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DE69307200T2 - Wässerige Lösung von Silan-Haftvermittler zur Verwendung als Grundierung für Dichtungsmittel - Google Patents

Wässerige Lösung von Silan-Haftvermittler zur Verwendung als Grundierung für Dichtungsmittel

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DE69307200T2
DE69307200T2 DE69307200T DE69307200T DE69307200T2 DE 69307200 T2 DE69307200 T2 DE 69307200T2 DE 69307200 T DE69307200 T DE 69307200T DE 69307200 T DE69307200 T DE 69307200T DE 69307200 T2 DE69307200 T2 DE 69307200T2
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silane coupling
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substrate
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Barry D Angeline
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Original Assignee
Tremco LLC
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Publication date
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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine ein Silan-Kupplungsmittel enthaltende Zusammensetzung auf Wasserbasis, die zur Förderung der Haftung zwischen einem Polymer und einem glatten anorganischen Material wie Glas oder Metall verwendet wird, und insbesondere betrifft die Erfindung ein wässriges Grundierungssystem mit einem Silan-Kupplungsmittel, das zur Erleichterung einer guten Haftung zwischen einem durch Feuchtigkeit härtbaren Dichtungsmittel und einem Glas- oder Metallsubstrat verwendet wird.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Herkömmliche Grundierungssysteme zur Verwendung mit durch Feuchtigkeit härtbaren Dichtungsmittel-Zusammensetzungen enthalten im allgemeinen eine große Menge eines flüchtigen organischen Lösungsmittels, einen Filmbildner, Pigment und ein Silan-Kupplungsmittel. Das Kupplungsmittel ist normalerweise ein Aminosilan, Mercaptosilan oder Isocyanatosilan, das zum Beispiel mit freien Isocyanatgruppen im Dichtungsmittel und mit freien Hydroxyl-, Oxid- oder Silanolgruppen auf dem Substrat reagiert, wodurch eine Brücke zwischen dem Dichtungsmittel und dem Substrat gebildet wird. Die herkömmlichen Dichtungsmittel-Grundierungssysteme ergeben eine gute Haftung über die Substrat-Dichtungsmittel-Grenzfläche und sind bequem zu verwenden, da sie sehr schnell trocknen. Die seit kurzem bestehende Besorgnis über die Emission flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) in die Umwelt hat zu einer anhängigen Gesetzgebung geführt, die die Eliminierung flüchtiger organischer Verbindungen, wann immer dies möglich ist, vorschreiben würde.
  • Zusätzlich zu den Problemen in bezug auf die Einhaltung der anhängigen VOC-Gesetzgebung erfordert die Verwendung von herkömmlichen Dichtungsmittel-Grundierungssystemen auf Lösungsmittelbasis die Durchführung von Vorsichtsmaßnahmen, und aufgrund der Toxizität und Flammbarkeit der organischen Lösungsmittel treten mögliche Gefahren auf. Demgemäß sind Dichtungsmittel-Grundierungssysteme auf Basis organischer Verbindungen nicht wünschenswert, und ein Dichtungsmittel-Grundiersystem auf Wasserbasis, das einen wesentlich verminderten Gehalt an organischen Lösungsmitteln aufweist oder das vorzugsweise frei von flüchtigen organischen Verbindungen ist und das über die Substrat-Dichtungsmittel-Grenzfläche eine vergleichbare Haftung erzeugt, wäre hochgradig bevorzugt.
  • FR-A-2 615 197 betrifft ein Verfahren, bei dem eine wässrige, ein funktionelles Silan (z.B. 3-Aminopropyltriethoxysilan oder 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan) enthaltende Zusammensetzung zum Auftragen von Schichten oder Beschichtungen auf der Basis von synthetischen Harzen auf poröse Mineralsubstrate wie Zement, Beton, Verputz etc. verwendet wird. Die Offenbarung lehrt die Verwendung von hohen Konzentrationen (d.h. 0,01 bis 5,0 Gew.-%) eines funktionellen Silans.
  • US-A-5 053 081 betrifft eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Behandlung von umwandlungsbeschichteten Metalloberflächen mit einer wässrigen Lösung von 3-Aminopropyltriethoxysilan und Titanchelat. Die Zusammensetzungen dieser Offenbarung enthalten funktionelle Silane und Titanchelat für eine verbesserte Haftung der Sikkativ-Beschichtung und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit für umwandlungsbeschichtete Metalloberflächen.
  • JP-A-60 203 676 (Zusammenfassung) und JP-A-04 003 166 (Zusammenfassung) betreffen Grundierungs-Zusammensetzungen, die funktionelle Silane enthalten. Während JP-A-60 203 676 sich über die Frage der Silan-Konzentration ausschweigt, offenbart JP-A-04 003 166 relativ hohe Konzentrationen von funktionellem Silan (0,05 - 2,0 Gew.-%).
  • EP-A-0 332 344 betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haftung eines Urethan-Dichtungsmittels, umfassend das Auftragen einer Lösung, die 0,25 - 5 Gew.-% p-Toluolsulfonsäure, 2,5 Gew.-% funktionelles Silan und 92,5 - 97,25 Gew.-% eines geeigneten Lösungsmittels umfaßt. Offenbarte Lösungsmittel umfassen Ketone, Alkohole oder aliphatische Ester.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine wässrige Grundierungs-Zusammensetzung, die ein Silan-Kupplungsmittel enthält, das zur Erleichterung der Haftung zwischen einem Polymer und einem porenfreien anorganischen Substrat wie Metall oder Glas verwendet wird. Das Silan-Kupplungsmittel hat eine funktionelle Amino- oder Mercapto-Gruppe, die dazu in der Lage ist, mit funktionellen Gruppen des Polymers zu reagieren, und weist darüber hinaus eine oder mehr hydrolisierbare Gruppen auf, die mit freien Hydroxylgruppen auf der Oberfläche des Substrats reagieren. Das Silan-Kupplungsmittel bildet, wenn es vor dem Auftragen einer polymeren Beschichtung mit geeigneten funktionellen Gruppen auf der Oberfläche eines geeigneten Substrats richtig verteilt wird, eine ultradünne Schicht zwischen dem Substrat und dem Polymer und reagiert sowohl mit dem Substrat als auch dem Polymer, wodurch eine Klebebrücke dazwischen erzeugt wird.
  • Es wurde gefunden, daß die Grundierungs-Zusammensetzung der Erfindung eine hervorragende Haftung zwischen einem porenfreien Substrat und einem Polymer erleichtert. Die Grundierung fördert, insbesondere, wenn sie entweder mit Glas oder mit Kraftfahrzeug-Metallen, die mit Decklacken versehen sind, getestet wird, eine gute Haftung mit typischen Polyurethan- Dichtungsmittel-Zusammensetzungen, wodurch eine wasserdichte Abdichtung zwischen einer Glas-Windschutzscheibe und an der Windschutzscheibe befindlichen Punktschweißungen erzeugt wird. Die Grundierung bleibt stabil und funktioniert unter einer Vielzahl von widrigen Bedingungen einschließlich des Einwirkens hoher und niedriger Temperaturen, einer hohen Feuchtigkeit und Gefrier-Auftau-Cyclen gut und erfüllt oder übertrifft die Überlappungs-Scherungs-Standards der Kraftfahrzeug- Industrie.
  • Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine wässrige Grundierungs-Zusammensetzung zur Erleichterung der Haftung zwischen einem porenfreien Substrat und einer polymeren Zusammensetzung über eine Grenzfläche, umfassend:
  • a) 100 Gew.-Teile Wasser;
  • b) 0,05 bis 0,3 Gew.-Teile eines Silan-Kupplungsmittels, wobei das Silan-Kupplungsmittel durch die Formel:
  • A-R¹-Si(R²)a(X)3-a
  • dargestellt wird, wobei A eine funktionelle Amino- oder Mercaptogruppe ist, R¹ ein Alkylenrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes R² unabhängig ein Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes X unabhängig ein Alkoxyrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und a 0, 1 oder 2 ist;
  • c) 0,1 bis 0,4 Gew.-Teile eines hydrophoben Silans auf 100 Teile der wässrigen, das Silan-Kupplungsmittel enthaltenden Lösung, wobei das hydrophobe Silan durch die Formel:
  • (R³)bSi(Y)4-b
  • dargestellt wird, wobei jedes R³ unabhängig ein Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes Y unabhängig ein Alkoxyrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und b 1 oder 2 ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin das Windschutzscheiben-Dichtungsmittelsystem nach Anspruch 10, das vereinigte Laminat nach Anspruch 13 und das Verfahren zur Erleichterung der Haftung nach Anspruch 19.
  • Gemäß der Erfindung wird das hydrophobe Mittel in der Lösung verwendet, um der Entkopplung des Silan-Kupplungsmittels vom Substrat zu widerstehen, wenn das beschichtete Substrat Nässe und Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Die Verwendung eines hydrophoben Mittels wie Methyltrimethoxysilan führt ebenfalls dazu, daß die Bildung von Rost durch das Hemmen des Durchdringens von Wasser zur Oberfläche eines Metallsubstrats verzögert wird.
  • Um die gleichmäßige Dispergierung des Kupplungsmittels und des hydrophoben Mittels über die Oberfläche des Substrats zu fördern, enthält die Grundierungs-Zusammensetzung vorzugsweise eine wirksame Menge eines herkömmlichen Tensids, um das Benetzen der Substratoberfläche zu ermöglichen.
  • Um die Langzeit-Stabilität und eine ausgedehnte Gebrauchsfähigkeitsdauer der Grundierungslösung zu fördern, wird der pH-Wert der Grundierungslösung vorzugsweise auf einen Wert von 2,0 bis 5,5 eingestellt.
  • Die Grundierungslösungen der Erfindung erleichtern eine gute Haftung zwischen einem porenfreien Substrat und einer geeigneten Polymerzusammensetzung bei einer Reduzierung des organischen Lösungsmittels oder sogar ohne organische Lösungsmittel. Die Erfindung macht daher ein Grundierungssystem verfügbar, das der anhängigen VOC-Gesetzgebung entspricht. Darüber hinaus ist die Grundierungslösung der Erfindung nichttoxisch und nichtentzündlich, wodurch Gefahren und Besorgnisse in bezug auf die Sicherheit der Arbeiter und Sachschäden vermindert werden.
  • Polymerzusammensetzungen, die mit den Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung an ein porenfreies Substrat gebunden werden können, umfassen im allgemeinen ein beliebiges Polymer mit freien funktionellen Gruppen wie Isocyanatgruppen, die dazu in der Lage sind, mit den funktionellen Gruppen des Silan-Kupplungsmittels, d.h. einer Amino- oder Mercaptogruppe, zu reagieren. Besonders bevorzugte Polymerzusammensetzungen zur Verwendung mit der Erfindung umfassen beispielsweise durch Feuchtigkeit härtbare Polyurethan-Polymere mit terminalen Isocyanatgruppen.
  • Grundierungslösungen nach den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können über längere Zeiträume, länger als einige Monate lang, ohne eine signifikante, nachteilige Auswirkung auf ihre Fähigkeit zur Erleichterung und Förderung der Haftung zwischen einem porenfreien Substrat und einer geeigneten polymeren Beschichtung gelagert werden. Darüber hinaus ist gefunden worden, daß die bevorzugten Grundierungslösungen der Erfindung eine gute Stabilität aufweisen, wenn sie sehr hohen und sehr tiefen Temperaturen ausgesetzt werden.
  • Wenn gemäß eines bevorzugten Verfahrens der Erfindung das Silan-Kupplungsmittel im Gegensatz zu einer Mercapto-Funktionalität eine Amino-Funktionalität aufweist, ist die Grundierungslösung im wesentlichen geruchlos, wodurch der Stress und die Unannehmlichkeit für den Arbeiter vermindert wird und die Gefahr der Mißbilligung des Kunden aufgrund von Geruch im wesentlichen eliminiert wird.
  • Im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen Grundierungslösungen, die aufgrund der Einarbeitung von Ruß und/oder anderen Pigmenten schwarz sind, sind die Grundierungslösungen der vorliegenden Erfindung im allgemeinen klar. Folglich sind unbeabsichtigte Lachen, Spritzer oder ungewollte Oberflächen für das Aussehen des Gegenstandes oder Teilen davon, auf die die Lösung aus Versehen aufgetragen wurde, nicht so unangenehm oder nachteilig.
  • Die Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung sind im allgemeinen leichter herzustellen als herkömmliche, organische Lösungsmittel und Rußpigmente enthaltende Grundierungs-Zusammensetzungen. Insbesondere müssen herkömmliche Grundierungs-Zusammensetzungen unter einer Stickstoff-Atmosphäre hergestellt werden, um die Verunreinigung der Lösung und die Verursachung der vorzeitigen Hydrolyse und Kondensation oder Oligomerisierung der Silan-Kupplungsmittel zu verhindern. Im Gegensatz dazu umfassen die Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung Silan-Kupplungsmittel, die in einer verdünnten wässrigen Lösung nicht kondensieren oder oligomerisieren, und daher werden die Zusammensetzungen durch Feuchtigkeit in der Luft nicht beeinflußt und können in einem offenen, gegenüber der Atmosphäre offenen Behälter hergestellt werden. Durch das Vermeiden der Notwendigkeit für eine Stickstoff-Atmosphäre während der Herstellung der Grundierungs-Zusammensetzung wird das Verfahren durch das Eliminieren verschiedener Apparaturen, zusätzlicher Schritte und Komplikationen, die mit dem Erhalten und Mischen von Komponenten unter einer Stickstoff-Atmosphäre zusammenhängen, vereinfacht. Folglich können die Grundierungs- Zusammensetzungen der Erfindung schneller und billiger hergestellt werden. Darüber hinaus können herkömmliche Produktionsstraßen leicht zur Herstellung dieses Produkts umgewandelt werden.
