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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Vernetzersysteme (Härtersysteme)
für vorzugsweise
wäßrige Polymerdispersionen,
insbesondere Dispersionsklebstoffe.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Zweikomponentensystem (2K-System),
insbesondere ein zweikomponentiges Dispersionsklebstoffsystem, aus
Polymerdispersion einerseits und reaktiver, insbesondere isocyanatbasierter
Vernetzerkomponente (Härterkomponente)
für die
Polymerdispersion andererseits.
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Des
weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Vernetzung
einer Polymerdispersion als Bestandteil eines Zweikomponentensystems
(2K-Systems), insbesondere
eines zweikomponentigen Dispersionsklebstoffsystems, unter Verwendung
einer reaktiven, insbesondere isocyanatbasierten Vernetzerkomponente
(Härterkomponente).
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Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Mischung aus mindestens
einem aliphatischen Isocyanat und mindestens einem aromatischen
Isocyanat als isocyanatbasierte Vernetzerkomponente (Härterkomponente)
für Polymerdispersionen.
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Klebstoffe,
insbesondere auf Basis physikalisch abbindender bzw. nichtreaktiver
Dispersionsklebstoffe (z. B. lösemittelhaltige
und/oder wäßrig basierte
Kontaktklebstoffe etc., wie z. B. Klebstoffe auf Basis von Polyurethandispersionen
und dergleichen) erreichen nach Entfernen des Lösemittels und/oder Wassers
nicht immer eine ausreichende Festigkeit bzw. Verklebungsqualität, insbesondere
im Hinblick auf Wärmestandfestigkeit
und Feuchtigkeitsbeständigkeit.
Daher wird diesen Klebstoffen oftmals ein sogenannter Vernetzer – synonym
auch als Härter
bezeichnet – zugesetzt,
welcher zu einer Steigerung der Endfestigkeit der Verklebung führt, insbesondere
in bezug auf die Wärmebeständigkeit
und die Feuchtigkeitsfestigkeit.
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So
werden Dispersionen auf Polyurethanbasis seit langem als Klebstoffe,
insbesondere bei der Verklebung von thermoplastischen Folien mit
Holzwerkstoffen im Vakuumtiefziehverfahren (3D-Verformung), eingesetzt.
Wie zuvor geschildert, erreichen aber die reinen Dispersionsklebstoffe
ohne den Zusatz eines Vernetzersystems nicht immer eine für die spätere Anwendung
ausreichende Beständigkeit,
was insbesondere bei Einwirken von höheren Temperaturen bzw. Wärme und
von Feuchtigkeit zutrifft.
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Zu
diesem Zweck werden als Vernetzer im Stand der Technik hydrophilierte
aliphatische Isocyanate auf Basis von HDI und IPDI sowie deren Homologe,
Urethdione, Dimere und Trimere eingesetzt. Im allgemeinen werden
5 bis 15 Gew.-% dieser Vernetzer zu den Dispersionsklebstoffen zugesetzt,
um eine ausreichende Vernetzung zu erreichen. Allerdings handelt
es sich bei den hydrophilierten aliphatischen Isocyanaten um vergleichsweise
teure Rohstoffe, welche sich zudem ohne Hydrophilierung nicht oder
nur unter erschwerten Bedingungen in die Klebstoffdispersionen einarbeiten
lassen. Auch sind relativ große
Mengen dieser kostenintensiven Vernetzer erforderlich, um eine ausreichende
Vernetzung oder Härtung
zu bewirken.
