説明

イソシアナート不含のシラン架橋性組成物

本発明の主題は、A)ポリエーテル単位及びポリエステル単位から選択される単位(E)を骨格中に含有するプレポリマー(P) 100質量部、その際、前記プレポリマー(P)は一般式(1)−L1−(CH2y−SiR23-x(OR1x (1)の末端基少なくとも1つを有する、B)一般式(2)R4SiR23-z(OR1z (2)のシラン(S) 1〜100質量部、C) 空気湿分の存在下で組成物(K)の硬化を促進する硬化触媒(HK) 0〜10質量部、その際、L1は、−O−、−S−、−(R3)N−、−O−CO−N(R3)−、−N(R3)−CO−O−、−N(R3)−CO−NH−、−NH−CO−N(R3)−、−N(R3)−CO−N(R3)から選択される二価の結合基である、R1、R2、R3、x、y及びzは請求項1に挙げた意味合いを有する、R4は、少なくとも7個の炭素原子を有する炭化水素基である、を含有する組成物(K)に関する。本発明の組成物(K)は、硬化後に極めて引張剪断強く、かつ、接着剤(K)として使用される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高い引張剪断強さ及び高い硬化速度を有する接着剤として使用される、シラン架橋性の一成分組成物に関する。
【0002】
木材接着の実施には、特に、通常はポリビニルアセタート分散液を基礎として調合されている、木材接着剤が知られている。これは確かに良好な付着を木材に対して示すが、その結合速度、すなわち、負荷可能な接着物の形成までに消費される時間は極めて長く、このため、接着すべき未完成製品の持続的な機械的な固定は通常は断念できない。さらに、この接着剤タイプの使用は、接着部が湿分に曝露される場合には問題であり、というのも、木材接着剤は通常は水に対して限られた耐性しか有しないからである。
【0003】
構造部品の機械的強度に関して高い要求が課せられ、かつ、この接合強度が数年後にも気候影響下でなお十分に高いことが望まれる、強く負荷をかけた木材構築物の場合には、このような木材接着剤は大抵は不適当である。
【0004】
ここでは、典型的にはイソシアナート架橋性PU接着剤が使用される。この接着剤は通常は芳香族性ポリイソシアナートを含有する。この種の系は、イソシアナート基と(空気)湿分との反応により硬化する。
【0005】
PU接着剤は化学的な架橋反応を介して硬化し、やはり化学的に基材としての木材に結合できるので、これは、顕著により良好な機械的特性を示し、かつ、外部の(気候)影響、例えば湿分又は直接的な水接触に対して遙かにより耐性でもある。
【0006】
接着剤の一般的な性能は、規格、例えばDIN EN204 負荷群D1〜D4を満たすことにより確認される。この規格は通常はイソシアナート架橋性接着剤により満たされることができる。
【0007】
それにもかかわらず、イソシアナート架橋性接着剤もが一部、系に内在的な大きな欠点を有し、例えば、一成分PU接着剤系は通常はほどほどの硬化速度しか有しない。すなわち、イソシアナート架橋は原則的にアグレッシブな触媒作用によって強く促進されることができる。しかし、この種の触媒作用は根本的に、イソシアナート基の不所望な副反応(例えば、アロファナート、ウレトジオン、イソシアヌラートの形成その他)をも触媒作用するので、この相応する系は十分な貯蔵安定性をもはや有しない。
【0008】
イソシアナート架橋性接着剤の更なる欠点は、全てのイソシアナート含有化合物が有する敏感化作用である。加えて、様々なモノマー状イソシアナートは毒性があるか、又は極めて毒性があるか、かつ/又は、癌誘発性であると疑いをかけられている。モノマー状イソシアナートはその点で問題があり、というのも、ここでは最終使用者、すなわち、職人又はDo−it−yourself使用者は、硬化済みで、したがってイソシアナート不含で、かつ完全に懸念のない生成物だけでなく、イソシアナート含有接着剤とも接触しなくてはならないからである。経験の浅い家庭大工には、この場合に、生成物を場合によって専門知識に基づかないで及び/又は適切でなく使用する、特別な危険が存在する。更なる危険性は、ここでは、適切でない貯蔵、例えば子供の活動範囲における貯蔵によるものでもある。これに対して、プロフェッショナルな日曜大工では、確かに適切な使用及び貯蔵を推測できる。しかしここでは、この「プロ」は規則的に、場合によって一日何回も、このイソシアナート含有材料を取り扱わなくてはならない問題が場合によって存在し、このことは特に、前述したイソシアナートの敏感化作用を致命的にする可能性がある。
【0009】
ここでいくらか好ましいのは、極めて少ない揮発性イソシアナート含有量だけを有し、したがって、少なくとも表示不要(kennzeichnungsfrei)である、イソシアナート架橋性接着剤である。しかし、これらは大抵は脂肪族イソシアナートを基礎とし、これはやはり反応性が少ない。この接着剤はしたがって、接着剤の迅速な結合を起こさせる適用には、やはり、従来のPU接着剤に比較して好ましくない。
【0010】
接着剤領域においてますます使用される代替的な硬化技術は、アルコキシシラン官能性プレポリマーが空気湿分との接触でまず加水分解し、引き続き縮合反応により硬化するシラン架橋である。この相応するシラン官能性の、大抵はシラン末端化した、プレポリマーは、毒物学的に完全に懸念がない。
【0011】
確かに従来のシラン架橋性系は長い間比較的低い硬化速度の問題を有していたが、しかし、近年においては高反応性系も例えばEP 1414909又はEP 1421129に記載されている。
【0012】
典型的なシラン架橋性接着剤はその骨格において大抵は10000ダルトン以上の規模にあるモル質量を有する長鎖ポリエーテルからなる時折、いくらかより短鎖のポリエーテル−典型的にはモル質量4000〜8000ダルトンを有する−も使用され、これは次にジイソシアナートとより長い単位へと連結する。したがって総じてここでも極めて高分子量のプレポリマーが得られ、その骨格は依然として長鎖ポリエーテル単位から実質的になり、その際、このポリエーテル鎖は幾つかの少ないウレタン単位により中断されている。この種の系は、例えばWO 05/000931に記載されている。
【0013】
この全ての慣用のシラン架橋系の欠点は、しかし、比較的少ない引張剪断強度(Zugscherfestigkeit)である。したがって、高引裂強度の接着剤よりはどちらかといえば弾性の接着剤が必要とされる領域に、通常はこの新規の接着剤タイプのための典型的な使用は制限される。ヨーロッパ規格DIN EN 204、負荷群D4を満たす接着剤は、シラン架橋性接着剤では従来達成可能でない。
【0014】
本発明の主題は、
A)ポリエーテル単位及びポリエステル単位から選択される単位(E)を主鎖(Rueckgrat)中に含有するプレポリマー(P) 100質量部、その際、前記プレポリマー(P)は一般式(1)
【化1】