  • Die Herstellung der Grundierungs-Zusammensetzungen nach der Erfindung wird weiter vereinfacht, da Rußpigmente nicht verwendet werden. Um die Rußpigmente richtig in die herkömmlichen Grundierungs-Zusammensetzungen zu mischen, werden Mischvorrichtungen mit einer hohen Scherung und einem hohen Drehmoment verwendet. Die Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung können unter Anwendung von weniger Scherung und weniger Drehmoment gemischt werden und erfordern im allgemeinen weniger komplizierte Mischvorrichtungen, die leichter zu betreiben sind und weniger Instandhaltung erfordern. Mit der Beschaffung, der Handhabung, der Zugabe und der Mischung von Rußpigmenten in die Grundierungs-Zusammensetzung verbundene Schritte werden vollständig eliminiert, wodurch die Zeitdauer und die Kosten zur Herstellung der Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung weiter vermindert wird.
  • Ein weiterer Vorteil, der mit der Vermeidung des organischen Lösungsmittels und von Rußpigmenten, die in herkömmlichen Grundierungs-Zusammensetzung verwendet werden, verbunden ist, besteht darin, daß die Grundierungs-Zusammensetzung auf Wasserbasis der Erfindung in einer Kunststoffflasche mit einer biegsamen, netzartigen Auftragungsvorrichtung, wie einer Schwamm-Kautschuk-Auftragungsvorrichtung, enthalten sein kann und daraus gespendet werden kann. Die herkömmlichen Grundierungs-Zusammensetzungen auf der Basis von organischen Verbindungen können im allgemeinen nicht in einer Kunststoffflasche enthalten sein, da die organischen Lösungsmittel dazu neigen, den Behälter anzugreifen. Ein Schwamm-Kautschuk oder eine andere biegsame, netzartige Auftragungsvorrichtung kann im allgemeinen nicht für das Auftragen herkömmlicher Grundierungs-Zusammensetzungen verwendet werden, da die Rußpigmente dazu neigen würden, das Netzwerk der Auftragungsvorrichtung zu verstopfen.
  • Unerwartet ist gefunden worden, daß die Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung zusätzlich zu den vorstehenden Vorteilen schneller mit Glas oder Metallsubstrate reagieren als herkömmliche Grundierungssysteme. Somit ist überraschend gefunden worden, daß, während zu Erwarten gewesen wäre, daß die Verwendung der wässrigen Grundierungslösungen der Erfindung umfassenden Produktionsvorgänge aufgrund der längeren, zum Trocken von Wasser erforderlichen Zeiträume im Vergleich mit den Trocknungszeiten flüchtiger organischer Lösungsmittel verlangsamt würden, die Silan-Kupplungsmittel in der wässrigen Grundierungslösung sehr schnell mit der Oberfläche des Substrates reagieren, so daß beispielsweise nach etwa 1 min eine ausreichende Menge des Silan-Kupplungsmittels mit dem Substrat verbunden ist. Das Wasser kann dann entfernt werden, wie durch das Aufblasen von Luft oder das Abwischen mit einem absorbierenden Textilmaterial oder einem anderen absorbierenden Material, wodurch eine ausreichende, gleichmäßig auf der Oberfläche des Substrats verteilte Menge des Silan-Kupplungsmittels verbleibt, um eine gute Bindung einer Polymerbeschichtung auf dem Substrat zu fördern.
  • Ein anderer unerwarteter Vorteil der Erfindung, der gefunden wurde, besteht darin, daß es nach dem Auftragen der Grundierung auf das Substrat möglich ist, das Auftragen der polymeren Beschichtung mehrere Monate lang zu verzögern, ohne daß nachteilige Auswirkungen auftreten. Dies ist sehr vorteilhaft im Vergleich zu herkömmlichen Grundierungssystemen, bei denen die polymere Beschichtung im allgemeinen innerhalb von 30 min nach dem Auftragen der Grundierung aufgetragen werden muß, um eine zufriedenstellende Haftung zwischen der Grundierung und der Beschichtung zu bewirken. Dieser ausgedehnte offene Zeitraum zwischen dem Auftrag der Grundierung und der Beschichtung ermöglicht eine größere Flexibilität bei der Herstellung und eliminiert im wesentlichen jede Wiederholung von Bemühungen aufgrund von unvermeidbaren oder unbeabsichtigten Verzögerungen zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Grundierung aufgetragen wird, und dem Zeitpunkt, an dem die Beschichtung auf dem Substrat aufgetragen wird.
  • Überraschend wurde ebenfalls gefunden, daß Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung die Haftung zwischen Butyl-Band und Glas erhöhen. Butyl-Band wird im Geschäft der Kraftfahrzeug-Verglasung normalerweise verwendet, um Ersatzfenster temporär in ihrer Position zu halten, wodurch mit dem Fahrzeug gefahren werden kann, bevor das Dichtungsmittel vollständig gehärtet ist. Butyl-Band besteht im allgemeinen aus 5 Gew.-% bis 25 Gew.-% Polybuten, 5 % bis 25 % Paraffinöl, 5 % bis 20 % Butylkautschuk, 0,1 bis 10 % klebrigmachendem Harz, 0 bis 50 % Talk, 0 bis 50 % Calciumcarbonat und 1 bis 15 % Ruß.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist eine teilweise weggebrochene und geschnittene Seitenansicht einer Kunststoff-Auftragungsflasche, die geeignet ist, um die Grundierungs-Zusammensetzung der Erfindung aufzunehmen und daraus zu spenden, und
  • Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der Kunststoff- Auftragungsflasche von Fig. 1, die zum Auftragen der Grundierungs-Zusammensetzung auf den Randbereich einer Windschutzscheibe verwendet wird.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Das Grundierungssystem der vorliegenden Erfindung ist abhängig von der Anwendung ein Mehrkomponentensystem, umfaßt aber insbesondere Wasser als Träger und ein Silan-Kupplungsmittel. Es umfaßt ebenfalls ein hydrophobes Mittel, wobei es sich beispielsweise um ein funktionalisiertes Alkylsilan handelt. Das hydrophobe Mittel wird bei Anwendungen verwendet, bei denen Wasserbeständigkeits-Eigenschaften wichtig sind. Darüber hinaus kann das System ein optionales Tensid umfassen, bei dem es sich vorzugsweise um ein nichtionisches Tensid handelt. Das Tensid wird verwendet, um das Benetzen des Substrats durch die Grundierungslösung zu ermöglichen. Darüber hinaus wird da, wo Stabilität wichtig ist, eine Säure verwendet, um die Kondensation oder Oligomerisierung des Kupplungsmittels zu hemmen. Andere Zusätze können in dem Maß zugegeben werden, in dem sie mit dem System verträglich sind. Beispiele für Zusätze, die wünschenswert sein könnten, umfassen Korrosionsinhibitoren und UV-Strahlungsstabilisatoren.
  • Das in der vorliegenden Erfindung nützliche Silan-Kupplungsmittel kann durch die oben erwähnte Formel
  • A-R¹-Si(R²)a(X)3-a
  • dargestellt werden. Vorzugsweise ist A eine Aminogruppe, R¹ ist eine Propylgruppe, R² ist eine Methylgruppe, X ist eine Methoxy- oder Ethoxygruppe, und a ist 0 oder 1, und am meisten bevorzugt ist X Methoxy oder Ethoxy, und a ist 0. Ein besonders geeignetes Aminosilan ist γ-Aminopropyltriethoxysilan (γ-APS). Das Aminosilan wird mit 0,05 bis 0,3 Teilen, noch mehr bevorzugt mit 0,1 bis 0,25 Teilen und am meisten bevorzugt mit 0,1 bis 0,2 Teilen verwendet, wobei diese Teile auf 100 Teile Wasser bezogen sind.
