Lars Zander

Gute Haftung, niedriger Modul — neue silanterminierte Polymere

Bauteile, die aufeinanderstoßen, bilden zwangsläufig eine Fuge. Diese werden in der Regel abgedichtet, um Wasser, Luft, Staub oder andere Medien fernzuhalten. Die Tücke steckt dabei im Detail: Je nachdem, wie sehr sich die Bauteile bei Hitze oder Kälte ausdehnen oder zusammenziehen, kann der zu überbrückende Spalt mehr oder weniger stark schwanken. Damit die Fuge dauerhaft dicht bleibt, muss der Dichtstoff daher den Änderungen der Fugenabmessungen immer wieder folgen können, ohne zu reißen oder sich von der Oberfläche abzulösen. Besonders beim Hochbau befinden sich oftmals die Fugen zwischen Bauteilen mit empfindlichen, zum Abbröckeln neigenden Oberflächen (Bilder 1 und 2). Typische Beispiele sind Putze, Porenbeton und Wärmedämmverbundsysteme. Ein reißfester und nur wenig dehnbarer Dichtstoff bereitet bei empfindlichen Substraten Probleme: Expandiert die Fuge, kann solch ein Dichtstoff der Bewegung nicht genügend folgen. Im schlimmsten Fall zieht er, solange er haftet, so stark an den Fugenflanken, dass diese beschädigt werden.

New silane-terminated polymers for sealants and adhesives

When building components meet, they inevitably form a joint. It is generally sealed to keep water, air, dust or other media out. Here, the difficulty lies in the detail. The gap that needs to be bridged can vary widely, depending on to what extent the components expand or contract when exposed to heat or cold. So, for the joint to remain permanently sealed, the sealant must be able to accommodate the changes in joint dimensions again and again without tearing or detaching from the surface. Especially in construction engineering, joints are often located between components with sensitive substrates that are prone to crumbling (Figure 1 and Figure 2). Typical examples include plasters, aerated concrete and external thermal insulation composite systems. A sealant with high tensile strength and low elongation poses a problem for sensitive substrates. If the joint expands, this kind of sealant is unable to accommodate the movement adequately. In the worst case scenario, it pulls – as long as it sticks – so strongly on the joint edges that these are then damaged.

Weiterreißfest und hochelastisch formulieren

Seit über 30 Jahren werden silanterminierte Polymere als Bindemittel für Dichtstoffe, Klebstoffe und Beschichtungen eingesetzt. Dafür gibt es eine Reihe von Gründen: Sie lassen sich beispielsweise wegen ihrer niedrigen Viskosität lösemittelfrei zu einkomponentigen, isocyanatfreien Produkten formulieren. Vorteilhaft ist, dass diese Materialien selbst bei ungünstigen Wetterverhältnissen blasenfrei aushärten. Heute basieren viele Parkettklebstoffe, aber auch etliche Montageklebstoffe und Fassadenabdichtungen auf silanterminierten Polymeren. In solchen Anwendungen stehen die Elastizität der ausgehärteten Massen und deren universelles Haftungsspektrum im Vordergrund. Anwendungen, in denen Klebungen oder Flächenabdichtungen starke dynamische Belastungen vertragen müssen, sind dagegen nach wie vor eine Domäne der Polyurethan-Technologie. Polyurethanbasiert ist zum Beispiel ein Großteil der Klebstoffe, die in der Automobilindus trie oder zur Herstellung sogenannter weißer Ware eingesetzt werden, sowie viele Flächenabdichtungen für Hausdächer, Balkone und Terrassen. Alle diese Industrieklebstoffe und Beschichtungen sind nach der Aushärtung reißfest, hochelastisch und sehr weiterreißfest – kleine Beschädigungen führen unter den in der Praxis auftretenden Belastungen nicht zur vollständigen Zerstörung der Schicht. Mit einer neuen Klasse von silanterminierten Polyethern (Geniosil XT) stehen erstmals Bindemittel zur Verfügung, deren Formulierungen durch Silanvernetzung zu reißund scherfesten, zugleich aber auch hochelastischen und außerordentlich weiterreißbeständigen Materialien aushärten (Bild 1).

Innovative Hybridpolymere für hochfeste Klebstoffe

Das konstruktiv feste Kleben hat sich in nahezu allen Bereichen der industriellen und handwerklichen Fertigung zu einem unverzichtbaren Fügeverfahren entwickelt. Um einen hochfesten und selbsttragenden Klebverbund herzustellen, werden nach dem gegenwärtigen Stand der Technik in der Regel Klebstoffe auf der Basis von Epoxiden oder Polyurethanen verwendet. Diese bewähren sich seit Jahrzehnten in unzähligen Anwendungen — etwa im Fahrzeugbau, bei der Fertigung von Sandwichelementen, für Flächenkaschierungen und in der Holzverarbeitung. Allerdings müssen die Klebstoff-Formulierer und -Anwender gewisse Einschränkungen in Kauf nehmen: Polyurethanklebstoffe etwa weisen nur eine relativ geringe Wärmebeständigkeit auf und tendieren bei hohen Isocyanatkonzentrationen zur Blasenbildung bei der Verarbeitung. Epoxidklebstoffe müssen zweikomponentig formuliert werden und neigen zum Vergilben. Neben technischen Nachteilen rücken aber auch mögliche gesundheitliche Risiken, die mit dem Gebrauch der Klebstoffe verbunden sind, immer stärker ins Blickfeld der Formulierer und Anwender. So werden die Rohstoffe der genannten Klebstoffsysteme — zum Beispiel das Diphenylmethandiisocyanat (MDI) bei isocyanathärtenden Systemen — zunehmend kritisch betrachtet /1, 2/. Seit kurzem steht mit neuen Hybridpolymeren (Geniosil XB) eine Alternative zu den klassischen Bindemitteln zur Verfügung. Diese auf der Basis der a-silanterminierten Polyether entwickelten Polymere sind isocyanatfrei, härten bei Kontakt mit Luftfeuchtigkeit durch Silanvernetzung aus und ergeben die für konstruktiv feste Klebungen notwendige Festigkeit.

Innovative hybrid polymers for high-strength adhesives

Structural bonding has become an indispensable bonding method in virtually all areas of industrial and craft manufacturing. Making highstrength, self-supporting adhesive bonds currently involves the use of adhesives based on epoxides or polyurethanes. Over decades they have proven themselves in countless applications such as automotive engineering, production of sandwich elements, lamination of surfaces and in woodworking. However, formulators and end-users of such adhesives do have to accept certain drawbacks. Polyurethane adhesives have relatively low levels of heat resistance and tend to bubble at high isocyanate concentrations during processing. Epoxy adhesives require two-part formulations and are susceptible to yellowing. Leaving the technical disadvantages aside, the use of these adhesives also entails possible health issues, which formulators and end-users are increasingly focusing on. The raw materials for these adhesive systems, an example being diphenylmethane diisocyanate (MDI) in isocyanate-cured systems, have thus come under increasing scrutiny /1, 2/. The recent advent of new hybrid polymers (Geniosil XB) now offers an alternative to the traditional binder materials. Developed on the basis of a-silaneterminated polyethers, these polymers are free of isocyanates, cure on contact with atmospheric moisture through silane crosslinking and deliver the strength needed for structural bonding.