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Alternativ
kommen daher im Stand der Technik auch aromatische Isocyanate als
Vernetzer derartiger Dispersionsklebstoffe zum Einsatz, wobei aufgrund
der mit den aromatischen Isocyanaten als Vernetzerkomponente verbundenen
Nachteilen dieser Alternative eine nur untergeordnete technische
Bedeutung zukommt. Aromatische Isocyanate sind zwar preiswerter
als aliphatische Isocyanate, können
aber aufgrund ihrer hohen Reaktivität und ihrer ungenügenden Hydrophilierung
in der Praxis kaum als Vernetzer für wäßrige Polymerdispersionen eingesetzt
werden. Insbesondere erfordern die damit verbundenen geringen Topfzeiten
(im allgemeinen von nur etwa 30 bis 60 Minuten) für die Verarbeitung
spezielle Vorrichtungen und häufig
aufwendige Reinigungsarbeiten.
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Das
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem liegt daher
in der Bereitstellung eines Vernetzersystems (Härtersystems), welches die zuvor
geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend
vermeidet oder aber wenigstens abschwächt.
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Die
Anmelderin hat nunmehr überraschenderweise
herausgefunden, daß die
zuvor geschilderte Aufgabenstellung dadurch gelöst werden kann, daß als Vernetzerkomponente
bzw. Vernetzersystem ein Gemisch aus aliphatischen und aromatischen
Isocyanaten zum Einsatz kommt.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung – gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist somit ein Zweikomponentensystem
(2K-System), insbesondere ein zweikomponentiges Dispersionsklebstoffsystem,
wobei das Zweikomponentensystem
- (A) mindestens
eine Polymerdispersion einerseits und
- (B) eine isocyanatbasierte Vernetzerkomponente (Härterkomponente)
für die
Polymerdispersion andererseits
umfaßt, wobei die isocyanatbasierte
Vernetzerkomponte (B) eine Mischung aus mindestens einem aliphatischen
Isocyanat und mindestens einem aromatischen Isocyanat umfaßt.
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Dabei
bildet die Komponente (A) eine erste Komponente und die Komponente
(B) eine zweite Komponente des erfindungsgemäßen Zweikomponentensystems,
wobei die beiden Komponenten üblicherweise getrennt
voneinander aufbewahrt und erst vor der Anwendung, insbesondere
unmittelbar vor der Anwendung, zusammengebracht und homogenisiert
werden.
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Auf
diese Weise wird ein preiswertes Vernetzersystem zur Verfügung gestellt,
welches die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik
in effizienter Weise überwindet.
Eine solche Vernetzerkomponente läßt sich ohne weiteres in wäßrige Polymerdispersionen
einarbeiten und führt
zu mindestens gleich guten Verklebungen wie die nach Stand der Technik
als Vernetzer eingesetzten hydrophilierten aliphatischen Isocyanate
bei deutlich reduzierten Rohstoffkosten, geringeren Vernetzermengen
und mindestens gleichen bis sogar verlängerten Topfzeiten.
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Das
im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte aliphatische Isocyanat
ist im allgemeinen aus aliphatischen Di- und Polyisocyanaten ausgewählt.
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Beispiele
für erfindungsgemäß geeignete
aliphatische Isocyanate sind Hexamethylendiisocyanat (HDI oder HMDI)
und dessen Derivate, Isomere und Oligomere, insbesondere HMDI-Trimere,
1-Isocyanato-3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan
(IPDI) und dessen Derivate, Isomere und Oligomere, insbesondere Di-,
Tri- und Polymerisate und IPDI-Isocyanurat (IPDI-T) sowie Mischungen
und Prepolymere der zuvor genannten Verbindungen.
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In
erfindungsgemäß bevorzugter
Ausführungsform
ist das aliphatische Isocyanat der isocyanatbasierten Vernetzerkomponente
(B) ausgewählt
aus der Gruppe von HMDI und HMDI-Trimeren.
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Im
allgemeinen wird als aliphatisches Isocyanat ein wasseremulgierbares,
insbesondere hydrophiliertes aliphatisches Isocyanat eingesetzt.
Derartige wasseremulgierbare, insbesondere hydrophilierte aliphatische
Isocyanate sind kommerziell erhältlich
und dem Fachmann als solche bekannt. Dennoch ist die Verwendung
hydrophilierter Isocyanate im Rahmen der vorliegenden Erfindung
nicht zwingend erforderlich, auch wenn dies eine bevorzugte Ausführungsform
darstellt.
