiocure® GDMA (Glycoldimercaptoacetat CAS: 123-81 -9), Thiocure® TMPMA
(Trimethylpropantrimercaptoacetat CAS: 10193-96-1 ), Thiocure ® PETMA (
Pentaerythritoltetramercaptoacetate CAS: 10193-994), Thiocure ® TMPMP
(Trimethylopropan-tris-3-mercaptopropionat CAS: 33007-83-9), Thiocure ® PETMP
(Pentaerythritol-tetra-3-mercaptopropionat CAS: 7575-23-7), Thiocure ® ETTMP (Ethoxylated Trimethylpropane-tris-3-mercaptopropionat (Polymer) CAS: 345352-19-4) Bruno Bock bekannten Verbindungen.
Weiterhin sind die folgenden Verbindungen erfindungsgemäß bevorzugte Thiolgruppen-haltige Härter:
DMDO (3,6-Dioxa-1 ,8-octandithiol)
Härtbares DMDO Umsetzungsprodukt
3-Oxa-1 ,5-pentandithiol
1 ,2-Ethandithiol T 1.3- Propandithiol
1.2- Propandithiol
1.4- Butandithiol
1.3- Butandithiol
2,3-Butandithiol
1.5- Pentandithiol
1 ,3-Pentandithiol
1.6- Hexandithiol
1 ,3-Dithio-3-methylbutan
Ethylcyclohexyldithiol (ECHDT)
Methylcyclohexyldithiol
Methylsubstitutes Dimercaptodiethylsulfid,
Dimethylsubstitutes Dimercaptodiethylsulfid,
2,3-Dimercapto-1 -propanol
Bis-(4-mercaptomethylphenyl)ether
2,2'-Thiodiethanthiol
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Thiolgruppen-haltige Härter sind
Capcure 3-800, Capcure 3830-81 und Capcure LÖF (Cognis)
GPM 800, GPM 800 LO, GPM 830 CB und GPM 888 (Gabriel Performance Products) Mercaptized Soy Oil, PM 407, PM 358, und Mercaptized Castor Oil 805-C (Chevron Phillips) Thiocure ® ETTMP (Ethoxylated Trimethylpropane-tris-3-mercaptopropionat (Polymer): CAS: 345352-19-4) (Bruno Bock)
1.5- Pentandithiol
1 ,3-Pentandithiol und
1.6- Hexandithiol.
Erfindungsgemäß kann es bevorzugt sein, wenn die zweite Komponente der Zusammensetzung weniger als 25 Gew.-%, insbesondere weniger als 20 Gew.-%, insbesondere weniger als 10 Gew.- % einer oder mehrerer der folgenden Verbindungen enthält, wobei die Mengenangabe auf die Gesamtzusammensetzung der zweiten Komponente bezogen ist:
Pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutylate) (CAS:31775-89-0)
Dipentendimercaptan (CAS: 4802-20-4) Glycoldimercaptoacetat (CAS: 123-81-9)
Trimethylopropan-tris-3-mercaptopropionat (CAS: 33007-83-9)
Pentaerythritol-tetra-3-mercaptopropionat (CAS: 7575-23-7)
DMDO (3,6-Dioxa-1 ,8-octandithiol)
1.2- Ethandithiol
1.3- Propandithiol
1.4- Butandithiol
1 ,3-Butandithiol
2,3-Butandithiol und
2,3-Dimercapto-1 -propanol.
Die Thiolgruppen-haltigen Härter werden vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 Thiol Equivalent Härter pro 1 - 2 Epoxy Equivalent. eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Anwendungsmischung vorzugsweise einen Überschuss an reaktiven Epoxygruppen gegenüber den reaktiven
Thiolgruppen aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erste Komponente weiterhin mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von
Epichlorhydrin mit Bisphenol A, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist.