の末端基少なくとも1つを有する、
B)一般式(2)
【化2】

のシラン(S) 1〜100質量部、
C) 空気湿分の存在下で組成物(K)の硬化を促進する硬化触媒(HK) 0〜10質量部、を含有する組成物(K)であり、
式中、
1は、
【化3】

から選択される二価の結合基である、
1及びR2は、1〜6個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した炭化水素基、又は、全部で2〜20個の炭素原子を有する、隣接していない酸素原子により中断された炭化水素基である、
3は、水素、非置換もしくはハロゲン置換した、環式、直鎖状もしくは分枝鎖状のC1〜C18−アルキル基又はアルケニル基、C6〜C18−アリール基、又は、式
【化4】

の基である、
4は、少なくとも7個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した、直鎖状、分枝鎖状もしくは環式のアルキル基、アルケニル基又はアリールアルキル基である、
yは1〜10の数である、
xは、2又は3の値である、
zは1、2又は3の値を意味する、組成物(K)である。
【0015】
好ましくは前記プレポリマー(P)は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール又は様々なポリエーテルポリオール及び/又はポリエステルポリオールからの混合物から選択されたポリオール(1)から製造され、その際、前記ポリオール(P1)又はポリオール混合物(P1)は最高で2000ダルトンの平均モル質量を有することを特徴とする。
【0016】
特に好ましくは、その骨格に一般式(1)の末端基を有する前記プレポリマー(P)は、ポリエーテル単位及び/又はポリエステル単位(E)の他に更に付加的なウレタン単位を有する。
【0017】
更に、前記プレポリマー(P)は好ましくは、一般式(1)のシラン末端の他に一般式(3)
【化5】