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Was
das aromatische Isocyanat der isocyanatbasieren Vernetzerkomponente
(B) anbelangt, so ist dieses im allgemeinen ausgewählt aus
aromatischen Di- und
Polyisocyanaten.
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Beispiele
für im
Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbare aromatische Isocyanate
sind Diisocyanatodiphenylmethane (MDIs) und deren Derivate, Isomere
und Oligomere, insbesondere 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
(4,4'-MDI) und 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
(2,4'-MDI) sowie
Mischungen verschiedener Diisocyanatodiphenylmethanisomere, 1,5-Diisocyanatonaphthalin
(NDI), Diisocyanatotoluole (TDIs) und dessen Derivate, Isomere und
Oligomere, insbesondere 2,4-Diisocyanatotoluol und TDI-Urethdione,
insbesondere dimeres 1-Methyl-2,4-phenylen-diisocyanat (TDI-U),
und TDI-Harnstoffe, 3,3'-Dimethylbiphenyl-4,4'-diisocyanat (TODI),
3,3'-Diisocyanato-4,4'-dimethyl-N,N'-diphenylharnstoff (TDIH) sowie Mischungen und
Prepolymere der zuvor genannten Verbindungen.
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In
erfindungsgemäß bevorzugter
Weise ist das aromatische Isocyanat der isocyanatbasierten Vernetzerkomponente
(Härterkomponente)
(B) ausgewählt
aus MDIs und Mischungen verschiedener MDI-Isomere.
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In
erfindungsgemäß besonders
bevorzugter Weise wird als aromatisches Isocyanat der isocyanatbasierten
Vernetzerkomponente (B) eine Mischung aus verschiedenen MDI-Isomeren,
insbesondere eine Mischung aus 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan und 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan,
eingesetzt, vorzugsweise mit einem Gehalt an 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan von mindestens
10 Gew.-%, insbesondere mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens
30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, bezogen auf
das MDI-Isomerengemisch. Die Verwendung eines derartigen Isomerengemisches
hat den entscheidenden Vorteil, daß das in dem Isomerengemisch
vorhandene 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan
eine in 2-Position des Phenylrests befindliche NCO-Gruppe aufweist,
welche – im
Gegensatz zu der NCO-Gruppe
in 4'-Position – relativ
reaktionsträge
ist und folglich über
einen längeren
Zeitraum stabil vorhanden ist, so daß auf diese Weise die Topfzeit
verlängert
werden kann.
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In
erfindungsgemäß bevorzugter
Weise umfaßt
die isocyanatbasierte Vernetzerkomponente (B) HMDI oder dessen Derivate
oder IPDI, vorzugsweise HDMI oder dessen Derivate, als aliphatisches
Isocyanat einerseits und mindestens ein MDI, vorzugsweise ein Gemisch
aus 4,4'-MDI und
2,4'-MDI, als aromatisches
Isocyanat andererseits.
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Was
die Menge der isocyanatbasierten Vernetzerkomponente (B) in dem
erfindungsgemäßen Zweikomponentensystem
anbelangt, so kann diese in weiten Bereichen variieren. Im allgemeinen
enthält
das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem
die isocyanatbasierte Vernetzerkomponente (B) in Mengen von 0,1
bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10
Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 7,5 Gew.-%, bezogen auf das Zweikomponentensystem.
Dennoch kann es anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt erforderlich
sein, von den vorgenannten Mengen abzuweichen, ohne daß der Rahmen
der vorliegenden Erfindung verlassen ist.