In dieser Ausführungsform sind dementsprechend Zusammensetzungen besonders bevorzugt, die bezogen auf die Masse aller Epoxidharze, die folgenden Komponenten enthalten:
a) 10 - 60Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, b) 15 - 85Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, sowie
c) 0 - 70Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit mindestens einem Bisphenol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß Zusammensetzungen, die bezogen auf die Masse aller Epoxidharze, die folgenden Komponenten enthalten: a) 30 - 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, b) 30- 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, sowie
c) 10 - 40Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit mindestens einem Bisphenol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß weiterhin Zusammensetzungen, die bezogen auf die Masse aller Epoxidharze, die folgenden Komponenten enthalten:
a) 30 - 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, b) 30- 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist sowie eine Epoxyfunktionalität von mindestens 3 aufweist, sowie
c) 10 - 40Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit mindestens einem Bisphenol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist,
Es hat sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung 0 bis 70 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Bisphenol A, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist, enthält. Ganz bevorzugt ist ein Mengenbereich von 10 bis 40 Gew.-%. Die
Mengenangaben beziehen sich dabei jeweils auf die Mischung aller Epoxidharze ohne die weiteren Formulierungsbestandteile.
Im Rahmen der dieser Erfindung zu Grunde liegenden Arbeiten konnte gezeigt werden, dass Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin mit Bisphenol A, das ein Epoxid- Äquivalentgewicht von mindestens 560g/eq besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukte von
Epichlorhydrin mit Bisphenol A, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq sind unter den Handelsbezeichnungen Epikote® 1002 (EEW 575-700g/eq; Epoxy-Funtionalität 2; Hexion)
DER® 662E (EEW 590-630g/eq; Epoxy-Funktionalität 2)
Epon® 1002F (EEW 600-700g/eq; Epoxy-Funktionalität 2)
DER® 662UH (EEW 675-750g/eq; Epoxy-Funktionalität 2)
DER® 663U (EEW 730-820g/eq; Epoxy-Funktionalität 2)
DER® 664U (EEW 875-955g/eq; Epoxy-Funktionalität 2)
Epon® 1009F (EEW 2300 - 3800g/eq; Epoxy-Funktionalität 2; Hexion)
Epon® 1007F (EEW 1700-2300g/eq; Epoxyfunktionalität 2; Hexion)
Epon® 1004F (EEW 800-950g/eq; Epoxy-Funktionalität 2; Hexion)
DER® 692H (EEW 660-720g/eq; Eopxy-Funktionalität 2; Dow)
DER® 692 (EEW 660-720g/eq; Epoxy-Funktionalität 2; Dow)
vertriebenen Epoxyharze. Die unter den Handelsbezeichnungen Epikote® 1002, DER® 662E und Epon® 1002F vertriebenen Produkte sind erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt. Epon® 1002F ist erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt.
Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn entsprechende Epoxidgruppen-haltige Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin mit Bisphenol A, die ein Epoxid-Aquivalentgewicht unterhalb von 500g/eq aufweisen, maximal zu einem Anteil von 3 Gew.-%, insbesondere maximal zu einem Anteil von 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die erste Komponente bestehend aus einer Mischung von reaktiven Epoxidharzen und optional weiteren Formulierungsbestandteilen, in den
Zusammensetzungen enthalten sind.
Insbesondere in toxikologischer Hinsicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen neben den genannten erfindungswesentlichen
Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukten a), b) und c) weniger als 3 Gew.-%, insbesondere weniger als 1 Gew.-% weiterer Epoxidgruppen-haltiger Reaktionsprodukte enthalten, jeweils bezogen auf die erste Komponete bestehend aus der Mischung von reaktiven Epoxidharzen und optional weiteren Formulierungsbestandteilen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Gegenstandes besteht die Mischung der Epoxidharze aus
a) 10 - 60Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Aquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, b) 15 - 85Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, sowie
c) 0 - 70Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit mindestens einem Bisphenol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist,
wobei sich die Mengen der Bestandteile a), b) und c) zu 100Gew.-% ergänzen.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Gegenstandes besteht die
Mischung der Epoxidharze aus
a) 30 - 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, b) 30- 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, sowie
c) 10 - 40Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit mindestens einem Bisphenol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist,
wobei sich die Mengen der Bestandteile a), b) und c) zu 100Gew.-% ergänzen.
In einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Gegenstand besteht die Mischung der Epoxidharze aus
a) 30 - 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, b) 30- 45Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq sowie eine Epoxyfunktionalität von mindestens 3 aufweist, sowie
c) 10 - 40Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit mindestens einem Bisphenol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist,
wobei sich die Mengen der Bestandteile a), b) und c) zu 100Gew.-% ergänzen.