の末端をも有することにより特徴付けられ、その際、
5は、少なくとも7個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した、直鎖状、分枝鎖状もしくは環式のアルキル基、アルケニル基又はアリールアルキル基を意味する、及び
2は、L1と同じ意味合いを有する。
【0018】
好ましくは、前記プレポリマー(P)の全ての鎖末端の少なくとも2%、特に好ましくは少なくとも4%、好ましくは最高で40%、とりわけ最高で20%が、一般式(3)の基で末端化している。
【0019】
本発明は、4つの発見を基礎とする。まず最初に観察されたのは、長鎖アルキル基を有するアルキルシラン(S)の添加が、生じる硬化した組成物(K)の機械的特性の改善を生じることである。特に、この添加はさもなければ比較的脆い材料に、意外なことに、高い引張剪断強さに必要な弾性を付与する。同様に意外なことは、シラン(S)の添加は、特にDIN EN 204 D4規格により木材接着剤のために要求される、熱水に対する耐性を大幅に改善するという事実である。加えて、アルキルシラン(S)の添加によって、この組成物(K)の加工能もまた、粘性低下により顕著に改善される。
【0020】
同様に意外なことに、第2の発見は、平均モル質量高くとも2000ダルトンを有する短鎖ポリオール(P1)又はポリオール混合物(P1)を基礎とするプレポリマー(P)を有する組成物(K)では、従来のシラン架橋性接着剤及びシーラントで通常使用される長鎖ポリオールを基礎とするプレポリマーを有する組成物に比較して、顕著により硬く、かつ、より引張剪断強い材料へと硬化することであった。
【0021】
第3に、一般式(1)のシリル末端の他に一般式(3)の鎖末端も提供する前記プレポリマー(P)は、意外なことに、シラン(S)との顕著により良好な相容性を示すことが発見された。相応する材料の加工能はこれによって顕著に改善される。
【0022】
最後の意外な発見は、一般式(1)のシリル末端の他に一般式(3)の鎖末端をも提供するプレポリマー(P)を用いて、その硬化後に熱水に対して、一般式(3)の鎖末端を提供しない硬化した組成物(K)に比較して顕著により耐性がある組成物(K)が得られるという事実である。
【0023】
前述の式においてL1は好ましくは−O−CO−NH−又は−NH−CO−N(R3)−から選択される二価の結合基であり、その際後者のものが特に好ましい。
【0024】
2は好ましくは−NH−CO−N(R3)−、−N(R3)−CO−NH−、−O−CO−NH及び−NH−CO−Oから選択される二価の結合基であり、その際最後に挙げた基が特に好ましい。
【0025】
基R1及びR2は好ましくは1〜6個の炭素原子を有する炭化水素基、とりわけ1〜4個の炭素原子を有するアルキル基、例えばメチル基又はエチル基又はプロピル基である。R2は、特に好ましくはメチル基であり、R1は特に好ましくはメチル基又はエチル基である。
【0026】
基R3は好ましくは水素又は1〜10個の炭素原子を有する炭化水素基、特に好ましくは水素、1〜6個の炭素原子を有する分枝鎖状又は非分枝鎖状のアルキル基、例えばメチル基又はエチル基又はプロピル基、シクロヘキシル基又はフェニル基である。
【0027】
yは好ましくは1又は3であり、特に好ましくは1である。後者の値が従って特に好ましく、というのも、相応するプレポリマー(P)はシリル基がメチレンスペーサーを介してのみ隣接するヘテロ原子により隔てられているが、このプレポリマー(P)は空気湿分に対する特に高い反応性により優れているからである。生じる組成物(K)は相応して短い結合時間を示し、かつ加えて通常は重金属含有触媒、特にスズ含有触媒をもはや必要としない。
【0028】
基R4は好ましくは直鎖状の、又は分枝鎖状のアルキル基又はアルケニル基であって少なくとも8個の炭素原子を有するものであり、その際、少なくとも8個の炭素原子を有するアルキル基、とりわけ少なくとも12個の炭素原子を有するアルキル基が特に好ましい。R4は好ましくは最高40個、特に好ましくは最高25個の炭素原子を有する。
【0029】
可変部zは好ましくは2又は3、特に好ましくは3である。
【0030】
基R5は好ましくは直鎖状の、又は分枝鎖状のアルキル基又はアルケニル基であって少なくとも8個の炭素原子を有するものであり、その際、少なくとも8個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基、とりわけ少なくとも10個の炭素原子を有するアルキル基が特に好ましい。R5は好ましくは最高30個、特に好ましくは最高20個の炭素原子を有する。
【0031】
プレポリマー(P)の製造の際では好ましくは平均モル質量最高2000ダルトン、とりわけ最高1500ダルトンを有するポリエーテルポリオール及び/又はポリエステルポリオール(P1)から出発し、その際、ポリエーテルポリオールが特に好ましい。特にとりわけ好ましくは平均モル質量最高1000ダルトンを有するポリエーテルポリオールである。好ましいポリエーテルタイプはポリエチレングリコール、とりわけポリプロプレングリコールである。ポリオール(P1)は分枝鎖状又は非分枝鎖状であってよい。特に好ましくは非分枝鎖状ポリオールであるが、しかし分枝位置を有するポリオールでもある。分枝鎖状及び非分枝鎖状ポリオールからの混合物も使用可能である。
【0032】
好ましくは前記ポリオール(P1)はプレポリマー(P)の製造の際に少なくとも1のイソシアナート官能性化合物と反応させられる。プレポリマー(P)の製造は場合によって触媒の存在下で行われる。
【0033】
適した触媒は例えばビスマス含有触媒、例えばBorchers GmbH社のBorchi(R) Kat 22, Borchi(R) Kat VP 0243, Borchi(R) Kat VP 0244又は組成物(K)に硬化触媒(HK)として添加される種類の化合物でもある。
【0034】
プレポリマー(P)の合成は好ましくは少なくとも0℃、特に好ましくは少なくとも60℃、好ましくは最高150℃、とりわけ最高120℃の温度で実施される。これは連続的に又は不連続的に行うことができる。
【0035】
前記プレポリマー(P)の好ましい一製造方式では、前述のポリオール又はポリオール混合物(P1)はシラン(P2)と一緒に使用され、前記シランは、一般式(4)
【化6】