  • Das hydrophobe Mittel ist ein Bestandteil, der Feuchtigkeit widersteht und die Dissoziation bei der Einwirkung von Wasser hemmt. Ein geeignetes hydrophobes Mittel ist ein funktionalisiertes Kohlenwasserstoffsilan. Im allgemeinen weist das Silan die oben erwähnte Formel
  • (R³)bSi(Y)4-b
  • auf. Vorzugsweise ist R³ Methyl, X ist Methoxy oder Ethoxy, und b ist 1. Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung ist Methyltrimethoxysilan (MTMS). Dieses besonders hydrophobe Kupplungsmittel weist unerwartet Korrosionsinhibitor-Eigenschaften auf, zum Beispiel in der Punktschweißung eines Kraftfahrzeugs für Windschutzscheiben-Anwendungen. Das hydrophobe Kupplungsmittel wird in einer Menge von 0,1 bis 0,4 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,15 bis 0,3 Gew.-Teilen und am meisten bevorzugt 0,15 bis 0,25 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Teile Wasser, verwendet. In diesem Zusammenhang bedeutet "mehr als 0 Teile" eine bestimmte Mindestmenge, bei der das Mittel eine wahrnehmbare Wirkung aufweist.
  • Darüber hinaus wird ein optionales Tensid, bei dem es sich vorzugsweise um ein nichtionisches Tensid handelt, in einer Menge verwendet, die wirksam ist, um ein Benetzen des Substrates zu bewirken, aber nicht so groß ist, daß sie die Silanol-Bindung stört. Ein geeignetes nichtionisches Tensid wird unter der Handelsbezeichnung "TERGITOL TMN-6" verkauft. Dieses spezielle Tensid kann mit einem kleinen prozentualen Anteil, 0,01 bis 0,05, und noch mehr bevorzugt 0,02 bis 0,04 Teilen oder Prozent, verwendet werden.
  • Darüber hinaus wird eine Säure verwendet, um dem System Stabilität zu verleihen. Geeignete Säuren umfassen Essigsäure und Salzsäure, obwohl andere anorganische oder organische Säuren wie andere Carbonsäuren verwendet werden können. Die Säure wird in einer Menge verwendet, die wirksam ist, um den pH-Wert von 2 bis 5,5, vorzugsweise von 3,5 bis 4,5 und am meisten bevorzugt von 3,75 bis 4,25 einzustellen. Es wird angenommen, daß die Säure zur Förderung der Hydrolyse der Alkoxygruppen beiträgt und die selbstkatalysierte Kondensation der Silanolgruppen hemmt.
  • Um das Auftragen der Grundierungs-Zusammensetzung bei Temperaturen unterhalb von 0 ºC (32 ºF) und/oder die Verkürzung der Trocknungszeit zu ermöglichen, können verschiedene wasserlösliche Lösungsmittel wie Isopropylalkohol oder Aceton zugegeben werden.
  • Wasser wird als Träger für die Grundierung verwendet und ist vorzugsweise deionisiertes Wasser.
  • Die Grundierung wird hergestellt, indem die Bestandteile in einem geeigneten Behälter wie einem Kunststoffbehälter oder einem mit Kunststoff beschichteten Behälter vermischt werden. Ein Beispiel für einen geeigneten Kunststoff ist Polyolefin wie Polyethylen oder Polypropylen oder Copolymere oder Mischungen, die diese enthalten. Die Silane werden zum Wasser gegeben, nachdem der pH-Wert auf geeignete Weise eingestellt wurde. Zum Einführen der Silane in die Lösung wird das Rühren eingesetzt.
  • Die Grundierung der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung mit Windschutzscheiben-Systemen besonders geeignet. Diese Windschutzscheiben können Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen, LKWs und Geländefahrzeugen sowie Windschutzscheiben von Luftfahrzeugen und Seefahrzeugen sein. Das mit einem Glassubstrat und einem geeigneten Dichtungsmittel wie Polyurethan verwendete System entspricht den gegenwärtigen OEM- Vorschriften für Kraftfahrzeuge, d.h., es erreicht eine Überlappungs-Scherungs-Festigkeit von wenigstens 500 psi (ermittelt nach SAE J1529) und behält bei der Untersuchung durch 10tägiges Eintauchen in Wasser die Haftung bei.
  • Die Grundierung der vorliegenden Erfindung kann mit verschiedenen porenfreien Substraten verwendet werden. Für Zwecke dieser Beschreibung bedeutet porenfrei, daß Flüssigkeiten nicht in die Oberfläche des Substrates eindringen. Beispiele für geeignete Substrate umfassen Glas, Metall, beschichtetes Metallporzellan, Keramik, Granit, porenfreien Beton, andere porenfreie siliciumdioxidhaltige oder metallische Materialien und dergleichen. Die Grundierungs-Zusammensetzung ist zur Verwendung mit Metallen mit einem Kraftfahrzeug-Decklack und zur Verwendung mit normalem Flachglas besonders gut geeignet. Typisches Windschutzscheiben-Glas umfaßt eine dunkle, keramische Glasschmelzmasse zur Erzeugung eines Schutzes vor ultraviolettem Licht.
  • Wirksame Dichtungsmittel umfassen durch Feuchtigkeit härtbare Dichtungsmittel, Kalfaterungen und Kitte und sind insbesondere für Zusammensetzungen geeignet, die sich mit der funktionellen Gruppe des Silan-Kupplungsmittels verbinden. Die Amingruppe des Aminopropyltriethoxysilans kann beispielsweise mit einer freien Isocyanatgruppe eines Polyurethan-Polymers reagieren, wodurch eine Harnstoffbindung gebildet wird. Polymer-Zusammensetzungen, die mit den Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden können, umfassen im allgemeinen alle Polymere mit endständigen oder seitenständigen funktionellen Gruppen, die mit den funktionellen Amino- oder Mercaptogruppen der offenbarten Silan-Kupplungsmittel reagieren. Beispiele für funktionelle Gruppen des Polymers, die mit den Amino- oder Mercaptogruppen der offenbarten Silane reagieren, umfassen Isocyanatgruppen, Epoxygruppen und Acetoacetatgruppen. Die Grundierungs-Zusammensetzung der Erfindung kann insbesondere zur Förderung einer guten Haftung zwischen einem porenfreien Substrat und verschiedenen, durch Feuchtigkeit härtbaren Polyurethan-Dichtungsmittel-Zusammensetzungen mit freien Isocyanatgruppen verwendet werden. Beispiele für solche Zusammensetzungen sind im Fachgebiet und in der Literatur wohlbekannt und können zum Beispiel in U.S.-A-4 625 012, 4 758 648 und 4 780 520 gefunden werden.