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Besonders
gute Ergebnisse werden erhalten, wenn die isocyanatbasierte Vernetzerkomponente
(B) aliphatische(s) Isocyanat(e) einerseits und aromatische(s) Isocyanat(e)
andererseits in einem Gewichtsverhältnis aliphatische(s) Isocyanat(e)/aromatische(s)
Isocyanat(e) im Bereich von 5:95 bis 95:5, insbesondere 10:90 bis
90:10, vorzugsweise 15:85 bis 60:40, besonders bevorzugt 20:80 bis
50:50, enthält.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
beträgt
das Gewichtsverhältnis
aliphatische(s) Isocyanat(e)/aromatische(s) Isocyanat(e) höchstens
1,5, vorzugsweise höchstens
1.
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Im
allgemeinen handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Zweikomponentensystem
um ein zweikomponentiges Dispersionsklebstoffsystem, insbesondere
um ein wäßrig basiertes
zweikomponentiges Dispersionsklebstoffsystem.
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Die
Polymerdispersion (A) des erfindungsgemäßen Zweikomponentensystems
ist im allgemeinen eine wäßrig basierte
Kunststoffdispersion oder eine Mischung verschiedener wäßrig basierter
Kunststoffdispersionen.
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Üblicherweise
ist die Polymerdispersion (A) ausgewählt aus der Gruppe von Polyurethandispersionen, Acrylatdispersionen,
Chloroprendispersionen, Epoxidharzdispersionen, Ethylenvinylacetatdispersionen (EVA-Dispersionen)
und Polyvinylacetatdispersionen (PVAc-Dispersionen) sowie Mischungen
aus zwei oder mehreren der vorgenannten Dispersionen.
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In
erfindungsgemäß bevorzugter
Weise wird als Polymerdispersion (A) eine insbesondere wäßrig basierte
Polyurethandispersion eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Polyurethane
mit reaktiven, insbesondere isocyanatreaktiven Gruppen eingesetzt,
beispielsweise Urethangruppen mit sekundären Aminofunktionen, säureterminierte
bzw. carboxylierte Urethane und dergleichen.
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Was
die Menge an der Polymerdispersion (A) in dem erfindungsgemäßen Zweikomponentensystem anbelangt,
so kann auch diese in weiten Bereichen variieren. Im allgemeinen
enthält
das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem
die Polymerdispersion (A) in Mengen von 80 bis 99,9 Gew.-%, insbesondere
85 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 90 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt 92,5
bis 98 Gew.-%, bezogen auf das Zweikomponentensystem. Dennoch kann
es einzelfallbedingt oder anwendungsbezogen erforderlich sein, von
den vorgenannten Mengen abzuweichen, ohne daß der Rahmen der vorliegenden
Erfindung verlassen ist.
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Es
versteht sich für
den Fachmann von selbst, daß die
prozentualen Mengen aller Bestandteile bzw. Inhaltsstoffe des erfindungsgemäßen 2K-Systems
stets so miteinander zu kombinieren sind, daß sie in Summe 100% ergeben.
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Darüber hinaus
können
das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem
bzw. die Polymerdispersion (A) außerdem mindestens ein Additiv
enthalten. Beispiele für
erfindungsgemäß geeignete
Additive sind Emulgatoren, Dispergiermittel, Lösemittel, Stabilisatoren, Verdicker,
Schutzkolloide, Verarbeitungshilfsmittel und dergleichen sowie Mischungen
dieser Verbindungen.
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Mit
dem neuen Vernetzersystem auf Basis eines Gemisches aus aliphatischen
Isocyanaten einerseits und aromatischen Isocyanaten andererseits
wird ein für
die Praxis hochrelevantes, leistungsstarkes Zweikomponentensystem,
insbesondere ein zweikomponentiges Dispersionsklebstoffsystem bereitgestellt,
welches die eingangs geschilderten Nachteile des Standes der Technik
in effizienter Weise löst.