[式中、R1、R2、x及びyは一般式(1)で挙げた意味合いを有する]
のシランから選択される。
【0036】
加えて、第3のプレポリマー成分として更にジイソシアナート又はポリイソシアナート(P3)も使用できる。慣用のジイソシアネートは、ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)であり、これは粗製MDI又は工業用MDIの形でも純粋な4,4’−もしくは2,4’−異性体又はこれらの混合物の形でもあり、種々の位置異性体の形のトリレンジイソシアネート(TDI)、ジイソシアナトナフタリン(NDI)、イソホロンジイソシアナート(IPDI)又はヘキサメチレンジイソシアナート(HDI)でもある。ポリイソシアナートの例はポリマー状MDI(P−MDI)、トリフェニルメタントリイソシアナート又は前述のジイソシアナートの三量体(ビウレット又はイソシアヌラート)である。
【0037】
最後に第4のプレポリマー成分として更にモノマー状アルコール(P4)も使用できる。これは1又はそれ以上のヒドロキシル基を提供できる。
【0038】
アルコール(P4)のモル質量及び分枝度については限定はない。好ましくはアルコール(P4)として一般式(5)
【化7】

[式中、R5は一般式(3)で挙げた意味合いを有する]
の化合物が使用される。このアルコールがプレポリマー(P)の合成の際にジ−又はポリイソシアナート(P3)との反応によって一般式(3)の鎖末端を形成する。
【0039】
好ましくは全てのプレポリマー成分が、1個のイソシアナート基に対して好ましくは少なくとも0.6個、特に好ましくは少なくとも0.8個、好ましくは最高1.4個、特に最高1.2個のイソシアナート反応基が生ずるような量比で使用される。
【0040】
この反応生成物は好ましくはイソシアナート不含である。成分(P1)〜(P4)が相互に反応させられる順序はこの場合に任意である。
【0041】
前記プレポリマー(P)のための特に好ましい製造方法では、前述のポリオール又はポリオール混合物(P1)はジ−又はポリイソシアナート(P3′)と一緒に使用される。この場合に、上で既にイソシアナート(P3)として記載しているのと同じイソシアナート官能性化合物が使用できる。このイソシアナート(P3′)はこの場合に過剰量で使用され、この結果、イソシアナート末端化「中間プレポリマー」(zw)が得られる。
【0042】
この「中間プレポリマー」(ZW)は次いで第2の反応工程においてイソシアナート反応性シラン(P2′)と反応させられ、前記シランは一般式(6)
【化8】

[式中、Bはイソシアナート反応基、好ましくはヒドロキシル基又は特に好ましくは式NHR3のアミノ基であり、x、y、R1、R2及びR3は前述の意味合いを有する]
のシランから選択される。
【0043】
合成工程の順序はこの場合に原則的に交換可能でもある。したがって、第1の合成工程は原則的にイソシアナート(P3′)とシラン(P2′)との反応においても存在し、そして、ポリオール(P1)との反応は第2の反応工程で初めて生じることができる。同様に、両方の反応工程を同時に実施することも考えられる。この反応も不連続的にも連続的にも実施されることができる。
【0044】
最後に、ここでもモノマー状アルコール(P4′)が第4のプレポリマー成分として前記ポリマー(P)中に組み込まれることができる。前記アルコール(P4′)は1又はそれ以上のヒドロキシル基を提供できる。アルコール(P4′)のモル質量及び分枝度については限定はない。
【0045】
好ましくはアルコール(P4′)として前述の一般式(5)の化合物が使用される。鎖末端がシラン末端化のみでなく、所定の割合、好ましくは少なくとも2%、特に好ましくは少なくとも4%、好ましくは最高40%、とりわけ最高20%の一般式(3)の鎖末端をも提供する、プレポリマー(P)が生じる。
【0046】
アルコール(P4′)はこの場合に別個の反応工程においてプレポリマー(P)中に組み込まれることができ、例えばポリオール(P1)とイソシアナート(P3′)との反応の前又は後である。代替的にこの組み込みはしかし、他の反応工程と同時にも実施でき、例えば、ポリオール(P1)とアルコール(P4′)とからの混合物をイソシアナート(P3′)と反応させることにより実施できる。
【0047】
この場合に好ましくは、アルコール(P4′)、様々なアルコール(P4′)の混合物、又はポリオール(P1)とアルコール(P4′)の混合物も使用され、これは室温で液状であり、相応して、反応混合物へと簡易に計量供給できる。
【0048】
前記プレポリマー(P)のための好ましいこの第2の製造方法でも、全てのプレポリマー成分が、1個のイソシアナート基に対して好ましくは少なくとも0.6個、特に好ましくは少なくとも0.8個、好ましくは最高1.4個、特に最高1.2個のイソシアナート反応基が生ずるような量比で使用される。この反応生成物は好ましくはイソシアナート不含である。
【0049】
シラン(S)のための例は、n−オクチルトリメトキシシラン、i−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、i−オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリメトキシシランの多様な立体異性体、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ノナデシルトリメトキシシラン、並びに、相応するトリエトキシシランである。特に好ましくはn−ヘキサデシルトリメトキシシランである。
【0050】
組成物(K)の調合の際に、100部のプレポリマー(P)に対して好ましくは少なくとも5部、特に好ましくは少なくとも10部、好ましくは最高で50部、特に最高で40部のシラン(S)が使用される。組成物(K)のための特に好ましい製造方法では、シラン(S)並びに場合によって更なる希釈性に作用するがイソシアナート反応性でない接着剤成分が既に幾つかの又は場合によっては全ての、プレポリマー(P)の合成工程の間に添加する。したがって、前記プレポリマー(P)は直接的に、可能な限り低い粘度を有する混合物の形で得られる。
【0051】
組成物(K)は好ましくは硬化触媒(HK)も含有する。さらに、組成物(K)は、シラン(S)とは異なる水捕捉剤及びシラン架橋剤(WS)、充填剤(F)、可塑剤(W)、付着促進剤(H)、レオロジー助剤(R)及び安定化剤(S)を含有でき、場合によっては更に着色顔料並びに更なる通常の助剤及び添加剤をも含有できる。
【0052】
硬化触媒(HK)としては、この場合に例えば、チタナートエステル、例えばテトラブチルチタナート、テトラプロピルチタナート、テトライソプロピルチタナート、テトラアセチルアセトナト−チタナート;スズ化合物、例えばジブチルスズジラウラート、ジブチルスズマレアート、ジブチルスズジアセタート、ジブチルスズジオクタノアート、ジブチルスズアセチルアセトナト、ジブチルスズ酸化物、又はジオクチルスズの相応する化合物、塩基性触媒、例えばアミノシラン、例えばアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチル−メチルジエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチル−トリメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチル−メチルジメトキシシラン及び他の有機アミン、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N,N−ビス−(N,N−ジメチル−2−アミノエチル)−メチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルフェニルアミン、N−エチルモルホリニン又は酸性触媒、例えばリン酸−又はリン酸エステル、トルエンスルホン酸、鉱酸が利用でき、その際重金属不含触媒が好ましい。
【0053】
100部のプレポリマー(P)に対して好ましくは少なくとも0.01部、特に好ましくは少なくとも0.05部、好ましくは最高10部、特に最高1部の硬化触媒(HK)が使用される。様々な触媒が純粋な形でも混合物でも使用できる。
【0054】
組成物(K)のための更なる特に好ましい添加剤タイプは、一般式(7)
【化9】