  • In Fig. 1 ist eine Kunststoff-Auftragungsflasche 10 dargestellt, die zum Spenden der Grundierungs-Zusammensetzungen der Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann. Die Auftragungsflasche umfaßt eine biegsame Leitung 12, die den Vorratsteil der Flasche mit der Auftragungsvorrichtung 14 verbindet. Die biegsame Leitung 12 weist vorzugsweise eine im allgemeinen quer zur Fließrichtung verlaufende Innenwandung auf, wobei die Wandung einen Schlitz 16 oder einen Schnitt aufweist, der als Ventil wirkt. Wenn die biegsame Leitung 12 unbelastet ist, bleibt der Schlitz 16 im allgemeinen geschlossen und verhindert das Herausfließen der Grundierungs-Zusammensetzung, sogar, wenn die Flasche umgedreht wird. Ein kleiner auf die Leitung 12 ausgeübter Kraftbetrag verursacht das Öffnen von Schlitz 16 und ermöglicht das Fließen der Grundierungs-Zusammensetzung 24 zu der befestigten Auftragungsvorrichtung 14. Bei der Auftragungsvorrichtung handelt es sich um eine Sättigungs-Auftragungsvorrichtung wie einen Schwamm oder eine schwammartige Masse mit einer absorbierenden, flexiblen und porösen oder netzartigen Struktur. Die äußere Oberfläche der Auftragungsvorrichtung ist vorzugsweise mit einer weichen, dünnen Schicht 18 wie einer Schicht aus rauhem Textilmaterial versehen, wodurch eine weiche, nicht scheuernde Oberfläche zum Auftragen der Grundierungs-Zusammensetzung auf ein Substrat erhalten wird.
  • Geeignete Kunststoffmaterialien für die Flasche 10 umfassen Polyolefine wie Polyethylen hoher Dichte. Die Leitung 12 kann aus biegsamen Kunststoffen oder Kautschuken wie Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk hergestellt sein. Die Auftragung kann im allgemeinen aus bekannten Schwamm-Kautschukmaterialien hergestellt werden, und die dünne, weiche Schicht kann ein Filz- oder beflocktes Material sein, das mit Klebstoffen auf geeignete Weise am Schwamm-Kautschukmaterial befestigt ist. Wiederum besteht ein Vorteil darin, daß die vorliegende Erfindung die Verwendung von Klebstoffen ermöglicht.
  • Die Kunststoffflasche ist vorzugsweise mit Außengewinden 20 versehen, auf die eine Kappe über die Auftragungsvorrichtung geschraubt werden kann, um die Verdampfung der Grundierungs- Zusammensetzung während der Nichtbenutzung zu vermindern.
  • Fig. 2 zeigt die Auftragungsflasche, während sie für das Auftragen der Grundierungs-Zusammensetzung auf den Bereich neben den Kanten einer Windschutzscheibe 22, wo eine polymere Dichtungsmittel-Zusammensetzung aufzutragen ist, verwendet wird.
  • Um die besten Ergebnisse zu erzielen, ist es hochgradig empfohlen und bevorzugt, das porenfreie Substrat, an das die Polymerzusammensetzung mit Hilfe der offenbarten Grundierungs- Zusammensetzung zu binden ist, vor dem Auftragen der Grundierung gründlich zu reinigen. Es wird empfohlen, das Substrat gründlich, mit Seife und Wasser oder mit einer Ammoniaklösung oder mit Lösungsmitteln wie Aceton, Isopropylalkohol oder Methylethylketon zu reinigen, um alle Verunreinigungen wie Öl, Metalloxide, Schmutz und Staub vom Substrat zu entfernen. Solche Verunreinigungen neigen dazu, Grundierung von der Substratoberfläche abzuhalten, wodurch bewirkt wird, daß das Kupplungsmittel an der Verunreinigung haftet und/oder das Binden des Kupplungsmittels am Substrat verhindert wird.
  • Die Grundierung wird typischerweise so aufgetragen, daß der gesamte Bereich des Substrats benetzt wird, an das die Polymerzusammensetzung gebunden werden soll. Es wird empfohlen, die Grundierung bei einer Temperatur von über 32 ºF aufzutragen und sie vor dem Auftragen der Polymerzusammensetzung trocknen zu lassen. Obwohl das Polymer auf ein grundiertes Substrat aufgetragen werden kann, wenn die Oberfläche noch feucht ist, ist gefunden worden, daß zu viel Flüssigkeit wie Lachen von Grundierung oder Wassertropfen das In-Berührung- Bringen des Polymers mit dem Glas verhindern können, was zu einer verminderten Haftstärke zwischen dem Polymer und dem Substrat führt.
  • Nach dem Härten bildet das Dichtungsmittel-System ein vereinigtes Laminat oder Gradientenprodukt, wobei die Grundierung eine Grenzfläche oder Brücke zwischen dem Substrat und dem Dichtungsmittel bildet. Es wird angenommen, daß diese Grenzfläche durch kovalente Bindung gebildet wird, wobei andere Mechanismen aber eingeschlossen sein können. Das "vereinigte Laminat" bezieht sich somit auf das Substrat, die Grundierungs-Grenzfläche und das Dichtungsmittel. Es ist beabsichtigt, mit "Laminat" zu implizieren, daß das Substrat und das Dichtungsmittel vereinigt, aber diskrete Schichten sind, und daß das Silan-Kupplungsmittel chemisch und/oder mechanisch an die Grenzfläche gebunden ist. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, daß dieser Begriff die Erfindung auf irgendeine Weise einschränkt.
  • Das Dichtungsmittel-System ist insbesondere als Windschutzscheiben-Dichtungsmittelsystem anwendbar. Es ist auch für die Konstruktion von Glasfenstern und im allgemeinen jede andere Anwendung anwendbar, bei der ein Dichtungsmittel zwischen zwei glatten, porenfreien Substraten aufgetragen wird.
  • Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihre vielen Vorteile sind aus den folgenden Beispielen zu entnehmen, die die Erfindung veranschaulichen, aber nicht einschränken sollen.
    • Beispiel 1
  • Grundierungsproben wurden nach der in Tabelle 1 angegebenen Rezeptur hergestellt. Zuerst wurde das Wasser in ein Quart- Glasgefäß gegeben. Die Säure wurde zugegeben, um den pH-Wert der Lösung auf etwa 3,5 bis 4,5 einzustellen.
  • Im allgemeinen wurde das Tensid danach zugegeben, und dann wurden das Silan-Kupplungsmittel (γ-APS) und das hydrophobe Mittel (MTMS) zugegeben. Das Gefäß wurde mit einem Metalldeckel verschlossen und länger als 5 min lang heftig manuell gerührt. Die Zusammensetzung wurde vor dem Auftragen wenigstens 30 min lang stehengelassen, um sich zu äquilibrieren und vollständig zu hydrolisieren.
  • Bei Proben, bei denen die Gebrauchsfähigkeitsdauer oder Stabilität nicht untersucht wurde, wurde die Zusammensetzung in demselben verschlossenen Behälter bei Raumtemperatur aufbewahrt. Bei Stabilitätsuntersuchungen wurde die Grundierung in zwei Unzen-Glasbehälter überführt, mit dem geeigneten Metalldeckel verschlossen und den hiernach angegebenen Bedingungen unterzogen. TABELLE 1
  • Überlappungs-Scherungs-Probestücke wurden wie folgt hergestellt und getestet.