Insbesondere läßt sich
die erfindungsgemäße Vernetzerkomponente
(B) ohne weiteres in Polymerdispersionen, insbesondere wäßrige Polymerdispersionen,
einarbeiten und führt
zu mindestens gleich guten Verklebungen wie im Falle der Verwendung
herkömmlicher
Vernetzer auf der Basis hydrophilierter aliphatischer Isocyanate – und dies
bei deutlich reduzierten Rohstoffkosten, geringeren Mengen an Vernetzer
und mindestens gleich guten bis sogar im allgemeinen längeren Topfzeiten.
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Überraschenderweise
wurde somit gefunden, daß sich
Abmischungen von aliphatischen Isocyanaten mit aromatischen Isocyanaten,
letztere insbesondere in Form spezieller Monomergemische von aromatischen Isocyanaten,
wie insbesondere Gemischen aus 2,4'-MDI-Isomeren und 4,4'-MDI-Isomeren, vorzugsweise
mit hohem 2,4'-MDI-Anteil,
leicht in wäßrige Klebstoffdispersionen
einarbeiten lassen. Diese Vernetzersysteme zeigen sogar eine längere Topfzeit
als die nach dem Stand der Technik eingesetzten reinen aliphatischen
Isocyanate. Weiterhin wurde eine zum Stand der Technik gleichwertige
Ver klebungsqualität
erreicht, und zwar bei deutlich reduzierten Rohstoffkosten und geringeren
Vernetzermengen.
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Das
erfindungsgemäße Zweikomponentensystem
eignet sich insbesondere zum Auftrag im Spritzverfahren. Insbesondere
kann das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem
in bezug auf Holzwerkstoffe, insbesondere Holzsubstrate, verwendet
werden, beispielsweise zur Verklebung von Folien, insbesondere thermoplastischen
Folien mit Holzwerkstoffen, insbesondere im Vakuumtiefziehverfahren
(3D-Verformung). Dies ist aber lediglich ein typisches Anwendungsbeispiel
für das
erfindungsgemäße Zweikomponentensystem,
auf welches das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem
keinesfalls beschränkt
ist.
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Der
erfindungsgemäße 2K-Klebstoff
wird typischerweise im Spritzverfahren aufgetragen. Dazu wird z. B.
der Holzwerkstoff (z. B. MDF = Medium Density Fiberboard bzw. mitteldichte
Faserplatte) mit dem wäßrigen Klebstoffsystem
beschichtet und bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur
abgetrocknet. Nach der Abtrocknung ist der Klebstoff blockfrei,
und das so vorbehandelte Substrat kann in einer beheizten Presse
unter Anwendung von Druck und Vakuum mit einer thermoplastischen
Folie kaschiert werden.
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Weiterer
Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung – ist
somit die erfindungsgemäße Verwendung
des Zweikomponentensystems nach der vorliegenden Erfindung. Insbesondere
eignet sich das Zweikomponentensystem nach der vorliegenden Erfindung – wie zuvor
geschildert – zur
Verwendung in der Holz- und Möbelindustrie.
Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem zur
Folienkaschierung auf Substraten, insbesondere zur Kaschierung von
thermoplastischen Folien auf Holzwerkstoffen, vorzugsweise im Vakuumtiefziehverfahren
(3D-Verformung), eingesetzt werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Zweikomponentensystem
auch in der Automobilindustrie Anwendung finden, so z. B. zum Verkleben
von Türseitenteilen.
Wie zuvor geschildert, ermöglicht
das Zweikomponentensystem nach der vorliegenden Erfindung insbesondere
eine einfache Anwendung bzw. einen einfach zu realisierenden Auftrag
im Spritz-, Walz-, Gieß-
oder Tauchverfahren, vorzugsweise im Spritzverfahren. Es versteht
sich für
den Fachmann von selbst, daß die
beiden Komponenten (A) und (B) des erfindungsgemäßen 2K-Systems zu Zwecken der
Anwendung in Abhängigkeit
von der Topfzeit erst vor der Anwendung in Kontakt gebracht bzw.
homogen vermischt werden und dann die fertige, homogene Mischung
aus den Komponenten (A) und (B) nachfolgend appliziert wird.
