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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
extrudierbare, feucht härtende
Heißschmelzklebemittel
aus Urethan, die ein Urethan-Vorpolymerisat umfassen.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Heißschmelzklebemittel und feucht
härtende Urethanklebemittel
stellen sehr gut bekannte allgemeine Klassen von Klebemitteln dar.
Heißschmelzklebemittel
umfassen im allgemeinen thermoplastische Materialien, die bequem
aufgebracht werden können,
indem die Klebemittelzusammensetzung bei erhöhter Temperatur auf ein Werkstück extrudiert wird,
an das ein anderes Werkstück
angebracht werden soll. Die Klebebindung verbessert die Integrität, wenn
die Zusammensetzung abkühlt.
Heißschmelzklebemittel
haben im allgemeinen eine gute Grünfestigkeit, d. h. die Anfangsfestigkeit
vor dem vollständigen
Härten
der Bindung, und haben zusätzliche
Vorteile, weil sie sich leicht handhaben lassen und frei von Lösungsmitteln
sind, die beim Härtungs-
oder Vernetzungsprozeß des
Klebemittels entfernt werden müssen.
Heißschmelzklebemittel
haben jedoch den Nachteil, daß die
thermoplastischen Zusammensetzungen nach dem Abkühlen, um eine Verbindungsnaht
zu erzeugen, temperaturempfindlich sein können. Mit anderen Worten kann
die Verbindungsmasse die Bindefestigkeit verlieren, wenn die Temperatur des
Werkstücks
und der Verbindungsnaht zunehmen. Heißschmelzklebemittel neigen
außerdem
zu einer physikalischen Instabilität in Gegenwart von Kohlenwasserstofflösungsmitteln
und einigen organischen Zusammensetzungen.
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Demgegenüber haben viele härtbare Urethanklebemittel
eine geringe Grünfestigkeit.
Nach dem Auftragen des härtbaren
Urethanklebemittels muß die
zu verbindende Struktur folglich extern gehalten werden, bis das
Urethan zu einer festen, elastischen, stark vernetzten Verbindungsnaht
härten kann.
Außerdem
können
in diesen Klebemitteln Lösungsmittel
verwendet werden, die beim Härten
verdampfen müssen.
Nach dem Härten
haben diese Urethane jedoch eine Zugfestigkeit und weisen eine geringe
oder keine Temperaturempfindlichkeit auf. Nach dem Härten zeigen
sie auch eine gute Beständigkeit
gegenüber
vielen Lösungsmitteln.
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Es ist vollkommen klar, daß eine einzige
Klebemittelzusammensetzung, die sowohl Härtungs- als auch Heißschmelzeigenschaften
zeigt, ein erwünschtes
Ziel darstellt, da das entstehende Klebemittel theoretisch eine
schnelle, hochfeste neue Bindung und eine starke, vernetzte, gehärtete Klebemittelbindung
aufweisen könnte.
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US
4,623,709 offenbart Polyurethan-Vorpolymerisate, bei denen
mehrwertige Alkohole am Anfang mit der schneller reagierenden Isocyanatgruppe eines
asymmetrischen Diisocyanats reagiert, während die langsam reagierende
Gruppe intakt bleibt, danach werden die Reaktionsprodukte mit einem symmetrischen
Diisocyanat kombiniert, dessen gleich reaktive Isocyanatgruppen
wiederum schneller als die langsam reagierenden Gruppen der ersten polyfunktionellen
Isocyanatverbindung reagieren. Die durch dieses Verfahren erhaltenen
Produkte unterscheiden sich angeblich durch einen geringen Restmonomergehalt.
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US
5,441,808 offenbart Heißschmelzklebemittelzusammensetzungen,
die die Eigenschaften von thermoplastischen Heißschmelzklebemitteln und reaktiven
Klebemittel verbinden und hergestellt werden, indem ein thermoplastisches
Polyesterpolyether-Elastomer mit einem Polyisocyanat-Vorpolymerisat
gemischt wird.
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US
3,931,077 offenbart reaktive, sehr viskose Heißschmelzklebemittelzusammensetzungen,
die ein bestimmtes reaktives Urethan-Vorpolymerisat mit hoher Viskosität, ein bestimmtes
thermoplastisches Ethylen-Vinylacetat-Polymer und ein klebrigmachendes
Harz vom Phenoltyp oder vom Abietinsäuretyp umfassen.