  • Stücke aus zweischichtigem Kraftfahrzeug-Glas und Objektgläsern [10,16 cm x 2,54 cm (4 Inch x 1 Inch)] wurden mit Triton-X-Seife gewaschen und dann gründlich mit Leitungswasser gereinigt. Das Glas wurde dann 1 h lang in einem kaustischen Bad gewässert und gründlich gespült. Schließlich wurde das Glas dreimal mit Methylethylketon gespült und trocknen gelassen. Dann wurde eine dünne Schicht aus Grundierung durch Aufbürsten auf beide Überlappungs-Scherungs-Probestücke aufgetragen und 10 min lang trocknen gelassen. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Grundierungen nach 10 min annehmbar trocken waren. Dann wurde ein Wulst eines Polyetherpolyurethans mit Isocyanat-Endgruppen, von Tremco unter der Marke "Trem-Shield 600" verkauft, aufgetragen, und die Glasproben wurden mit der standardmäßigen Überlappungs-Scherungs-Geometrie zusammengefügt. Die Kontaktfläche der Substrate wurde so genau wie möglich auf 0,635 cm x 2,54 cm (0,25 Inch x 1 Inch) gehalten; es wurde gefunden, daß größere Wülste dazu neigen, weniger vollständig zu härten und wesentlich niedrigere Zerreißwerte zu ergeben. Die Wülste wurden mit einer Rasierklinge rechtwinklig zugeschnitten, um die maximale Menge an Feuchtigkeit eindringen zu lassen und die schnellste Härtungszeit zu ermöglichen. Proben wurden 5 d vor dem Testen bei 23,8 ºC (75 ºF) und 50 % relativer Feuchtigkeit (R.H.) gehalten.
  • Proben wurden auf einem Modell 1130 von Instron bei einer Querhaupt-Geschwindigkeit von 2,54 cm/min (1 Inch/min) getestet. Bei der vollen Skaleneinstellung von 90,6 kg (200 lb) wurde eine Belastungszelle von 453 kg (1000 lb.) verwendet. Nach dem Reißen wurde die Dichtungsmittel-/Substrat-Kontaktfläche gemessen, und die Art des Versagens (adhäsiv oder kohäsiv) wurde aufgezeichnet.
  • Pro Probe wurden 2 bis 6 Probestücke untersucht, und die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben.
  • Die in Tabelle II zusammengefaßten Testergebnisse zeigen im allgemeinen, wie die Grundierung der vorliegenden Erfindung unter einer Vielzahl von ungünstigen Bedingungen und Auftragungstechniken funktioniert. Die Tests 1 und 2 zeigen, daß die Überlappungs-Scherungs-Festigkeit außerordentlich verbessert wird, wenn die Grundierung der Erfindung verwendet wird, und daß ein adhäsives Versagen nicht auftritt. Test 3 zeigt, daß eine 12wöchige Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Grundierung aufgetragen wurde, und dem Zeitpunkt, an dem das Dichtungsmittel aufgetragen wurde, die Überlappungs-Scherungs-Festigkeit nicht signifikant beeinflußt. Test 4 zeigt, daß, wenn die Grundierung für einen Zeitraum von 1 Woche vor dem Auftragen der Grundierung auf das Probestück einer Temperatur von 48,9 ºC (120 ºF) ausgesetzt wird, die Überlappungs-Scherungs-Festigkeit im wesentlichen unbeeinflußt bleibt. Für Test 5 wurde die Grundierung 4 Gefrier-Auftau-Cyclen unterzogen zwischen -40 ºC und 32,2 ºC (-40 ºF und 90 ºF) unterzogen, bevor die Grundierung zur Herstellung von Proben verwendet wurde. Die Ergebnisse zeigen, daß die Qualität der Grundierung durch das Führen der Temperatur im Kreislauf im wesentlichen unbeeinflußt bleibt und daß es nicht wahrscheinlich ist, daß die Grundierung während des Versands oder der Lagerung aufgrund des Wetters beschädigt wird. Die Tests 6 bzw. 7 zeigen, daß die Zugabe von Isopropylalkohol und Aceton zur Verkürzung der Trocknungszeit und zum Schutz gegen das Frieren die Qualität der Grundierung nicht beeinflussen. Die Tests 8 und 9 deuten darauf hin, daß die Grundierung bei einer beliebigen Temperatur von -40 ºC bis 32,2 ºC (-40 ºF bis 90 ºF) ohne eine signifikante Auswirkung auf die Qualität aufgetragen und verwischt werden kann. Die Tests 10 und 11 zeigen, daß ein unbeabsichtigtes Einwirken von Lösungsmitteln wie Methylethylketon und Isopropylalkohol auf die mit der Erfindung grundierten Oberflächen die Qualität der Grundierung nicht signifikant beeinflußt. Die Tests 12 bzw. 13 zeigen, daß ein längeres Einwirken (1 Woche) von Bedingungen einer sehr hohen Temperatur [48,9 ºC (120 ºF)] und gleichzeitig einer hohen Temperatur [37,8 ºC (100 ºF)] und einer hohen Feuchtigkeit (100 % relative Feuchtigkeit) die Qualität der Grundierung nicht wesentlich beeinflußt. Test 14 zeigt, daß ein beträchtliches adhäsives Versagen (25 %) auftritt, wenn die Überlappungsscherung bei -2 ºC an Proben getestet wird. Die Überlappungsscherung ist jedoch trotzdem sehr gut [2,51 MPa ±0,69 MPa (364 ±100 psi)] und übertrifft die meisten Richtlinien für Kraftfahrzeuge. Test 15 zeigt, daß, wenn die Grundierung auf einen getrockneten Glasreiniger auf Ammoniumbasis aufgetragen wird, die Qualität der Grundierung im wesentlichen unbeeinflußt bleibt. Test 16 zeigt, daß die Grundierung gegenüber einem Angriff durch Wasser in hohem Maß resistent ist und daß die Grundierung sogar nach einem zweiwöchigen Eintauchen in Wasser noch gut funktioniert und das adhäsive Versagen hemmt. Test 17 zeigt, daß sogar dann, wenn das Dichtungsmittel aufgetragen wird, solange die Grundierung naß ist, dennoch keine signifikante nachteilige Auswirkung auf die Qualität der Grundierung vorhanden ist. TABELLE II Überlappungs-Scherungs-Festigkeiten für die Grundierung 500.
  • Alle Tests wurden, sofern nichts anderes aufgeführt ist, an Glassubstraten durchgeführt.
    • Beispiel 2
  • Die nach Beispiel 1 hergestellte Grundierung wurde im Vergleich mit einer herkömmlichen Grundierung auf Basis eines organischen Lösungsmittels getestet. Die herkömmliche Grundierung wies etwa 85 % Lösungsmittel, etwa 5 - 10 % Filmbildner, etwa 1 - 5 % Rußpigment und etwa 5 - 10 % eines aminoaliphatischen Siloxan-Kupplungsmittels mit sowohl einem primären als auch einem sekundären Amin und geradkettigen Alkylen im aliphatischen Teil auf. Überlappungs-Scherungs-Probestücke wurden wie zuvor beschrieben hergestellt, außer daß die Haftung für Proben bestimmt wurde, die mit identischen oberen und unteren Substraten hergestellt waren, um die Werte der Adhäsion für beide Gläser und Kraftfahrzeug-Decklack auf Metall zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben. TABELLE III
  • * Probe vor dem Testen 3 h lang bei 23,8 ºC (75 ºF)/50 % relative Feuchtigkeit getrocknet.
