DE19958526A1 - Polyester-Polyurethan-Klebstoff und seine Verwendung - Google Patents
Polyester-Polyurethan-Klebstoff und seine VerwendungInfo
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Abstract
Es wird ein Polyester-Polyurethan-Klebstoff aus Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten vorgeschlagen, wobei die Polyester-Polyole auf Milchsäure basieren. Der erfindungsgemäße Klebstoff wird vorzugsweise zum Kaschieren verwendet. Er zeichnet sich durch seine Umweltverträglichkeit aus, da er von nachwachsenden Rohstoffen ausgeht und leicht biologisch abbaubar ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Polyurethan-Klebstoff aus Polyester-Polyolen und
Polyisocyanaten.
Polyurethan-Klebstoffe auf der Basis von Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten
sind seit langem bekannt.
Diole auf der Basis von Milchsäure sind ebenfalls seit mindestens 10 Jahren
bekannt. So wird in der EP 0 250 994 deren Herstellung, z. B. aus Ethylenglykol
und Milchsäure beschrieben. Dort wird auch vorgeschlagen, die fließfähigen bis
festen oligomeren Ester der Milchsäure oder ihre dermatologisch verträglichen
Derivate als resorbierbare Träger und/oder Filmbildner zur Herstellung eines
kosmetischen oder pharmazeutischen Mittels zur Abdeckung unverletzter
und/oder verletzter Bereiche menschlicher oder tierischer Haut zu verwenden. Als
Derivate werden Ester genannt. Von Urethanen ist keine Rede, ebensowenig von
einer Verwendung der Polyester-Diole auf Basis von Milchsäuren im Klebstoff-
Bereich.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, Polyester-Diole nicht
petrochemischer Natur, sondern auf der Basis nachwachsender Rohstoffe,
insbesondere pflanzlicher Basis zur Herstellung von Polyurethan-Klebstoffen zur
Verfügung zu stellen bzw. die daraus hergestellten Polyurethan-Klebstoffe.
Außerdem sollte auch eine zweckmäßige Verwendung gefunden werden.
Die Lösung der Erfindung ist den Patentansprüchen zu entnehmen. Sie besteht in
erster Linie darin, als Polyester-Polyol ein Polyester-Polyol auf der Basis von
Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 5 C-Atomen, insbesondere auf der Basis von
Milchsäure zur Herstellung des Polyurethan-Klebstoffes zu verwenden.
Die Milchsäure wird technisch in Extraktions- und Fermentationsprozessen bei der
Milchsäure-Gärung, z. B. von Milch und Molke oder von Glukose und Maltose aus
Melassen und Malz in breitem Umfang hergestellt. Ausgangsprodukt ist
hauptsächlich Mais. Aus der Milchsäure bzw. ihren Derivaten wird durch
Polymerisation die Polymilchsäure (Polylactid) hergestellt. Das kann z. B. durch
direkte Veresterung mit mindestens zweiwertigen Alkoholen, durch Umesterung
von Milchsäureestern oder durch Ringöffnung von Lactid geschehen.
Vorzugsweise wird gleichzeitig oder danach aus der Milchsäure durch Reaktion
mit geeigneten niedermolekularen Polyolen die Polymilchsäure mit mehreren OH-
Gruppen hergestellt. Geeignete niedermolekulare Polyole sind z. B. Ethylen-
Glykol, Propan-Diol-1,2, Propandiol-1,3, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, Butandiol-2,3,
Neopentylglykol, Hexandiol-1,6, Hydrochinon, Resorcin und mehrwertige
Alkohole, insbesondere Glycerin und Monoglyceride. Natürlich können auch
niedermolekulare Polyalkylendiole oder -Triole verwendet werden, z. B.
Tripropylenglykol. Durch das molare Verhältnis der Milchsäure zu dem
niedermolekularen Polyol wird das Molekulargewicht der Polymilchsäure mit
mehreren OH-Gruppen bestimmt. Bevorzugt sind Polyester-Diole auf der Basis
von Milchsäure, insbesondere Oligomere auf der Basis von Milchsäure mit zwei
OH-Endgruppen. Zu den Herstellungsbedingungen im einzelnen wird ausdrücklich
auf die EP 0 250 994 verwiesen.
Weitere erfindungsgemäß verwendbare Hydroxycarbonsäuren sind: Glykolsäure,
Hydroxybuttersäure und Hydroxyvaleriansäure.
Die Polyester-Polyole auf der Basis von Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 5 C-
Atomen, insbesondere Milchsäure mit zwei oder mehr OH-Endgruppen dienen
erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Polyurethanen bei
Reaktion mit Polyisocyanaten. Sie können aber auch zur Herstellung von anderen
Kunstharzen verwendet werden. Die Polyurethane können aus einem oder
mehreren Polyester-Polyolen und einem oder mehreren Polyisocyanaten
hergestellt werden.