Weiterhin hat es sich in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn die zweite Komponente der erfindungsgemäßen zweikomponentigen Zusammensetzung zusätzlich zu dem Thiolgruppen-haltigen Härter einen Amingruppen-haltigen Härter für Epoxidharze enthält.
Diese Amingruppen-haltigen Härter für Epoxidharze können beispielsweise ausgewählt werden aus den folgenden Verbindungen: cyclische tertiäre Amine, wie beispielsweise 1 ,5- Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en (DBN) oder 1 ,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU), aromatische Amine und/oder deren Mischungen. Dabei können die Härter sowohl stöchiometrisch mit in die Härtungsreaktion einbezogen sein, sie können jedoch auch katalytisch wirksam sein.
Weiterhin eigenen sich Addukte von Aminoverbindungen an Epoxidharze als beschleunigende Zusätze. Geeignete Aminoverbindungen sind tertiäre aliphatische, aromatische oder cyclische Amine. Geeignete Epoxyverbindungen sind beispielsweise Polyepoxide auf Basis von
Glycidylethern des Bisphenols A oder F oder des Resorcins. Konkrete Beispiele für solche Addukte sind Addukte von tertiären Aminen wie 2-Dimethylaminoethanol, N-substituierte Piperazine, N- substituierte Homopiperazine, N-substituierte Aminophenole an Di- oder Polyglycidylether des Bisphenols A oder F oder des Resorcins.
Beispielsweise sind hierfür die als„Jeffamine™ D" oder„Jeffamine™ T" bekannten di- oder trifunktionalen aminoterminierten Polyalkylenglykole, insbesondere auf Basis von Etylenoxid und/oder Propylenoxid geeignet. Weitere Beispiele sind Polyaminoamide (bevorzugt: verschiede Typen Versamid™, Aradur™ oder Ancamide™), Polyamine (bevorzugt: Diethylentriamin,
Triethylentetramin, Tetraethylenpentaamin, Pentaethylenhexamin, Aradur™, Ancamin™,
Lauromin™), cycloaliphatische Polyamine (bevorzugt: Ancamine™, Lauromine™), Polyamino- imidazolin (bevorzugt: Versamid™), Aralkylamine (bevorzugt: MXDA), aromatische Amine
(bevorzugt 4, 4'-Diaminodiphenylsulfone, MDA), tertiäre Amine (bevorzugt Versamine EH-30, Versamine EH-50).
Der oder die Amingruppen-haltigen Härter für Epoxidharze sind in den erfindungsgemäßen Mitteln vorzugsweise in Mengen von 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die zweite Komponente bestehend aus Härtern und optional weiteren Formulierungsbestandteilen, enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform haben sich insbesondere die tertiären Amine als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese sind in den erfindungsgemäßen Mitteln vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 20 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 0,1 bis 18Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in Mengen von 5 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf die zweite Komponente bestehend aus Härtern und optional weiteren Formulierungsbestandteilen, enthalten.
Erfindungsgemäß sind Zusammensetzungen besonders bevorzugt, deren zweite Komponente einen im Temperaturbereich von 0 bis 60 °C, insbesondere von 0 bis 25°C wirksamen Härter für Epoxidharze enthält oder darstellt.
Zur Verbesserung des Bruchverhaltens, insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 0 °C, können die erfindungsgemäßen Zubereitungen einen oder mehrere unterschiedliche so genannte Schlagzähigkeits-Verbesserer (englisch:„toughener") enthalten. Derartige Schlagzähigkeits- Verbesserer sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Epoxid-Klebstoffe bekannt. Beispielsweise können sie ausgewählt sein aus: Thermoplastischen Isocyanaten oder Polyurethanen, Kautschuk- Partikeln, insbesondere solchen mit Kern-Schale-Struktur, und Block-Copolymeren, insbesondere solchen, die einen ersten Polymerblock mit einer Glasübergangstemperatur von unterhalb 15 °C und einen zweiten Polymerblock mit einer Glasübergangstemperatur von oberhalb 25 °C enthalten. Derartige Block-Copolymere sind vorzugsweise ausgewählt aus solchen, bei denen ein erster Polymerblock ausgewählt ist aus einem Polybutadien- oder Polyisoprenblock und ein zweiter Polymerblock ausgewählt ist aus einem Polystyrol- oder einem Polymethylmethacrylat-Block.