  • C bezeichnet kohäsives Versagen
  • 0 % C bedeutet 100 % adhäsives Versagen.
  • Die in Tabelle III angegebenen Ergebnisse deuten im allgemeinen darauf hin, daß die wässrige Grundierungs-Zusammensetzung nach der Erfindung signifikant besser und mit einer größeren Konsistenz als herkömmliche Grundierungen auf der Basis von organischen Verbindungen funktioniert. Die Ergebnisse zeigen insbesondere, daß die Grundierung der Erfindung eine bessere Haftung zwischen einem Glassubstrat und einem typischen Urethan-Dichtungsmittel und zwischen einem mit Kraftfahrzeug- Decklack beschichteten Metallsubstrat und dem typischen Urethan-Dichtungsmittel fördern. Die Ergebnisse deuten darüber hinaus darauf hin, daß die Erfindung nach einem längeren Einwirken von Wasser und Wärme besser als herkömmliche Grundierungen funktioniert. Die Grundierung der Erfindung funktioniert viel besser als herkömmliche organische Grundierungen, wenn sie auf Glas aufgetragen wird und gleichzeitig hohe Temperaturen und hohe Feuchtigkeit darauf einwirken.
    • Beispiel 3
  • Die in Tabelle IV aufgeführten Grundierungen wurden auf Windschutzscheiben-Glas aufgetragen, und dann wurde Tremshield aufgetragen und 5 d lang getrocknet. Die Proben wurden dann in Wasser eingetaucht und durch das Abschälen des Wulstes täglich auf Haftung untersucht.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben und deuten im allgemeinen darauf hin, daß die Fähigkeit der Grundierungen der Erfindung, dem Angriff durch Wasser zu widerstehen, durch die Zugabe einer kleinen Menge (zum Beispiel 0,3 Gew.-% der gesamten Grundierungslösung) Methyltrimethoxysilan als hydrophobes Mittel außerordentlich verbessert wird. TABELLE IV
  • P - Bestanden bedeutet, daß ein kohäsives Versagen beobachtet wurde
  • F - Versagt bedeutet, daß ein adhäsives Versagen beobachtet wurde
  • γ-APS - Aminopropyltriethoxysilan-Kupplungsmittel
  • MTMS - Methyltrimethoxysilan, hydrophobes Mittel
  • VTES - Vinyltriethoxysilan
    • Beispiel 4
  • Proben im kommerziellen Maßstab wurden hergestellt, indem die zuvor beschriebene Grundierungsformel und das Verfahren zur Herstellung verwendet wurden, außer daß die Zusammensetzung in einem 50 gal Behälter mit motorgetriebenen Metallschaufeln hergestellt wurde, während dieselbe Zugabesequenz und dieselben Anteile der Ausgangsmaterialien beibehalten wurde. Es wurden 10 kommerzielle Chargen mit insgesamt 500 gal hergestellt und chargenweise auf die Haftung, den pH-Wert und die Fähigkeit zur Benetzung von Substratproben, d.h. Windschutzscheiben, untersucht. Zwischen den Laborproben und den Proben des kommerziellen Maßstabs wurden keine Diskrepanzen beobachtet.
  • Proben der Grundierung wurden in eine Auftragungsvorrichtung vom Sättigungstyp, d.h. eine "Schuhputztyp"-Flasche, abgepackt und für kontrollierte Feldversuche des Ersatzes von Windschutzscheiben an etwa 15 - 20 Glasereibetriebe verteilt. Die Ergebnisse waren gleichmäßig erfolgreich.
    • SCHLUSSFOLGERUNG
  • Die experimentellen Ergebnisse zeigen, daß die Grundierungs- Zusammensetzungen auf Wasserbasis der Erfindung unter einer weiten Vielzahl von Bedingungen genauso gut oder besser als herkömmliche Grundierungen auf der Basis von organischen Verbindungen funktionieren und eine attraktive Alternative darstellen, die umweltfreundlich ist und die anhängige VOC- Gesetzgebung einhält.

Claims (22)

1. Wässrige Grundierungs-Zusammensetzung zur Erleichterung der Haftung zwischen einem porenfreien Substrat und einer polymeren Zusammensetzung über eine Grenzfläche, umfassend:
a) 100 Gew.-Teile Wasser;
b) 0,05 bis 0,3 Gew.-Teile eines Silan-Kupplungsmittels, wobei das Silan-Kupplungsmittel durch die Formel:
A-R¹-Si(R²)a(X)3-a
dargestellt wird, wobei A eine funktionelle Amino- oder Mercaptogruppe ist, R¹ ein Alkylenrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes R² unabhängig ein Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes X unabhängig ein Alkoxyrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und a 0, 1 oder 2 ist;
c) 0,1 bis 0,4 Gew.-Teile eines hydrophoben Silans auf 100 Teile der wässrigen, das Silan-Kupplungsmittel enthaltenden Lösung, wobei das hydrophobe Silan durch die Formel:
(R³)bSi(Y)4-b
dargestellt wird, wobei jedes R³ unabhängig ein Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes Y unabhängig ein Alkoxyrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und b 1 oder 2 ist.
2. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei R¹ ein Propylenrest ist, jedes R² unabhängig ein Methyl-, Ethyl- oder Propylrest ist, jedes X unabhängig ein Methoxy- oder Ethoxyrest ist, jedes R³ unabhängig ein Methyl- Ethyl- oder Propylrest ist und jedes Y unabhängig ein Methoxy- oder Ethoxyrest ist.
3. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend eine effektive Menge eines Tensids, wodurch das Benetzen der Oberfläche eines porenfreien Substrats durch die Grundierungs-Zusammensetzung ermöglicht wird.
4. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei der pH-Wert der wässrigen Grundierungs-Zusammensetzung im Bereich von 2,0 bis 5,5 liegt.
5. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Silan-Kupplungsmittel um Aminopropyltriethoxysilan handelt.
6. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem hydrophoben Silan um Methyltrimethoxysilan handelt.
7. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung in einer Kunststoff-Auftragungsflasche enthalten ist und daraus gespendet werden kann.
8. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei die Auftragungsflasche eine biegsame, netzartige Auftragungsvorrichtung umfaßt, die durch eine biegsame Leitung mit der Flasche verbunden ist.
9. Grundierungs-Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei die biegsame Leitung eine Wand aufweist, die sich im großen und ganzen quer zur Flußrichtung befindet, wobei die Wand einen Schlitz aufweist, der als ein Ventil dient und durch das Biegen der Leitung handhabbar ist.