[式中、
6は、1〜20個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した炭化水素基、又は、全部で2〜20個の炭素原子を有する隣接していない酸素により中断された炭化水素基を意味する]
のアルコール(A)である。
【0055】
好ましくは基R6は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、特に好ましくはメチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、イソペンチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基又はシクロヘキシル基である。特に適したアルコール(A)はエタノール及びメタノールである。
【0056】
そして、アルコール(A)の組成物(K)への添加がその粘度を極めて少ない添加量でも大幅に低下させることが見出された。この粘度減少は、この場合に、他の低分子量化合物及び/又は溶媒の添加の場合の粘度減少に比較して顕著により強力である。加えて、アルコール(A)の添加は、ヨーロッパ規格DIN EN204、負荷群D4により測定可能な接着強さの意外な改善を生じる。このことは特に、水貯蔵後の接着強さにも該当する。
【0057】
組成物(K)の調合の際に、100部のプレポリマー(P)に対して最高30部、好ましくは最高15部、特に好ましくは最高5部のアルコール(A)が使用される。アルコール(A)が使用される場合には、100部のプレポリマー(P)に対して好ましくは少なくとも0.5部、特に好ましくは少なくとも1部のアルコール(A)が使用される。
【0058】
水捕捉剤及びシラン架橋剤(WS)としては例えばビニルシラン、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、O−メチルカルバマトメチル−メチルジメトキシシラン、o−メチルカルバマトメチル−トリメトキシシラン、O−エチルカルバマトメチル−メチルジエトキシシラン、O−エチルカルバマトメチル−トリエトキシシラン、一般にアルキルアルコキシシラン、又は、更なる有機官能性シランも利用できる。無論、ここでは、既に縮合触媒(KK)として記載しているアミノシランも使用できる。このシランは次にしばしば触媒及び架橋剤シランとしての二重の機能を占める。全てのシラン架橋剤(S)、特にアミノ官能性又はグリシド官能性を有する全てのシランがさらに付着促進剤としても機能できる。
【0059】
特に好ましくはN−シクロヘキシルアミノアルキルシラン、例えば3−(N−シクロヘキシルアミノ)−プロピル−トリメトキシシラン、3−(N−シクロヘキシルアミノ)−プロピル−トリエトキシシラン又は特に好ましくはN−シクロヘキシルアミノメチル−トリメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノ−メチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチル−メチルジメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチル−メチルジエトキシシランが使用される。これらシランは、生じる組成物(K)に対して意外なまでに大きい粘度低下作用を示す。
【0060】
100部のプレポリマー(P)に対して好ましくは0〜20部、特に好ましくは0〜4部の水捕捉剤及びシラン架橋剤(WS)が使用される。
【0061】
充填剤(F)として例えば次の形にある炭酸カルシウム;天然の粉砕された白亜、粉砕されコーティングされた白亜、沈殿白亜、沈殿してコーティングした白亜、粘度鉱物、ベントナイト、カオリン、タルク、二酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミニウム三水和物、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、カーボンブラック、沈殿又は熱分解した、親水性又は疎水性のケイ酸が利用できる。好ましくは炭酸カルシウム及び沈殿又は熱分解した、親水性又は疎水性のケイ酸、特に好ましくは熱分解した、親水性又は疎水性のケイ酸、とりわけ熱分解した、親水性のケイ酸が充填剤(F)として使用される。
【0062】
100部のプレポリマー(P)に対して好ましくは0〜200部、特に好ましくは0〜100部の充填剤(F)が使用される。
【0063】
可塑剤(W)として例えばフタラートエステル、例えばジオクチルフタラート、ジイソオクチルフタラート、ジウンデシルフタラート、アジピン酸エステル、例えばジオクチルアジパート、安息香酸エステル、グルコールエステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、ポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリイソブテン、パラフィン性炭化水素、及びより高級の、分枝鎖状炭化水素が利用できる。
【0064】
100部のプレポリマー(P)に対して好ましくは0〜100部、特に好ましくは0〜50部の可塑剤(W)が使用される。
【0065】
付着促進剤(H)の例はシラン及びオルガノポリシロキサンであって官能基、例えばグリシドキシプロピル基、アミノプロピル基、アミノエチルアミノプロピル基、ウレイドプロピル基又はメタクリルオキシプロピル基を有するものである。しかし、他の成分、例えば硬化触媒(HK)又は水捕捉剤及びシラン架橋剤(WS)が、挙げられた官能基を既に有する場合には、付着促進剤(H)の添加も省略してよい。
【0066】
レオロジー添加剤(R)として例えばチクソトロープ剤が使用できる。例示的にはここで親水性熱分解ケイ酸、コーティングした熱分解ケイ酸、沈殿ケイ酸、ポリアミドワックス、水素化ヒマシ油、ステアラート塩又は沈殿白亜が挙げられる。前述の充填剤も流動特性の調節に利用できる。
【0067】
100部のプレポリマー(P)に対して好ましくは0〜10部、特に好ましくは0〜5部のチクソトロープ剤が使用される。
【0068】
安定化剤(S)として例えば酸化防止剤又は光保護剤、例えばいわゆるHALS安定か剤、立体障害フェノール、チオエーテル又はベンゾトリアゾール誘導体が使用できる。
【0069】
加えて、前記組成物(K)はなお更なる添加剤、例えば溶媒、殺菌剤、殺生物剤、難燃剤及び顔料も含有できる。
【0070】