Unter einem "Polyisocyanat" wird eine niedermolekulare Verbindung mit zwei oder
mehr Isocyanat-Gruppen verstanden. Die Diisocyanate werden bevorzugt. Sie
können aber bis zu ca. 10 Gew.-% an trifunktionellen Isocyanaten enthalten.
Neben aliphatischen und cycloaliphatischen Polyisocyanaten kommen vor allem
aromatische Polyisocyanate in Frage. Als konkrete Beispiele seien insbesondere
genannt TDI und MDI.
Bei den Polyester-Polyurethanen kann man danach unterscheiden, ob eine noch
reaktive oder eine nicht reaktive Masse appliziert werden soll. Die reaktive Masse
kann ihrerseits wiederum unterschieden werden zwischen einem Polyester-
Polyurethan mit noch reaktiven NCO-Gruppen, die mit Wasserdampf ausreagieren
(Ein-Komponenten-System) und einem System, bei dem ein Polyester-Polyol
(Harz) unmittelbar vor der Applikation mit einem Polyisocyanat (Härter) gemischt
wird (Zwei-Komponenten-System). Die erfindungsgemäßen Polyester-
Polyurethane aus dem Polyester-Polyolen auf der Basis von Milchsäure eignen
sich praktisch für alle Anwendungen, die für bisher bekannte Polyester-
Polyurethane aller Art bekannt sind. Ausdrücklich sei auf die Verwendung zum
Kleben, Beschichten und Dichten (einschließlich Gießmassen) hingewiesen.
Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Polyester-Polyurethane zum
Kleben. Auch hierbei sind im Prinzip alle bekannten Verklebungen von Substraten
möglich. Hervorgehoben werden soll aber die Verwendung zum Kaschieren in
Form eines Zwei-Komponenten-Systems.
Unter Kaschieren wird das Binden von zwei oder mehreren Lagen gleicher oder
verschiedener Materialien verstanden. Dabei handelt es sich um Papiere,
Textilien, Kunststoffe, Metalle und anderen Materialien, die sich als Lagen bzw.
Folien verarbeiten lassen. Diese Materialien werden meistens in einem Kalander
in einem Walzprozeß unter Druck mit dem erfindungsgemäßen Polyester-
Polyurethan verbunden.
Die erfindungsgemäßen Polyester-Polyurethane auf der Basis von Polyester-
Polyolen aus Milchsäure zeigten trotz der niedrigen Viskosität überraschend hohe
Festigkeitswerte und eignen sich daher insbesondere zu Kaschierungen.
Sie sind umweltverträglich, und zwar nicht nur weil sie aus nachwachsenden
Rohstoffen gewonnen werden, sondern auch weil sie biologisch abbaubar sind.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels im einzelnen erläutert:
Analog zum Beispiel 1c) der EP 0 250 994 wurde aus Tripropylenglykol und Milchsäureethylester im Molverhältnis von 1 : 8,1 ein bifunktioneller Oligo- Milchsäureester hergestellt. Die Viskosität betrug 836 mPas bei 20°C (Haake Rotationsviskosimeter VT 500, Spindelsatz MV1).
Analog zum Beispiel 1c) der EP 0 250 994 wurde aus Tripropylenglykol und Milchsäureethylester im Molverhältnis von 1 : 8,1 ein bifunktioneller Oligo- Milchsäureester hergestellt. Die Viskosität betrug 836 mPas bei 20°C (Haake Rotationsviskosimeter VT 500, Spindelsatz MV1).
Dieses Reaktionsprodukt wurde als Harz im Mengenverhältnis von 1 : 1,2 mit MDI
als Härter zum Kaschieren einer 12 µm dicken verstreckten Folie aus
Polypropylen und einer 50 µm dicken Folie aus Polyethylen verwendet.
Der Klebstoffauftrag betrugt 3 µm.
Nach einer 7tägigen Lagerung bei 20°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit war
die Aushärtung beendet. Die Verbundhaftung betrug dann 2,4 N/15 mm, wobei die
Polypropylen-Folie riß. Die Siegelnahthaftung betrug 38 N/15 mm, wobei ein
Verbund-Abriß eintrat.
Claims (5)
1. Polyurethan-Klebstoff aus Polyester-Polyolen und Polyisocyanaten, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyester-Polyol auf mindestens einer
Hydroxycarbonsäure mit 2 bis 5 C-Atomen basiert.
2. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polyester-Polyol ein Poly-Diol ist.
3. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polyester-Polyol ein Polymeres, insbesondere ein Oligomeres vorzugsweise
der Milchsäure mit 2 primären und/oder sekundären OH-Endgruppen ist.
4. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er
zweikomponentig ist und die Harzkomponente aus mindestens einem
Polyester-Polyol auf der Basis von Hydroxycarbonsäure mit 2 bis 5 C-Atomen
und die Härter-Komponente aus einem Polyisocyanat, insbesondere einem
Diisocyanat besteht.
5. Verwendung des Polyurethan-Klebstoffes nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 4 zum Kaschieren.
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