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US
4,585,819 offenbart eine Kombination aus einem Isocyanat-Vorpolymerisat,
einem thermoplastischen Polyurethan oder Polyester und einem synthetischem
Harz, das ein Ketonharz, ein Hydrierungsprodukt von Acetophenon-Kondensationsharzen
und Gemische davon sein kann.
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US
4,775,719 offenbart eine wärmebeständige, heißschmelzende, feucht härtende Polyurethan-Klebemittelzusammensetzung,
die ein Ethylen-Vinyl-Monomer mit einem Ethylengehalt von 55 Gew.-%
oder weniger, ein Polyisocyanat-Vorpolymerisat und ein aromatisches
klebrigmachendes Harz umfaßt.
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US
4,808,255 offenbart ein wärmebeständiges, feucht härtendes
Urethan-Heißschmelzklebemittel,
das ein thermoplastisches Polymer, ein kompatibles härtendes
Urethan-Polyalkylenpolyol-Vorpolymerisat und ein klebrigmachendes
Mittel umfaßt.
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US
4,820,368 offenbart ein wärmebeständiges, feucht härtendes
Urethan-Heißschmelzklebemittel,
das ein thermoplastisches Polymer, ein kompatibles härtendes
Urethan-Polyesterpolyol-Vorpolymerisat und ein klebrigmachendes
Mittel umfaßt.
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EP
0668302 offenbart ein katalysiertes reaktives Polyurethan-Heißschmelzklebemittel,
das (a) ein reaktives Polyurethan-Vorpolymerisat und (b) 0,005 bis
0,6 Gew.-% eines Katalysators aus 2,2'Dimorpholinoethylether oder Di(2,6-dimethylmorpholinoethyl)ether
umfaßt.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine verbesserte, feucht härtende
Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
aus Urethan bereit, die eine geringere Schmelzviskosität und eine
gute Grünfestigkeit aufweist.
Es wird auch ein Verfahren zum Verkleben oder Verschweißen von
zwei Substraten unter Verwendung einer solchen Klebemittelzusammensetzung
angegeben. Das Verfahren umfaßt
im allgemeinen:
- (1) Aufbringen einer lösungsmittelfreien,
feucht härtenden
Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
aus Urethan auf ein Substrat, die ein Polyisocyanat-Vorpolymerisat
in Form eines Reaktionsproduktes von (a) einer Verbindung, die laut Zerewittenoff-Test
mindestens 2 aktive Wasserstoffatome enthält, vorzugsweise einem Polyol, und
(b) einem Polyisocyanat umfaßt,
wobei die Klebemittelzusammensetzung bei einer erhöhten Temperatur
aufgebracht wird, die ausreicht, um die Klebemittelzusammensetzung
zu schmelzextrudieren;
- (2) Inkontaktbringen der schmelzextrudierten Klebemittelzusammensetzung,
die sich auf dem Substrat befindet, mit einem zweiten Substrat,
so daß eine
neue Bindung entsteht, und
- (3) Einwirken von Feuchtigkeit auf diese Klebemittelbindung,
was zu einer Vernetzungsreaktion im Klebemittel führt, wodurch
eine durch Feuchtigkeit gehärtete
Bindung entsteht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Vorpolymerisat, das in der feucht härtenden Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
verwendet wird, hergestellt, indem ein Polyisocyanat mit einer NCO-Funktionalität von mindestens
2 mit einer Verbindung, die laut dem Zerewittenoff-Test X aktive Wasserstoffatome
enthält
(wobei X mindestens 2 beträgt),
vorzugsweise einem Polyol mit einer OH-Funktio nalität von mindestens
2, umgesetzt, wobei das Vorpolymerisat freie NCO-Gruppen im Bereich
von 0,2 bis 8 Gew.-% und weniger als 2 Gew.-% unreagiertes Isocyanatmonomer
enthält.
Mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise 95 Gew.-% des Vorpolymerisat-Reaktionsproduktes,
das durch die Reaktion des Polyisocyanats mit der aktiven Wasserstoff
enthaltenden Verbindung erhalten wird, sollten ein Vorpolymerisat
von X Molen Polyisocyanat pro Mol dieser aktiven wasserstoffhaltigen
Verbindung, d. h. ein "perfektes" Vorpolymerisat,
enthalten. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen mindestens
90 Gew.-%, vorzugsweise 95 Gew.-% des Vorpolymerisat-Reaktionsproduktes,
das durch die Reaktion von Toluoldiisocyanat (TDI) mit einem langkettigen
Polyol mit 3 OH-Gruppen erhalten wird, ein "perfektes" Vorpolymerisat von 3 Molen TDI pro
Mol langkettiges Polyol.
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Vorteilhafterweise ist die ein solches
Vorpolymerisat umfassende Klebemittelzusammensetzung bei der Auftragstemperatur
eine Flüssigkeit
mit einer geringen Viskosität
und bildet bei Abkühlen
einen Feststoff, der dazu dient, die beiden damit in Kontakt gebrachten
Substrate zu verkleben. Anschließend reagiert das Vorpolymerisat
mit der Feuchtigkeit aus der Umgebung, wodurch vernetzter Polyurethan-Harnstoff mit einer
besseren Festigkeit und Haltbarkeit erzeugt wird.
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Im Vergleich mit herkömmlichen
Urethan-Polymerisaten aus dem Stand der Technik zeigen die erfindungsgemäßen Vorpolymerisate
eine geringere Viskosität
bei der Auftragstemperatur, was zu einer besseren Benetzung und
besseren Adhäsion
an den Substraten führt.
Außerdem
ermöglicht
es die geringere Viskosität,
daß der
Anwender niedrigere Verarbeitungstemperaturen anwenden kann, wodurch
die Anzahl und die Art der Substrate größer werden, die verklebt werden
können.
Der deutlich geringere Monomergehalt führt zu einer geringeren Beeinflussungsmöglichkeit
des Arbeiters. Eine regelmäßigere Harzstruktur
im Vorpolymerisat führt
zu einer schnelleren Kristallisation und Ausbildung der "Grünfestigkeit".
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Außerdem führt der geringere Gehalt an
Oligomer/Monomer nach dem Vernetzen zu einer gleichmäßigeren
Netzwerkstruktur mit besseren Eigenschaften im Verhältnis zur
herkömmlichen
Materialien.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die im vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren
verwendete feucht härtende
Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
aus Urethan umfaßt ein
mit NCO abgeschlossenes Urethan-Vorpolymerisat (das auch als Polyisocyanat-Vorpolymerisat
bezeichnet wird), das durch die Reaktion eines Polyisocyanats mit
einer NCO-Funktionalität
von mindestens 2 mit einer Verbindung hergestellt wird, die laut Zerewittenoff-Test mindestens 2
aktive Wasserstoffatome enthält,
wobei die Reaktion vorzugsweise bei einem Äquivalentverhältnis zwischen
NCO und dem aktivem Wasserstoff von ≥ 4 : 1, vorzugsweise 6 bis 8
: 1, durchgeführt
wird. Das unreagierte Polyisocyanatmonomer im Vorpolymerisat-Reaktionsprodukt wird
durch Destillation oder eine andere Behandlung bis zu einer Konzentration
von weniger als 2%, vorzugsweise weniger als 0,1% entfernt. Das
Vorpolymerisat-Reaktionsprodukt sollte freies Isocyanat, d. h. eine
freie NCO-Funktionaltiät,
im Bereich von 0,2 bis 8 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-% enthalten.
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Solche bei dieser Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
vorteilhaften Vorpolymerisate können
nach der Beschreibung von
US
4,786,703 hergestellt werden, dessen Beschreibung hier
als Bezug erwähnt
wird. Eine zum Austreiben des unreagierten Isocyanatmonomers vorteilhafte
Vorrichtung ist eine Fraktionierbürsten-Molekulardestillationsanlage.
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Beispiele von Verbindungen, die laut
dem Zerewittenoff-Test mindestens 2 aktive Wasserstoffatome enthalten,
sind jene Verbindungen, die ≥ 2
OH-, NH- und/oder SH-Funktionalitäten enthalten, insbeson dere
ein Polyol. Folglich wird in einer bevorzugten Ausführungsform
ein Polyol mit einer OH-Funktionalität von mindestens 3 mit einem
Diisocyanat in einem Äquivalentverhältnis von
NCO zu OH von ≥ 4
: 1, vorzugsweise 6 bis 8 : 1 umgesetzt.