前記組成物(K)は硬化後に極めて引張剪断強い(zugscherfest)。前記組成物(K)は好ましくは接着剤(K)として、そして好ましくは接着のために使用され、これは硬化後に少なくとも7mPa、好ましくは少なくとも8mPa、特に好ましくは少なくとも10mPaの引張剪断強さを有する。好ましくは前記組成物(K)は木材の接着に使用され、すなわち、少なくとも1の接着すべき基材が、好ましくは接着すべき基材の両方が木材から構成されている接着に使用される。接着剤(K)はこの場合に全ての木材タイプの接着に適している。特に好ましくは前記接着剤は、硬化後にDIN EN204 D1、D2、D3及び/又はD4の規格を満たす接着に使用される。
【0071】
前記式の全ての存在する記号は、それらの意味をそれぞれ互いに無関係に有する。全ての式中でケイ素原子は四価である。
【0072】
以下の実施例では、その都度、特に示されていなければ、全ての量及び%の記載は質量に対するものであり、全ての圧力は0.10MPa(abs.)であり、かつ全ての温度は20℃である。
【0073】
実施例
実施例1(ヘキサデシルトリメトキシシランなしのプレポリマー);
撹拌手段、冷却手段及び加熱手段を備えた500mlの反応容器中に、トルエン−2,4−ジイソシアナート(TDI)109.8g(630.5mmol)を装入し、60℃に加熱する。次いで、ヘキサデシルアルコール20.7g(85.4mmol)及びポリプロピレングリコール124.8g(293.6mmol)(平均モル質量425g/molを有する)から構成される混合物を添加する。この反応混合物の温度はこの場合に、80℃を超えてはならない。引き続き60分間60℃で後撹拌する。
【0074】
引き続き、約50℃に冷却し、ビニルトリメトキシシラン7.5mlを添加する。この後に、Huntsman社のJeffcat(R) DMDLS0.42g及びN−フェニルアミノメチル−メチルジメトキシシラン120.0g(567.8mmol)(GENIOSIL(R) XL 972、Wacker Chemie AG)を添加し、その際この温度は80℃を超えてはならない。この後に更なる60分間60℃で後撹拌する。
【0075】
生じるプレポリマー混合物中で、IR分光法によっては、もはやイソシアネート基は検出されない。明澄な、透き通ったプレポリマー混合物が得られ、これは50℃で粘度13.5Pasを示す。これは問題なく後加工される。
【0076】
実施例2(ヘキサデシルトリメトキシシランありのプレポリマー):
撹拌手段、冷却手段及び加熱手段を備えた500mlの反応容器中に、トルエン−2,4−ジイソシアナート(TDI)109.8g(630.5mmol)及びヘキサデシルトリメトキシシラン47.0gを装入し、60℃に加熱する。次いで、ヘキサデシルアルコール20.7g(85.4mmol)及びポリプロピレングリコール124.8g(293.6mmol)(平均モル質量425g/molを有する)を添加する。この反応混合物の温度はこの場合に80℃を超えてはならない。引き続き更なる60分間60℃で後撹拌する。
【0077】
引き続き、約50℃に冷却し、Huntsman社のJeffcat(R) DMDLS0.42g及びN−フェニルアミノメチル−メチルジメトキシシラン120.0g(567.8mmol)(GENIOSIL(R) XL 972、Wacker Chemie AG)を添加し、その際この温度は80℃を超えてはならない。この後に更なる60分間60℃で後撹拌する。生じるプレポリマー混合物中で、IR分光法によっては、もはやイソシアネート基は検出されない。明澄な、透き通ったプレポリマー混合物が得られ、これは室温で粘度10Pasを示す。これは問題なく後加工される。
【0078】
実施例3(ヘキサデシルトリメトキシシラン及びビニルトリメトキシシランありのプレポリマー):
撹拌手段、冷却手段及び加熱手段を備えた500mlの反応容器中に、トルエン−2,4−ジイソシアナート(TDI)109.8g(630.5mmol)及びヘキサデシルトリメトキシシラン47.0gを装入し、60℃に加熱する。次いで、ヘキサデシルアルコール20.7g(85.4mmol)及びポリプロピレングリコール124.8g(293.6mmol)(平均モル質量425g/molを有する)から構成される混合物を添加する。この反応混合物の温度はこの場合に80℃を超えてはならない。引き続き60分間60℃で後撹拌する。
【0079】
引き続き約50℃に冷却し、ビニルトリメトキシシラン7.5mlを添加する。この後にHuntsman社のJeffcat(R) DMDLS0.42g及びN−フェニルアミノメチル−メチルジメトキシシラン120.0g(567.8mmol)(GENIOSIL(R) XL 972、Wacker Chemie AG)を添加し、その際この温度は80℃を超えてはならない。この後に更なる60分間60℃で後撹拌する。生じるプレポリマー混合物中で、IR分光法によっては、もはやイソシアネート基は検出されない。明澄な、透き通ったプレポリマー混合物が得られ、これは室温で粘度9Pasを示す。これは問題なく後加工される。
【0080】
実施例4(ヘキサデシルトリメトキシシラン及びビニルトリメトキシシランありのプレポリマー):
撹拌手段、冷却手段及び加熱手段を備えた500mlの反応容器中に、トルエン−2,4−ジイソシアナート(TDI)109.8g(630.5mmol)及びヘキサデシルトリメトキシシラン47.0gを装入し、60℃に加熱する。次いで、ヘキサデシルアルコール20.7g(85.4mmol)及びポリプロピレングリコール124.8g(293.6mmol)(平均モル質量425g/molを有する)から構成される混合物を添加する。この反応混合物の温度はこの場合に80℃を超えてはならない。この後に更なる60分間60℃で後撹拌する。
【0081】
引き続き約50℃に冷却し、ビニルトリメトキシシラン7.5mlを添加する。この後にHuntsman社のJeffcat(R)DMDLS0.42g及び3−(N−フェニルアミノ)プロピル−トリメトキシシラン145.0g(567.8mmol)を添加し、その際この温度は80℃を超えてはならない。この後に更なる60分間60℃で後撹拌する。生じるプレポリマー混合物中で、IR分光法によっては、もはやイソシアネート基は検出されない。明澄な、透き通ったプレポリマー混合物が得られ、これは室温で粘度15Pasを示す。これは問題なく後加工される。
【0082】
実施例5(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例1からのプレポリマー88.9g、ヘキサデシルトリメトキシシラン10.0g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie AG)1.1gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度80Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表1】