Spezielle Beispiele hierfür sind Block-Copolymere mit folgendem Blockaufbau: Styrol-Butadien- (Meth)Acrylat, Styrol-Butadien-(Meth)Acrylsäureester, Ethylen-(Meth)Acrylsäureester- Glycidyl(meth)acrylsäureester, Ethylen-(Meth)Acrylsäureester-Maleinsäureanhydrid,
Methylmethacrylat-Butylacrylat-Methylmethacrylat.
Weiterhin hat es sich als erfindungsgemäß vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen neben der Mischung von Epoxidharzen mindestens einen anorganischen und/oder organischen Füllstoff enthält.
In einer weiteren Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die zweite
Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung neben den erfindungswesentlichen Härtern mindestens einen anorganischen und/oder organischen Füllstoff enthält.
Erfindungsgemäß bevorzugt Füllstoffe sind zum Beispiel die diversen gemahlenen oder gefällten Kreiden, Ruß, Caicium-Magnesiumcarbonate, Talkum, Schwerspat sowie insbesondere silicatische Füllstoffe vom Typ des Aluminium-Magnesium-Calcium-Silicats, z. B. Wollastonit, Chlorit. Weiterhin kann es bevorzugt sein, Calciumsulfat als Füllstoff zu verwenden.
Zur Gewichtsreduzierung kann die Zubereitung zusätzlich zu den vorgenannten„normalen" Füllstoffen so genannte Leichtfüllstoffe enthalten. Diese können ausgewählt werden aus der Gruppe der Metallhohlkugeln wie z. B. Stahlhohlkugeln, Glashohlkugeln, Flugasche (Fillite), Kunststoffhohlkugeln auf der Basis von Phenolharzen, Epoxidharzen oder Polyestern, expandierte Microhohlkugeln mit Wandmaterial aus (Meth)acrylsäureester-Copolymeren, Polystyrol,
Styrol(meth)acrylat-Copolymeren sowie insbesondere aus Polyvinylidenchlorid sowie Copolymeren des Vinylidenchlorids mit Acrylnitril und/oder (Meth)acrylsäureestern, keramische Hohlkugeln oder organische Leichtfüllstoffe natürlichen Ursprungs wie gemahlene Nussschalen, beispielsweise die Schalen von Cashewnüssen, Kokosnüssen oder Erdnussschalen sowie Korkmehl oder Kokspulver. Besonders bevorzugt werden dabei solche Leichtfüllstoffe auf der Basis von Mikrohohlkugeln, die in der ausgehärteten Zubereitung eine hohe Druckfestigkeit gewährleisten.
Die erfindungsgemäßen Formulierungen können prinzipiell frei von Füllstoffen formuliert werden. Im Rahmen dieser Ausführungsform ist unter dem Begriff„frei von" ein Füllstoffgehalt von weniger als 0,5Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf sämtliche
Formulierungsbestandteile der jeweiligen Komponente zu verstehen.
Bei bei Raumtemperatur flüssigen Formulierungen hat sich ein Füllstoffgehalt von 0 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis 40Gew.-%, jeweils bezogen auf sämtliche Formulierungsbestandteile der jeweiligen Komponente, als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei bei Raumtemperatur festen Formulierungen hat sich ein Füllstoffgehalt von 25 bis 95Gew.-%, vorzugsweise von 40 bis 75Gew.-%, jeweils bezogen auf sämtliche Formulierungsbestandteile der jeweiligen Komponente, als besonders vorteilhaft erwiesen.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen härtbaren Zubereitungen gängige weitere Hilfs- und Zusatzmittel wie z. B. Weichmacher, Rheologie-Hilfsmittel, Netzmittel, Haftvermittler,
Alterungsschutzmittel, Stabilisatoren und/oder Farbpigmente enthalten.
Die erfindungsgemäßen zweikomponentigen Klebstoffe können als Klebstoffe oder als Matrix für ein Composit verwendet werden, worin eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht. Besonders kann der Klebstoff zum Fügen und Reparieren von Teilen im Schiffsbau, Flugzeugbau und im Fahrzeugbau Verwendung finden. Er zeichnet sich durch gute
Verarbeitbarkeit und hohe Festigkeit einerseits sowie durch besonders geringe
Gesundheitsgefährdung andererseits aus. Weitere Anwendungsgebiete für die
erfindungsgemäßen Systeme sind der Do-it-yourself-Bereich sowie der Bereich Maintenance, Repair and Overhaul für Fahrzeuge, Maschinen und Flugzeugbau, aber auch Anwendungsbereiche in anderen Bereichen der generellen Industrie sind erfindungsgemäß mit umfasst.