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Die Vorpolymerisat-Reaktionsprodukte
werden unter Verwendung von geeigneten organischen Polyisocyanaten
hergestellt, die auf diesem Fachgebiet allgemein bekannt sind, dazu
gehören
z. B. Hexamethylendiisocyanat, Phenylendiisocyanat, Toluoldiisocyanat
(TDI) und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
(MDI). Besonders geeignet sind die 2,4- und 2,6-TDI allein oder
zusammen als deren kommerziell erhältliche Gemische, wobei die
Gewichtsprozentsätze
65 bis 100% des 2,4- und 0 bis 35% des 2,6-Isomers betragen. Andere
geeignete Isocyanatgemische von Diisocyanaten sind als "rohes MDI" kommerziell bekannt,
das auch als PAPI bekannt ist, das etwa 60 MDI zusammen mit anderen
isomeren und analogen höheren
Polyisocyanaten enthält.
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Bei der Herstellung von Polyurethan-Vorpolymerisaten
werden normalerweise Polyether- und Polyesterpolyole verwendet.
Die mit Hydroxyl abgeschlossenen Polyether sind typischerweise Polyalkylenetherglycole,
wie Poly(ethylenether)glycol, Poly(propylenether)glycol und Polytetramethylenetherglycol.
Andere Polyether werden durch die Copolymerisation von cyclischen
Ethern, wird Ethylenoxid, Propylenoxid und Trimethylenoxid, mit
verschiedenen aliphatischen Diolen, wie Ethylenglycol, Butandiolen,
z. B. 1,3- und 1,4-Butandiolen, hergestellt. Für die Herstellung der Polyurethan-Vorpolymerisate können auch
Polyesterpolyole verwendet werden, und dazu gehören mit Hydroxyl abgeschlossene
Polyester, wie Ethylenadipat, Polypropylenadipat, Polyhexamethylenadipat
und Copolyester, die durch Copolymerisation von Ethylenglycol und
Propylenglycol mit den vorstehend genannten Polyestern hergestellt werden,
dazu gehören
Poly(1,4-butylenethylen)adipat und Poly(1,4-butylen-propylen)adipat.
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Die vorstehend genannten Polyether-
und Polyesterpolyole sind für
die Herstellung von Polyurethan-Vorpolimerisaten herkömmlich und
können
so eingemischt werden, daß die
Polyolzusammensetzung (einzeln oder gemischt), die bei der Herstellung des
Vorpolymerisats verwendet wird, typischerweise ein durchschnittliches
Mn im Bereich von 1000 bis 60000 und typischerweise von 4200 bis
25000 aufweist.
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Die bevorzugten Vorpolymerisate;
die für
die Verwendung in dieser Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
geeignet sind, werden hergestellt, indem Toluoldiisocyanat (TDI)
so mit einem langkettigen Triol umgesetzt wird, so daß die Bildung
von Nebenprodukten minimiert wird und dadurch ein Vorpolymerisat
erzeugt wird, das in bezug auf das stöchiometrische Verhältnis von
TDI zu Polyol im wesentlichen "perfekt" ist, d. h. 3 : 1.
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Bei der bevorzugten Synthese des
Vorpolymerisats ist es wichtig, ein hohes Äquivalentverhältnis zwischen
TDI und Polyol, z. B. im Bereich von 4 bis 20 : 1, beizubehalten.
Wenn die Menge von TDI gegenüber
dem Polyol 4 : 1 erreicht, entstehen stöchiometrisch größere Mengen
der Oligomere mit höherem
Molekulargewicht, die von den Leistungsmerkmalen der feucht härtenden
Klebemittelzusammensetzung aus einem Urethan-Vorpolymerisat abweichen.
Das Äquivalentverhältnis von
TDI zum Polyol beträgt
bei dieser Reaktion vorzugsweise 6 bis 8 : 1 Äquivalente TDI zu Polyol, wodurch
weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 2 Gew.-% Oligomere
erzeugt werden.