【0083】
実施例6(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例1からのプレポリマー86.5g、ヘキサデシルトリメトキシシラン10.0g、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 80、Wacker Chemie AG)1.25g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie)2.25gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度75Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表2】

【0084】
実施例7(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例1からのプレポリマー86.25g、ヘキサデシルトリメトキシシラン10.0g、イソオクチルトリメトキシシラン(Silan IO-Trimethoxy、Wacker Chemie AG)2.5g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie)2.25gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度78Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表3】

【0085】
実施例8(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例2からのプレポリマー98.9g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie AG)1.1gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度81Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表4】

【0086】
実施例9(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例2からのプレポリマー96.5g、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 80、Wacker Chemie AG)1.25g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie)2.25gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度76Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表5】

【0087】
実施例10(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例2からのプレポリマー96.25g、イソオクチルトリメトキシシラン(Silan IO-Trimethoxy、Wacker Chemie AG)2.5g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie)2.25gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度79Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表6】

【0088】
実施例11(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例3からのプレポリマー98.9g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie AG)1.1gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度80Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表7】

【0089】
実施例12(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例3からのプレポリマー96.5g、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 80、Wacker Chemie AG)1.25g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie)2.25gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度74Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表8】

【0090】
実施例13(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例3からのプレポリマー96.25g、イソオクチルトリメトキシシラン(Silan IO-Trimethoxy、Wacker Chemie AG)2.5g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie)2.25gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度77Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表9】