Die erfindungsgemäßen Mittel bestehen aus zwei Komponenten. Diese müssen bis unmittelbar vor der Anwendung separat voneinander gelagert werden.
Dies kann vorzugsweise durch eine Konfektionierung in getrennten Behältern erfolgen. Die Entnahme der Zubereitung kann dann unmittelbar vor der Anwendung erfolgen. Dies kann beispielsweise durch manuelle Abmessung der benötigten Mengen aus Vorratsgefäßen, wie beispielsweise Fässern erfolgen.
Die Dosierung kann neben der rein manuellen Abmessung auch durch einfache Handdosiergeräte bis hin zu vollautomatisierten Systemen erfolgen. Derartige Systeme werden beispielsweise von der der Firma Loctite vertrieben. Beispiele für derartige automatisierte Systeme sind volumetrische Doppel-Zahnradpumpen, Doppelpräzisionskolbendosierer, Doppelschneckenpumpendosierer oder Fasspumpensysteme.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäßen Zubereitung in entsprechenden Kartuschen, mit einem Volumenverhältnis von 1 : 1 , 1 :2 beziehungsweise 1 : 10 (Komponente mit Epoxyharzmischung : Komponente mit
Thiolgruppen-haltigen Härter) angeboten. Durch die Wahl derartiger Doppelkartuschen soll erfindungsgemäß eine gleich bleibende Dosierung und somit ein konstantes Mischungsverhältnis der beiden Komponenten zueinander sichergestellt werden. Die erfindungsgemäßen Kartuschen können bei der Anwendung mit Hilfe von einfachen Handdosiergeräten, aber auch mit
pneumatischen und/oder vollständig automatisierten Systemen entleert werden.
Ein zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Dosiersystem, das zwei separate Behälter, die getrennt voneinander die erste und die zweite Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten, sowie eine Dosiervorrichtung aufweist. In einer anderen Konfektionierungsform können die beiden Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung coextrudiert werden und dementsprechend bis zur Anwendung unmittelbar nebeneinander vorliegend konfektioniert sein. Zum Zeitpunkt der Anwendung müssen dann die beiden Komponenten gründlich miteinander durchmischt werden. Dies kann beispielsweise durch Kneten des Coextrudates erfolgen.
Ein dritter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die als Coextrudat konfektioniert ist.
Im Rahmen dieser Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein oder beide Komponenten des Coextrudates mit geringen Mengen eines Farbstoffes versetzt werden. Durch die unterschiedliche Anfärbung der Komponenten des Coextrudates ist es möglich, den Grad der Durchmischung der beiden Komponenten des Coextrudates zu verfolgen.
Ein vierter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Fügen und/oder
Reparieren von Teilen, bei dem in einem ersten Schritt, die zwei Komponenten der
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen miteinander vermischt werden, die resultierende Anwendungsmischung auf die Überlappungsflächen der zu fügenden Teile aufgebracht wird, die Teile anschließend in Kontakt miteinander gebracht werden, und die Anwendungsmischung dann aushärtet.
Die Aushärtungszeit ist dabei abhängig von der exakten Zusammensetzung des Systems, der aufgetragenen Menge und der Schichtdicke und kann zwischen einigen wenigen Minuten bis hin zu mehreren Tagen betragen.
Ausführungsbeispiele
1 Harzmischungen
1.1 Herstellung der Harzmischungen
Es wurden die folgenden Harzmischungen durch Mischung der Einzelkomponenten und starkem Rühren bei 70-100°C für 1 Stunde hergestellt.
1.2 Messung der Viskositäten
Die Viskositäten wurden auf einem Gerät ARES der Fa. TA Instruments, New Castle, DE 19720, USA bei einer Temperatur von 25°C gemessen und mittels der Software TA-Orchestrator ausgewertet. Bei einer Viskosität <0,25 Pa*s wurde mittels Kegel/Platte (0,04 25mm) bei einer Scherrate 0-100 ls gemessen . Viskositäten >0,25 Pa*s und < 1 0.000 Pa*s wurden mittels Platte/Platte (25mm/25mm) bei einer Scherrate 0-100 /s gemessen. Viskositäten >10.000 Pa*s wurden mittels Platte/Platte (25mm/25mm) und einer Winkelfrequenz von 100 rad/s gemessen.