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Für weitergehende
Einzelheiten in bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung kann auf die
vorstehenden Ausführungen
zu dem erfindungsgemäßen Zweikomponentensystem
als solchem verwiesen werden, welche in bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren
entsprechend gelten.
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Weiterer
Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem dritten Aspekt der
vorliegenden Erfindung – ist
ein Verfahren zur Vernetzung einer Polymerdispersion als Bestandteil
eines Zweikomponentensystems (2K-Systems),
insbesondere eines zweikomponentigen Dispersionsklebstoffs, bei
dem der Polymerdispersion eine isocyanatbasierte Vernetzerkomponente
(Härterkomponente)
zugesetzt wird, wobei als isocyanatbasierte Vernetzerkomponente
eine Mischung aus mindestens einem aliphatischen Isocyanat und mindestens
einem aromatischen Isocyanat eingesetzt wird. Für weitergehende Einzelheiten
in bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren
kann auf die vorstehenden Ausführungen
zu dem erfindungsgemäßen Zweikomponentensystem
und der erfindungsgemäßen Verwendung
verwiesen werden, welche in bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren
entsprechend gelten.
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Schließlich ist
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem vierten Aspekt der
vorliegenden Erfindung – die
Verwendung einer Mischung aus mindestens einem aliphatischen Isocyanat
und mindestens einem aromatischen Isocyanat als isocyanatbasierte
Vernetzerkomponente (Härterkomponente) für eine Polymerdispersion,
insbesondere im Rahmen eines Zweikomponentensystems (2K-Systems),
vorzugsweise eines zweikomponentigen Dispersionsklebstoffsystems.
Insbesondere kann auf diese Weise eine effiziente Steigerung der
Endfestigkeit der Verklebung, insbesondere in bezug auf die Wärmebeständigkeit und
die Feuchtigkeitsfestigkeit, erreicht werden. Für weitergehende Einzelheiten
in bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung
kann auf die vorstehenden Ausführungen
zu dem erfindungsgemäßen Zweikomponentensystem
verwiesen werden, welche in bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung
entsprechend gelten.
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Weitere
Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung
sind für
den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar
und realisierbar, ohne daß er
dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele
veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls
beschränken.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Herstellung von zweikomponentigen
wäßrigen Dispersionsklebstoffen
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Ein
Polyurethan-Klebstoffsystem wurde unter Rühren mit 2,5 bzw. 5 Gew.-%
eines Isocyanatvernetzers gemischt. Nach Abschluß der Zugabe wurde noch weitere
5 Minuten gerührt.
Die so hergestellte Mischung war gebrauchsfertig.
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Es
wurden folgende Ansätze
hergestellt (siehe Tabelle 1): Tabelle 1:
| | Referenz
1 | PU
1 | PU
2 | PU
3 | PU
4 | PU
5 | PU
6 |
| | | | | | | | |
| Polyurethandispersion
Jowapur® 150.30 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| | | | | | | | |
| aliphatisches
NCO | 5 | | | | | | |
| 2,4'-4,4'-MDI/aliphatisches
NCO (50/50) | | 2,5 | 5 | | | | |
| 2,4'-4,4'-MDI/aliphatisches
NCO (80/20) | | | | 2,5 | 5 | | |
| 2,4'-4,4'-MDI | | | | | | 2,5 | |
| 4,4'-MDI in Aceton (50%ig) | | | | | | | 2,5 |
| | | | | | | | |
| Viskosität (Brookfield,
20°C, RVT, Spindel
2, 20 Umdrehungen) [mPas] | 990 | 735 | 660 | 900 | 875 | 1155 | 730 |
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Die
Topfzeiten der Mischungen verhielten sich wie aus Tabelle 2 ersichtlich.