【0091】
実施例14(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例4からのプレポリマー97.5g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie AG)2.5gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度120Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表10】

【0092】
実施例15(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例1からのプレポリマー58.6g、実施例4からのプレポリマー38.9g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie AG)2.5gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度100Pas(ブルックフィールド、スピンドル7、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いてDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、この引張剪断強さを測定する。この場合に、この調合物は以下の値を達成する:
【表11】

【0093】
実施例16(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例1からのプレポリマー69.9g、ヘキサデシルトリメトキシシラン7.8g、エタノール20.0g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie AG)2.3gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度0.3Pas(ブルックフィールド、スピンドル1、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表12】

【0094】
実施例17(前述のプレポリマーからの1K接着剤調合物の製造)
実施例1からのプレポリマー83.4g、ヘキサデシルトリメトキシシラン9.3g、エタノール5.0g及び3−アミノプロピルトリメトキシシラン(GENIOSIL(R) GF 96、Wacker Chemie AG)2.3gを適した混合装置で一緒に撹拌する。粘度10Pas(ブルックフィールド、スピンドル5、20分-1)を有する黄色接着剤が得られる。この接着剤を用いて例えばDIN EN204に記載されるようなブナ材を接着し、引張剪断強さを測定する。この場合にこの調合物は以下の値を達成する:
【表13】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
A)ポリエーテル単位及びポリエステル単位から選択される単位(E)を主鎖中に含有するプレポリマー(P) 100質量部、その際、前記プレポリマー(P)は一般式(1)
【化1】

の末端基少なくとも1つを有する、
B)一般式(2)
【化2】

のシラン(S) 1〜100質量部、
C) 空気湿分の存在下で組成物(K)の硬化を促進する硬化触媒(HK) 0〜10質量部、
を含有する組成物(K)であって、その際、
1は、
【化3】

から選択される二価の結合基を意味する、
1及びR2は、1〜6個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した炭化水素基、又は、全部で2〜20個の炭素原子を有する、隣接していない酸素原子により中断された炭化水素基を意味する、
3は、水素、非置換もしくはハロゲン置換した、環式、直鎖状もしくは分枝鎖状のC1〜C18−アルキル基又はアルケニル基、C6〜C18−アリール基、又は、式
【化4】

の基を意味する、
4は、少なくとも7個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した、直鎖状、分枝鎖状もしくは環式のアルキル基、アルケニル基又はアリールアルキル基を意味する、
yは1〜10の数を意味する、
xは、2又は3の値を意味する、
zは1、2又は3の値を意味する、組成物(K)。
【請求項2】
前記プレポリマー(P)が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール又は様々なポリエーテルポリオール及び/又はポリエステルポリオールからの混合物から選択されたポリオール(P1)から製造されており、前記ポリオール(P1)又はポリオール混合物(P1)が最高で2000ダルトンの平均モル質量を有する請求項1記載の組成物(K)。
【請求項3】
前記プレポリマー(P)が、一般式(1)のシラン末端の他に、一般式(3)
【化5】

[式中、
5は、少なくとも7個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した、直鎖状、分枝鎖状もしくは環状のアルキル基、アルケニル基又はアリールアルキル基を意味し、かつ
2は、請求項1に記載のL1と同じ意味合いを有する]
の末端をも有する、
請求項1又は2記載の組成物(K)。
【請求項4】
前記プレポリマー(P)鎖末端の2〜40%が一般式(3)の末端からなる、請求項3記載の組成物(K)。
【請求項5】
前記R4が、少なくとも8個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝鎖状のアルキル基又はアルケニル基を意味する、請求項1から4のいずれか1項記載の組成物(K)。
【請求項6】
100部のプレポリマー(P)に対して少なくとも5部のシラン(S)が使用される、請求項1から5のいずれか1項記載の組成物(K)。
【請求項7】
前記硬化触媒(HK)が、チタナートエステル、スズ化合物、塩基性及び酸性化合物から選択される請求項1から6のいずれか1項記載の組成物(K)。
【請求項8】
100部のプレポリマー(P)に対して少なくとも0.01部の硬化触媒(HK)が使用される、請求項1から7のいずれか1項記載の組成物(K)。
【請求項9】
一般式(7)
【化6】

[式中、
6は、1〜20個の炭素原子を有する、非置換もしくはハロゲン置換した炭化水素基、又は、全部で2〜20個の炭素原子を有する、隣接していない酸素原子により中断された炭化水素基を意味する]
のアルコール(A)を含有する、請求項1から8のいずれか1項記載の組成物(K)。
【請求項10】
請求項1から9のいずれか1項記載の組成物(K)の接着剤としての使用。

【公表番号】特表2013−503924(P2013−503924A)
【公表日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−527251(P2012−527251)
【出願日】平成22年4月13日(2010.4.13)
【国際出願番号】PCT/EP2010/054811
【国際公開番号】WO2011/026658
【国際公開日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【出願人】(390008969)ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト (417)
【氏名又は名称原語表記】Wacker Chemie AG
【住所又は居所原語表記】Hanns−Seidel−Platz 4, D−81737 Muenchen, Germany
【Fターム(参考)】