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Die Vorpolymerisate sollten einen
Gehalt an umgesetztem Isocyanat aufweisen, der im wesentlichen der
des stöchiometrischen Äquivalentverhältnisses
von TDI zu Polyol, d. h. 2 : 1, ist. Diese Aufgabe wird dadurch
gelöst,
daß bei
mäßigen Temperaturen
ein hohes Äquivalentverhältnis zwischen
Isocyanat und Polyol aufrechterhalten wird. Die Aufrechterhaltung
eines hohen Äquivalentverhältnisses
von TDI zu Polyol in der Beschickung ist äußerst wichtig, da Oligomere
entstehen, wenn das Äquivalentverhältnis zwischen
TDI und Polyol etwas über
das stöchiometrische
verringert wird, z. B. ein Überschuß von 10%, was
herkömmlich
ist. Eine stärkere
Oligomerbildung führt
zu schlechteren Leistungseigenschaften und einer höheren Viskosität des Vorpolymerisats.
Eine geringere Menge des umgesetzten Isocyanats im Vorpolymerisat
beeinträchtigt
die Leistungsmerkmale im Heißschmelzklebemittel,
da sie die Feuchtigkeitsmenge verringert, die mit dem Vorpolymerisat
reagieren kann, um das gehärtete
Klebemittel zu erzeugen.
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Bei Herstellung eines Vorpolymerisats
für die Verwendung
in dieser Erfindung sollte der tatsächliche Isocyanatgehalt für ein "perfektes" Vorpolymerisat Idealerweise
mindestens 90% und vorzugsweise mindestens 95% der stöchiometrischen
Isocyanatmenge betragen, z. B. ein Äquivalentverhältnis zwischen
TDI und Polyol von 2 : 1. Mengen des umgesetzten TDI von weniger
als 95% und insbesondere weniger als 90% der stöchiometrischen Menge sind ein
direkter Beweis der Bildung von Nebenprodukten von TDI und/oder
der Oligomererzeugung.
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Beim Entfernen des unreagierten TDI
aus dem Vorpolymerisat-Reaktionsprodukt sollte die Temperatur so
gering wie möglich
gehalten werden, um eine Reaktion des freien TDI mit dem Vorpolymerisat
zu vermeiden. Bei dieser Phase des Entfernens kann es zu einer wesentlichen
Oligomerbildung und anderen Nebenreaktionen kommen. Wenn Destillationsverfahren
angewendet werden, um das freie TDI zu entfernen, sollte aus diesem
Grund die Technik einer Fraktionierbürsten-Molekulardestillationsanlage, gegebenenfalls
unter Verwendung eines Gegenstroms aus einer Intertgasspülung, in
Betracht gezogen werden, um die Oligomerisierung bei der Reinigung
des Vorpolymerisats zu vermeiden.
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Für
die Wirksamkeit des Verfahrens ist es bevorzugt, daß die umgesetzten
Isomere von TDI innerhalb des gleichen Gewichtsverhältnisses
vorliegen, wie sie in einer kommerziellen Lieferung vorhanden sind.
Die Menge des reagierten Isomers wird dadurch erreicht, daß in der
Beschickung eine höhere Konzentration
von 2,6-TDI verwendet wird, als sie normalerweise vorliegt, da das
2,6-Isomer eine geringere Reaktivität als das 2,4-TDI-Isomer aufweist,
und der Überschuß als Beschickung
zum Reaktor rezirkuliert wird. Da das Ausmaß des umgesetzten 2,4- und 2,6-TDI
eine Funktion der Konzentration jedes Isomers in der Beschickung
ist, sollte die Beschickung zum Reaktor einen Gehalt an 2,6-TDI
von 50 bis 60 aufweisen, damit eine umgesetzte Menge von 20 bis 30
Gew.-% umgesetztes TDI erzeugt wird.
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Zusätzlich zum Polyisocyanat-Vorpolymerisat
kann die Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
aus Urethan gegebenenfalls andere thermoplastische Komponenten enthalten,
die den Klebemittelcharakter der Zusammensetzung nicht nachteilig
beeinflussen. Repräsentative
Beispiele solcher thermoplastischer Komponenten schließen die
thermoplastischen Polymere, die in
US
5,441,808 beschrieben sind, und andere kompatible Vinylpolymere,
wie Vinylacetat-Ethylen-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat- und -Vinylalkohol-Copolymere;
Ethylen-Acryl-Verbindungen,
einschließlich
Ethylenacrylat-Copolymere, Ethylenmethacrylat, Ethylenbutylacrylat
und Ethylenhydroxyethylacrylat; Polyamide; Polyolefine; und Polyester
ein. Die thermoplastischen Komponenten umfassen vorzugsweise ein Vinylpolymer,
ein Vinylacetat-Ethylen-Copolymer oder Gemische davon.