Jowapur
® 150.30
ist eine kommerziell erhältliche
Polyurethandispersion der Jowat AG, Detmold. Bei der Vernetzerkomponente
handelt es sich um ein kommerziell erhältliches, hydrophiliertes aliphatisches
Polyisocyanat auf HDI-Basis. Es ist zu erkennen, daß Abmischungen
von aliphatischen Isocya naten mit 2,4'-4,4'-isomerenreichen
MDI (PU 1 bis PU 4) eine stabilere Viskosität zeigen und folglich eine
deutlich verlängerte
Topfzeit gegenüber
der Referenz 1 und den rein aromatischen Isocyanaten (PU 5 und PU
6). Tabelle 2:
| | Viskosität nach Brookfield
[mPas] |
| Topfzeit | Referenz
1 | PU
1 | PU
2 | PU
3 | PU
4 | PU
5 | PU
6 |
| | | | | | | | |
| 1
h | 990 | 735 | 660 | 900 | 875 | 1155 | 730 |
| 2
h | 1025 | 660 | 685 | 775 | 940 | 1120 | 720 |
| 3
h | 1030 | 665 | 720 | 770 | 980 | 975 | 720 |
| 4
h | 1030 | 665 | 730 | 800 | 1100 | 885 | 720 |
| 5
h | 1040 | 690 | 745 | 840 | 1050 | 915 | 720 |
| 6
h | 1030 | 700 | 745 | 845 | 1075 | 915 | 720 |
| 24
h | 840 | 750 | 770 | 920 | 1180 | 1075 | 710 |
| 72
h | 13120 | 765 | 975 | 855 | 1165 | 1165
Bodensatz | 745 |
| 120
h | fest | 800 | 1010 | 930 | 1180 | 1200
Bodensatz | 800
Bodensatz |
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Die
Mischungen gemäß Referenz
1 sowie PU 1 bis PU 5 wurden mit einer Handspritzpistole auf MDF-Träger aufgetragen
und das Spritzbild, der Verlauf und die Oberflächenruhe optisch beurteilt
(siehe Tabelle 3). Alle Ansätze
zeigten einen guten Verlauf und eine ruhige Oberfläche.
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Nach
Abtrocknung bei Raumtemperatur wurden die Prüfkörper mit einer geprimerten
PVC-Folie in einer Tiefziehpresse (ITAL-Press) bei einer Klebstoffugentemperatur
zwischen 73 bis 75°C
einer 3D-Kaschierung unterworfen. Nach einer Vernetzungszeit von
7 Tagen bei 20°C
und 65% relativer Feuchte wurden die Prüfkörper den anwendungstechnischen
Prüfungen
unterzogen. Dazu zählen
der aufsteigende Wärmetest nach
interner Norm (vgl. nachfolgende Beschreibung), der Test nach AMK
(= Arbeitskreis "Die
moderne Küche e.
V.") sowie die Bestimmung
der Schälfestigkeit
der PVC-Folie im Kantenbereich des MDF-Trägers.