1.3 Zusammensetzungen und Ergebnisse
Figure imgf000018_0001
Der in der letzten Spalte angegebene EEW*-Wert wurde aus den gewichteten EEW-Werten der Einzelkomponenten berechnet. Im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Harzmischungen H1 bis H5 weisen die nicht-erfindungsgemäßen Harzmischungen N1 und N2 deutlich zu hohe Viskositäten auf. Eine optimale Anwendung ist bei derartigen Viskositäten nicht möglich. 2 Bestimmung der Zugscherfestigkeiten
Zur Bestimmung der Zugscherfestigkeiten wurden die Komponenten I und II wie in Tabelle 2 angegeben gründlich miteinander vermischt. Mit dem resultierenden Klebstoff wurden unmittelbar im Anschluss zwei sandgestrahlte, kaltgewalzte Stahlproben mit einer Überlappungsfläche von 2,5 cm2 und einer Schichtdicke von 0,2mm benetzt und verklebt. Anschließend wurden die Proben für 7 Tage bei Raumtemperatur ausgehärtet.
Nach dieser Zeit wurden die Zugscherfestigkeit des Klebstoffs gemäß DIN EN 1465 mit einer Geschwindigkeit von 15mm/min getestet.
Tabelle 2:
Figure imgf000020_0001
Bei der Bestimmung der Rohstoff mengen, die miteinander zu Reaktion gebracht wurden, wurde darauf geachtet, dass das Verhältnis an reaktiven Epoxidgruppen zu reaktiven Thiolgruppen in der Anwendungsmischung konstant gehalten wurde. Die jeweils eingesetzten Equivalente sowie deren Verhältnis sind in ebenfalls der Tabelle 2 zu entnehmen. Die gemessenen Zugscherfestigkeiten (LLS) zeigen deutlich, dass die erfindungsgemäßen 2- Komponentenzusammensetzungen mit den Harzen H1 bis H5, den nicht erfindungsgemäßen 2- Komponentenzusammensetzungen mit den Harzen N1 bis N3 deutlich überlegen sind. Außerdem konnte durch diese Messungen gezeigt werden, dass die Zugscherfestigkeiten der
erfindungsgemäßen Systeme sogar höher ausfällt als die Zugscherfestigkeit eines herkömmlichen Klebstoffs auf Basis von DER 331 , der ein hohes sensibilisierendes Potential aufweist und kennzeichnungspflichtig ist.
Die im Rahmen der Beispiele der Komponente I zugeordneten Füllstoffe Luzenac 2, Cabosil TS- 720 und Omyacarb 4HD können in einer weiteren Ausführungsform der Beispiele auch in die Komponenten II konfektioniert werden.
Verzeichnis der eingesetzten Rohstoffe
Cabosil® TS-720 Siliziumdioxid, Pyrogene amorphe Kieselsäure, Hersteller Cabot
Capcure® 3-800 Mercaptanterminiertes flüssiges Polymer; Mercaptanzahl mind. 3,0 meg/g;
Mercaptane equivalent weight 278 g/eq.; Hersteller Cognis
Capcure® 3830-81 Mischung aus 8 Gewichtsteilen Capcure® 3-800 und 1 Gewichtsteil
Versamine® EH-30; Hersteller Cognis
DEN® 439 Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin mit einem Phenol/Formaldehyd-Novolak;
EEW 200g/eq; Epoxyfunktionalität ±3,8; Hersteller Dow
DER® 331 Reaktionsprodukt von Bisphenol A mit Epichlorhydrin; EEW 187g/eq;
Hersteller Dow
DER® 732 Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol; EEW 320g/eq;
Hersteller Dow
Epikote® 1002 Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin mit Bisphenol A; EEW 638g/eq;
Hersteller Hexion;
Luzenac® 2 natürliche Assoziation von Talk, Chlorite und Dolomite; Hersteller Luzenac
Group
Omyacarb® 4HD Calcium Carbonat (Kalksteinmehl; Hersteller Omya GmbH
Versamine® EH-30 2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)phenol; 100% Aktivsubstanzgehalt; Hersteller
Cognis

Claims

Patentansprüche
1. Zweikomponentige Zusammensetzung, deren erste Komponente eine Mischung von
reaktiven Epoxidharzen und optional weiteren Formulierungsbestandteilen ist, die, bezogen auf die Masse aller Epoxidharze
a) mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von
Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist, sowie
b) mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von
Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, enthält,
und deren zweite Komponente mindestens einen Thiolgruppen-haltigen Härter für
Epoxidharze enthält.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente weiterhin mindestens 10 Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Bisphenol A, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist.
3. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente zusätzlich einen Amingruppen-haltigen Härter für Epoxidharze enthält.
4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente a) ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 300g/eq aufweist, und/oder
dass die Komponente b) ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 190g/eq aufweist.
5. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Komponente b) ein Novolak-Harz mit einer Epoxid-Funktionalität von mindestens 3 enthält oder darstellt.
6. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Komponente b) ein Phenol-Formaldehyd-Novolakharz und/oder ein Cresol-Formaldehyd-Novolakharz enthält oder darstellt.
7. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf die Masse aller Epoxidharze, die folgenden Komponenten enthält: a. 10 - 60Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit Polypropylenglykol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 250g/eq aufweist,
b. 15 - 85Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit einem Novolakharz, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 175g/eq aufweist, sowie
c. 0 - 70Gew.-% eines Epoxidgruppen-haltigen Reaktionsprodukts von Epichlorhydrin mit mindestens einem Bisphenol, das ein Epoxid-Äquivalentgewicht von mindestens 500g/eq aufweist.
8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
dessen zweite Komponente einen im Temperaturbereich von 0 bis 60 °C, insbesondere von 0 bis 25°C wirksamen Härter für Epoxidharze enthält oder darstellt.
9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponenten neben der Mischung von Epoxidharzen mindestens einen
anorganischen und/oder organischen Füllstoff enthält.
10. Dosiersystem, das zwei separate Behälter, die getrennt voneinander die erste und die
zweite Komponente der Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthalten, sowie eine Dosiervorrichtung aufweist.
1 1 . Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die als Coextrudat konfektioniert ist.
12. Verfahren zum Fügen und/oder Reparieren von Teilen, bei dem in einem ersten Schritt, die zwei Komponenten einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 miteinander vermischt werden, die resultierende Anwendungsmischung auf die Überlappungsflächen der zu fügenden Teile aufgebracht wird, die Teile anschließend in Kontakt miteinander gebracht werden, und die Anwendungsmischung dann aushärtet.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014100245A3 (en) * 2012-12-21 2014-08-28 Dow Global Technologies Llc Thiol-cured elastomeric epoxy resins
WO2018049302A1 (en) * 2016-09-12 2018-03-15 Poly6 Technologies One-pot, high-performance recycling method for polymer waste using renewable polymer synthesis

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2562210A1 (de) * 2011-08-24 2013-02-27 Henkel Italia S.p.A. Indikator für die Aushärtung von Zweikomponenten-Epoxidklebern

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3630997A (en) * 1970-05-04 1971-12-28 Paul M Craven Curable epoxy resin compositions and method of preparing same
JPS51137731A (en) * 1975-05-26 1976-11-27 Hitachi Ltd Paints for electric wires of self fusion bonding
JP2706709B2 (ja) * 1989-02-01 1998-01-28 建設省関東地方建設局長 山口 甚郎 舗装等の長期保存性を有する反応性補修材
US7556002B2 (en) * 2003-09-19 2009-07-07 Dow Global Technologies Inc. Adhesively bonded engine and transmission parts
US7470755B2 (en) * 2005-11-29 2008-12-30 Prc-Desoto International, Inc. Polyepoxide, amine and mercaptan-terminated polyoxyalkylene

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014100245A3 (en) * 2012-12-21 2014-08-28 Dow Global Technologies Llc Thiol-cured elastomeric epoxy resins
US9790320B2 (en) 2012-12-21 2017-10-17 Dow Global Technologies Llc Thiol-cured elastomeric epoxy resins
WO2018049302A1 (en) * 2016-09-12 2018-03-15 Poly6 Technologies One-pot, high-performance recycling method for polymer waste using renewable polymer synthesis

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