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Um die Klebrigkeit des Klebemittels
zu verbessern und ihm die Qualität
eines Haftklebemittels zu verleihen, kann in die Klebemittelzusammensetzung
ein klebrigmachendes Mittel eingeführt werden. Dieses klebrigmachende
Mittel kann ein Harzester, ein aromatisches Harz oder Gemische davon
sein. Repräsentative
Beispiele von Harzestern, die in der vorliegenden Erfindung vorteilhaft
sind, schließen Glycerinharzester,
Pentaaerythritolharzester und hydrierte Versionen der vorstehend
genannten ein. Repräsentative
Beispiele von aromatischen Harzen schließen ein α-Methylstyrolharz, Polystyrol,
Cumaron, Inden und Vinyltoluol ein. Das klebrigmachende Mittel ist
vorzugsweise ein aromatisches Harz und stärker bevorzugt ist es ein Styrolharz.
Das klebrigmachende Mittel ist besonders bevorzugt ein α-Methylstyrolharz.
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In die Klebemittelzusammensetzung
können Füllstoffe
in Form eines partikelförmigen
Materials, als Fasern oder Pulver eingeführt werden. Diese Füllstoffe
können
irgendwelche Füllmaterialien
sein, die die anderen Komponenten in der Klebemittelzusammensetzung
nicht stören.
Arten von Füllstoffen schließen Calciumcarbonat,
Keramikmaterialien, Glas, Siliciumdioxid, Quarz, Glimmer, behandelten Ton,
Titandioxid, Bornitride, Graphit, Ruß, Asbest, Metalle, Bariumsulfat,
Talkum oder Gemische davon ein. Bevorzugte Füllstoffe schließen Calciumcarbonat,
Siliciumdioxid, Ton, Ruß oder
Gemische davon ein.
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In die erfindungsgemäße Klebemittelzusammensetzung
können
auch Weichmacher eingeführt werden.
Der Weichmacher kann irgendeine Zusammensetzung sein, die die Wirksamkeit
der anderen Komponenten nicht stört
und die Verarbeitung erleichtert und die Zähigkeit und die Flexibilität der Klebemittelzusammensetzung
verstärkt.
Repräsentative Weichmacher
schließen
Weichmacher aus einem flüssigen
aromatischen Ester, einschließlich
Dioctylphthalatester; feste Weichmacher einschließlich Dicyclohexylphthalat,
Cyclohexandimenthanoldibenzoat; und die Weichmacher ein, die von
Monsanto unter der Handelsbezeichnung SANTICIZER erhältlich sind.
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Zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten wahlfreien
Komponenten können
der Klebemittelzusammensetzung verschiedene andere Verbindungen zugesetzt
werden. Diese Verbindungen schließen Katalysato ren, Farbstoffe,
Inhibitoren, Antioxidantien, UV-Absorptionsmittel, Wachse, Adhäsionspromotoren
(z. B. Silan) und andere herkömmliche
Zusätze
ein.
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Das Isocyanat-Vorpolymerisat liegt
mit 5 bis 100 Gew.-% der Klebemittelzusammensetzung vor. Vorzugsweise
liegt es mit 25 bis 100 Gew.-% und besonders bevorzugt mit 50 bis
100 Gew.-% vor.
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Der Teil des thermoplastischen Polymers
der Klebemittelzusammensetzung liegt mit 0 bis 80 Gew.-% der Klebemittelzusammensetzung,
vorzugsweise mit 0 bis 50 Gew.-% vor.
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Das klebrigmachende Mittel wird mit
0 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise mit 0 bis 40 Gew.-% verwendet.
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Silan kann für bestimmte Anwendungszwecke
in die Zusammensetzung eingeführt
werden und ist mit 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 1 Gew.-% vorhanden.
Außerdem
können
ein Füllstoff
mit 0 bis 50 Gew.-%, ein Weichmacher mit 0 bis 10 Gew.-%, Wachs
mit 0 bis 40 Gew.-% und ein Katalysator mit 0 bis 1 Gew.-% vorliegen.