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Die
Mischungen PU 1 bis PU 4 zeigten vergleichbare Wärmestandfestigkeiten und Schälfestigkeiten im
Vergleich zum Stand der Technik (Referenz 1). Der rein aromatische
Vernetzer PU 5 zeigte geringe Wärmestand-
und Schälfestigkeiten. Tabelle 3:
| | Referenz
1 | PU
1 | PU
2 | PU
3 | PU
4 | PU
5 |
| Spritzbild/Verlauf | gut | gut | gut | gut | gut | gut |
| | | | | | | |
| Trocknung
1 h RT; Presse: ITAL-Press; Aktivierungstemp. in der Klebstoffuge:
73–75°C |
| Aufsteigende
Wärmestandfestigkeit | 90 | 90 | 90 | 85 | 90 | 80 |
| | | | | | | |
| AMK-Test | | | | | | |
| 1
h 50°C Folienschrumpf [mm] | kein | kein | kein | kein | kein | kein |
| 1
h 60°C Folienschrumpf [mm] | kein | kein | kein | kein | kein | kein |
| 1
h 75°C Folienschrumpf [mm] | kein | kein | kein | kein | kein | 0,1 |
| 2
h 75°C Folienschrumpf [mm] | kein | kein | kein | kein | kein | 0,1 |
| 3
h 75°C Folienschrumpf [mm] | kein | kein | kein | 0,1 | 0,1 | 0,2 |
| 4
h 75°C Folienschrumpf [mm] | kein | 0,1 | kein | 0,1 | 0,2 | 0,5 |
| | | | | | | |
| Schälfestigkeiten
(Mittelwerte) [N/cm] | 23,0 | 22,5 | 28,0 | 23,9 | 24,7 | 21,6 |
| | | | | | | |
| Schälfestigkeiten
(Maximalwerte) [N/cm] | 45,3 | 42,4 | 54,0 | 44,5 | 45,9 | 39,6 |
| | | | | | | |
| Bruchbild | KB/AB | AB-Folie | MB-Folie | Spanausriß | AB-Folie | AB-Folie |
- AB:
- Adhäsionsbruch
- KB:
- Kohäsionsbruch
- MB:
- Materialbruch
-
Durch
Abmischungen von hydrophilierten aliphatischen Isocyanaten mit aromatischen
Isocyanaten (hier: aromatische Isocyanate auf Basis von 2,4'-4,4'-reichem MDI) stehen dem Anwender preiswerte,
wasseremulgierbare Vernetzer zur Verfügung, die bereits bei einer
Einsatzkonzentration von 2,5% statt der üblichen 5% eine gleichwertige
Verklebungsqualität
im Vergleich mit den sonst eingesetzten reinen hydrophilierten,
aliphatischen Isocyanaten erzielen. Mischungen von hydropilierten
aliphatischen Isocyanaten mit aromatischen Isocyanaten (z. B. aromatischen
Isocyanatgemischen auf Basis von 2,4'-4,4'-reichem MDI) eigen
sich somit in ausgezeichneter Weise als wasseremulgierbare Vernetzer
für wäßrige Dispersionsklebstoffe. Aufsteigender
Wärmetest
PU-Dispersionen nach interner Norm
| Material: | Buchenholz-Sperrholzbretter
7,5 × 30
cm |
| | PVC-Folie
0,4 mm/ca. 8 × 35
cm |
| | Kasten-Rakel
mit 120 μm |
| | |
| Geräte: | Presse
Schwabenthan |
| | Einstellung
der Presse: |
| | Obere
Heizplatte: kalt |
| | Untere
Heizplatte: z. B. 75°C |
| | Kontrolle
der gewünschten
Fugentemperatur mit Temperaturmeßstreifen |
| | Druck:
niedrigste Einstellung |
| | Preßzeit: 3
Minuten |
| | |
| Durchführung: | 120 μm Naßfilm auf
Buchenholz-Sperrholzbretter aufziehen Trocknungszeit: 1 Stunde |
| | Bretter
auf Schmalseiten mit Klebeband abkleben, um Holzbruch zu vermeiden |
| | Folienstreifen
mit geprimerter Seite auf mit Klebstoff beschichtete Seite legen; Brett
in die Presse mit Folie auf beheizte Platte legen |
| | Aus
einem Brett 2 Prüflinge
(2 cm breit) schneiden lassen |
| | Prüflinge 7
Tage bei 20°C
und 65% relativer Feuchte konditionieren |
| | Prüflänge von
10 cm von jeder Seite ausgehend markieren |
| | Belastung:
1 kg |
| | |
| Aufsteigender Wärmetest: | Beginn:
40°C |
| | Stündlich die
Temperatur des Trockenschrankes um 10°C erhöhen |
| | Vor
Temperaturerhöhung
abgelösten
PVC-Streifen messen |
| | Angegeben
wird die Temperatur, bei der sich der PVC-Streifen noch nicht abgelöst hat |