10. Windschutzscheiben-Dichtungsmittelsystem, umfassend ein gehärtetes Polyurethan-Dichtungsmittel, das durch eine wässrige, an der Substrat-Polymer-Grenzfläche bestehende Grundierungs-Zusammensetzung haftend an ein Glassubstrat gebunden ist, wobei die wässrige Grundierungs-Zusammensetzung:
a) 100 Gew.-Teile Wasser;
b) 0,05 bis 0,3 Gew.-Teile eines Silan-Kupplungsmittels, wobei das Silan-Kupplungsmittel durch die Formel:
A-R¹-Si(R²)a(X)3-a
dargestellt wird, wobei A eine funktionelle Amino- oder Mercaptogruppe ist, R¹ ein Alkylenrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes R² unabhängig ein Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes X unabhängig ein Alkoxyrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und a 0, 1 oder 2 ist;
c) 0,1 bis 0,4 Gew.-Teile eines hydrophoben Silans auf 100 Teile der wässrigen, das Silan-Kupplungsmittel enthaltenden Lösung, wobei das hydrophobe Silan durch die Formel:
(R³)bSi(Y)4-b
dargestellt wird, wobei jedes R³ unabhängig ein Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes Y unabhängig ein Alkoxyrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und b 1 oder 2 ist,
umfaßt.
11. Windschutzscheiben-Dichtungsmittelsystem nach Anspruch 10, wobei R¹ ein Propylenrest ist, jedes R² unabhängig ein Methyl-, Ethyl- oder Propylrest ist, jedes X unabhängig ein Methoxy- oder Ethoxyrest ist, jedes R³ unabhängig ein Methyl- Ethyl- oder Propylrest ist und jedes Y unabhängig ein Methoxy- oder Ethoxyrest ist.
12. Windschutzscheiben-Dichtungsmittelsystem nach Anspruch 10, wobei das Silan-Kupplungsmittel Aminopropyltriethoxysilan ist und wobei das hydrophobe Silan Methyltrimethoxysilan ist.
13. Einheitliches Laminat, umfassend ein porenfreies Substrat, eine Polymerzusammensetzung und eine wässrige, an der Substrat-Polymer-Grenzfläche bestehende Grundierungs- Zusammensetzung, wodurch die Haftung zwischen dem Substrat und dem Polymer erleichtert wird, wobei die Grundierungs-Zusammensetzung:
a) 100 Gew.-Teile Wasser;
b) 0,05 bis 0,3 Gew.-Teile eines Silan-Kupplungsmittels, wobei das Silan-Kupplungsmittel durch die Formel:
A-R¹-Si(R²)a(X)3-a
dargestellt wird, wobei A eine funktionelle Amino- oder Mercaptogruppe ist, R¹ ein Alkylenrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes R² unabhängig ein Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes X unabhängig ein Alkoxyrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und a 0, 1 oder 2 ist;
c) 0,1 bis 0,4 Gew.-Teile eines hydrophoben Silans auf 100 Teile der wässrigen, das Silan-Kupplungsmittel enthaltenden Lösung, wobei das hydrophobe Silan durch die Formel:
(R³)bSi(Y)4-b
dargestellt wird, wobei jedes R³ unabhängig ein Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes Y unabhängig ein Alkoxyrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und b 1 oder 2 ist,
umfaßt.
14. Einheitliches Laminat nach Anspruch 13, wobei R¹ ein Propylenrest ist, jedes R² unabhängig ein Methyl-, Ethyl- oder Propylrest ist, jedes X unabhängig ein Methoxy- oder Ethoxyrest ist, jedes R³ unabhängig ein Methyl- Ethyl- oder Propylrest ist und jedes Y unabhängig ein Methoxy- oder Ethoxyrest ist.
15. Einheitliches Laminat nach Anspruch 13, wobei das porenfreie Substrat Glas, Metall, beschichtetes Metall, Porzellan, Keramik, Granit oder porenfreier Beton ist.
16. Einheitliches Laminat nach Anspruch 13, wobei die Polymerzusammensetzung freie funktionelle Gruppen enthält, die mit den funktionellen Gruppen des Silan-Kupplungsmittels reagieren, wodurch das Silan-Kupplungsmittel an die Polymerzusammensetzung gebunden wird.
17. Einheitliches Laminat nach Anspruch 13, wobei die Polymerzusammensetzung eine Polyurethan-Zusammensetzung mit freien Isocyanatgruppen ist, die mit den funktionellen Gruppen des Silan-Kupplungsmittels reagieren, wodurch das Silan-Kupplungsmittel an die Polymerzusammensetzung gebunden wird.
18. Einheitliches Laminat nach Anspruch 17, wobei das Silan- Kupplungsmittel Aminopropyltriethoxysilan ist und wobei das hydrophobe Silan Methyltrimethoxysilan ist.
19. Verfahren zur Erleichterung der Haftung zwischen einem porenfreien Substrat und einer polymeren Zusammensetzung, umfassend die Schritte des:
a) Auftragens einer wässrigen Grundierungs-Zusammensetzung, umfassend:
i) 100 Gew.-Teile Wasser;
ii) 0,05 bis 0,3 Gew.-Teile eines Silan-Kupplungsmittels, wobei das Silan-Kupplungsmittel durch die Formel:
A-R¹-Si(R²)a(X)3-a
dargestellt wird, wobei A eine funktionelle Amino- oder Mercaptogruppe ist, R¹ ein Alkylenrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes R² unabhängig ein Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes X unabhängig ein Alkoxyrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und a 0, 1 oder 2 ist;
iii) 0,1 bis 0,4 Gew.-Teile eines hydrophoben Silans auf 100 Teile der wässrigen, das Silan-Kupplungsmittel enthaltenden Lösung, wobei das hydrophobe Silan durch die Formel:
(R³)bSi(Y)4-b
dargestellt wird, wobei jedes R³ unabhängig ein Alkyl-, Alkenyl- oder Arylrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen ist, jedes Y unabhängig ein Alkoxyrest mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen oder Chlor ist, und b 1 oder 2 ist,
auf ein porenfreies Substrat;
b) Entfernens überschüssigen Wassers vom Substrat nach dem Warten für einen Zeitraum, der ausreichend ist, so daß das Haften einer wirksamen Menge des Silan- Kupplungsmittels am Substrat sichergestellt ist, damit die Haftung zwischen dem Substrat und der Polymerzusammensetzung erleichtert wird;
c) Auftragens einer härtbaren Polymerzusammensetzung mit funktionellen Gruppen, die dazu in der Lage sind, mit den funktionellen Gruppen des Silan-Kupplungsmittels zu reagieren, auf das Substrat; und
d) Härtens der Polymerzusammensetzung.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Zeitraum, der ausreichend ist, so daß das Haften einer wirksamen Menge des Silan-Kupplungsmittels am Substrat sichergestellt ist, 30 s bis 10 min beträgt.
21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das härtbare Polymer ein durch Feuchtigkeit härtbares Polyurethan-Prepolymer mit freien Isocyanatgruppen ist.
22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Grundierung in einer Flasche mit einem Vorratsbehälter und einer Sättigungs-Auftragungsvorrichtung enthalten ist und die Grundierung aufgetragen wird, indem die Auftragungsvorrichtung mit dem Substrat in Berührung gebracht wird.
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