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Es gibt zahlreiche Verfahren zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Klebemittelzusammensetzungen.
Viele davon sind dem Fachmann klar. Eine solche Variante besteht
darin, daß das
Vorpolymerisat getrennt oder gleichzeitig mit der Herstellung der Klebemittelzusammensetzung
hergestellt werden kann.
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Für
die Verwendung als Klebemittel oder Dichtungsmittel kann die feste
Zusammensetzung in eine Trommel oder einen Kübel gegeben werden und eine
Abgabevorrichtung vom Plattentyp kann dazu verwendet werden, das
Klebemittel zuzuführen.
Die Klebemittelzusammensetzung wird bei einer Temperatur extrudiert,
die zumindest ausreicht, um die Klebemittelzusammensetzung aus der
Schmelze auf ein Substrat zu extrudieren, z. B. 50 bis 150°C. Vor dem Härten des
Klebemittels durch Feuchtigkeit wird ein zweites Substrat mit dem
Klebemittel in Kontakt gebracht. Das Klebemittel zeigt eine ausreichende Grünfestigkeit,
so daß keine
externe mechanische Halterung notwendig ist, während das Klebemittel durch
Feuchtigkeit härtet.
Für die
Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Klebemittel
geeignete Substrate schließen
Glas, Metall, Polycarbonat, Acryl, ABS, PVC, Vinyl und Holz ein.
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Die reaktive Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
aus Urethan wird in der Verbindungsnaht gehärtet, indem auf in der Umgebung
vorhandene von Feuchtigkeit zurückgegriffen
wird, wie der Feuchtigkeit in der Atmosphäre oder im Substrat, insbesondere
der Feuchtigkeit im Holz. Eine andere Methode zum Härten der
Verbindungsnaht beinhaltet die Zugabe von aktiven Verbindungen zum
Klebemittel an der Verbindungsnaht, die ein verfügbares aktives Wasserstoffatom
für die
Reaktion mit den NCO-Gruppen des Vorpolymerisats aufweisen. Auf diesem
Fachgebiet ist eine Vielzahl von reaktiven Verbindungen mit freien
aktiven Wasserstoffatomen bekannt, dazu gehören Hydrogensulfit, Polyole,
Amine, Ammoniak und andere aktive Verbindungen.
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Beispiel 1
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Ein Polyisocyanat-Vorpolymerisat
wird hergestellt, indem 1 Äquivalent
eines mit Trimethylolpropan mit einer Funktionalität von 3,0
modifiziertes Ethylenadipat (Anzahl von OH = 14) bei 50°C mit 8 Äquivalenten
2,4/2,6-TDI (Verhältnis
50/50 Gew.-%) umgesetzt wird, bis die gesamte Hydroxyl-Funktionalität aufgebraucht
ist. Zweite Verarbeitungsschritte, wie die Molekulardestillation
mit Fraktionierbürsten, dienen
dazu, das unreagierte TDI-Monomer bis zu einer Menge ≤ 0,1 Gew.-%
zu entfernen und ein Vorpolymerisatharz mit einem Gesamtgehalt an
freiem Isocyanat von etwa 1% herzustellen.
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Beim Erwärmen auf 80°C zeigt das entstehende Material
einen guten Schmelzfluß,
keine Gele und eine gute Benetzung einer Vielzahl von Oberflächen. Verbundene
Anordnungen, die mit diesem Urethan-Vorpolymerisat hergestellt wurden,
zeigen eine gute Grünfestigkeit
und sehr gute abschließende
Eigenschaften, die durch übliche
Klebemitteltests bestimmt wurden.
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Die entsprechenden herkömmlichen
Materialien, die mit ≤ 3 Äquivalenten
Isocyanatgruppen pro Äquivalent
Hydroxylgruppen hergestellt wurden, sind entweder zu viskos oder
nicht homogen (aufgrund der Gelbildung) und können nicht als Heißschmelzklebemittel
verarbeitet werden. Diese Materialen enthalten auch Mengen von monomerem
Diisocyanat von mehr als 2 Gew.-%.
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Feststellung
der industriellen Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung gibt ein
Verfahren zum Verbinden von zwei Substraten unter Verwendung einer
feucht härtenden
Heißschmelzklebemittelzusammensetzung
aus Urethan an.
