AT282036B

AT282036B - Klebstoff für poröse Materialien

Info

Publication number: AT282036B
Application number: AT953666A
Authority: AT
Original assignee: Grefco
Priority date: 1966-10-11
Filing date: 1966-10-11
Publication date: 1970-06-10

Description

Klebstoff für poröse Materialien
EMI1.1

Erfindung vermieden wird, ein Effekt, der vielleicht einer gewissen Plastifizierung des Lignosulfonatmaterials durch das Bitumen zuzuschreiben ist.

Beispiel 1 :
Gew.-Teile
Verschnittasphalt AC-8 100
Norlig L Lignosulfonatlösung 80
AC-8 ist ein Produkt der Firma Hunt Petroleum Company. Es enthält 62 Gew. sso Asphalt mit einem Erweichungspunkt von 88 bis 910C und 38 Gel.-% Erdöl mit einem Siedebereich von 93 bis 2040C.

Norlig L Lignosulfonat ist eine nicht neutralisierte, 501o Feststoffe enthaltende wässerige Lösung vom pH-Wert 4, 4 eines Gemisches von Lignosulfonaten aus Hartholz (etwa 6 o) und aus Weichholz (etwa 4mu). Dieses Produkt wird von der American Can Company in den Handel gebracht.

Diese Bestandteile wurden mit Hilfe eines Mischers vom Typ Hamilton-Beach Nr. 30 unter Bildung
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vorliegenden Emulsion an verzinkten Stahl gebunden. Die erhaltenen Verbundkörper wurden einer Zugprobe unterworfen, wobei in allen Fällen ein Bruch eher in der Pappe als an der Verbindungsstelle auftrat. Durch langzeitiges Eintauchen eines durch Ausbreiten der Emulsion auf einer flachen Oberfläche und Trocknen erzeugten Filmes wurde keine nachteilige Wirkung auf den Film hervorgerufen. Es wurde auch nach einwöchigem Einwirkenlassen dieses nicht neutralisierten Lignosulfonatklebstoffes auf verzinktem Stahl bzw. Aluminium keine sichtbare Korrosion beobachtet.

Beispiel 2 :
Gew.-Teile
Asphalt (Erweichungspunkt 60 bis 63 C) 60
Naphtha (Flammpunkt 16oG) 40
Norlig L Lignosulfonatlösung (PH 7) 100
Die in diesem Beispiel verwendete Lignosulfonatlösung ist im wesentlichen dieselbe wie im Beispiel 1, doch wurde sie mit Natriumhydroxyd neutralisiert.

Zur Herstellung der Emulsion wurde das Erdöl zuerst mit dem in der Hitze erweichten Asphalt vermischt und die erhaltene Lösung nach dem Abkühlen in einem Mischer vom Typ Hamilton-Beach Nr. 30 mit dem Norlig-Lignosulfonat vermischt. Die erhaltene Emulsion war bei-17, 8 C frei fliessend.

Aus Perlit, Pflanzenfasern und Glasfasern bestehende Isolierpappe zeigte nach dem Binden an verzinktem Stahl mit Hilfe dieser Emulsion und Trocknen in allen Fällen, dass bei der Zugbeanspruchung eher die Pappe brach als die Bindung. Bei langem Einweichen in Wasser zeigte sich keine Wirkung auf einen aus dieser Emulsion hergestellten trockenen Film.

Beispiel 3 :
Gew.-Teile
Verschnittasphalt AC-8 100 Norlig L Lignosulfonatlösung (p 4, 4) 110 H
Diese Materialien wurden in der üblichen Weise mit Hilfe eines Mischers vom Typ Nr. 30 HamiltonBeach unter Bildung einer stabilen Emulsion vermischt. Beim Auftragen des Produktes auf Isolierpappe und verzinkten Stahl wurde eine starke Bindung, wie durch Zugversuche ermittelt wurde, erhalten. Das trockene Bindungsmaterial war jedoch brüchig und konnte mit Wasser weggewaschen werden.

Beispiel 4 :
Gew.-Teile
Verschnittasphalt AC-8 100
Norlig L Lignosulfonat (100% Feststoffe) 50
Das trockene Lignosulfonatmaterial wurde mit der Asphaltlösung mit Hilfe eines Mischers vom Typ Hamilton-Beach Nr. 30 vermischt. Die entstehende Suspension war nicht stabil, sie trennte sich beim Stehenlassen leicht in ihre Bestandteile. Auch bei der Untersuchung in der üblichen Weise zeigte sich eine ziemlich schwache Bindekraft.

Beispiels :
Gew.-Teile
Asphalt (Erweichungspunkt 60 bis 63 C) 33. 8 Lösungsmittel "Textile Spirits" (Siedebereich 63 bis 800C) 21, 6
Norlig LS Lignosulfonatlösung 44, 6
Die Norlig LS-Lösung ist eine neutralisierte, 501o Feststoffe enthaltende Lösung von WeichholzLignosulfonaten, wie sie von der Firma American Can Company vertrieben wird. Das benutzte Lösungsmittel "Textile Spirits" ist eine aliphatische Erdölfraktion mit einem Siedebereich in dem allgemeinen Bereich von Hexan.

Die Bestandteile wurden vermischt und wie im Beispiel 2 untersucht und ergaben eine Wasser-in-Öl- Emulsion, mit welcher sich eine Bindung von der Festigkeit und der Wasserbeständigkeit erzielen liess, wie sie mit der Emulsion von Beispiel 1 erhältlich ist.

Beispiel 6 :
Gew.-Teile
Verschnittasphalt AC-8 100
Norlig LB Lignosulfonatlösung 80
Die Asphaltlösüng ist die im Beispiel 1 angewandte. Das Lignosulfonat ist eine nicht neutralisierte Lösung mit 50P/o Feststoffen eines Gemisches von Lignosulfonaten aus Hartholz (70je) und Weichholz (3cl,/0).

Die Bestandteile wurden vermischt und in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 untersucht und ergaben wieder eine Klebstoffemulsion von vergleichbaren Eigenschaften.

Beispiel 7 : Es wurde die Arbeitsweise vom Beispiel 5 wiederholt, wobei jedoch eine neutralisierte Lignosulfonatlösung mit 50% Feststoffen (ausschliesslich aus Hartholz) der Bezeichnung Norlig LH angewandtwurde. Auf diese Weise erhielt man wieder ein bei der Untersuchung gemäss Beispiel 1 völlig zufriedenstellendes Material.

Beispiel 8 :
Gew.-Teile
Asphalt (Erweichungspunkt 60 bis 63 C) 20, 4
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Die mit diesen Komponenten erzeugte Wasser-in-Öl-Emulsion ergab gutes Bindungsvermögen bei porösem Material. Der bei seiner Anwendung erhaltene getrocknete Klebstoff war jedoch gegen Wasser weniger beständig als die Materialien nach den vorhergehenden Beispielen ; der Klebstoff liess sich, wenn auch nicht leicht, durch fliessendes Wasser wegwaschen.

Beispiel 9 :
Gew.-Teile
Steinkohlenteerpech (Schmelzpunkt 64, 5 C) 33, 8 Lösungsmittel "Textile spirits" (Siedebereich 63 bis 800C) 21, 6 Norling LH Lignosulfonatlösung 44, 6
Das hier verwendete Kohlenteerpech war ein Erzeugnis der Firma Koppers Company, Inc. Die andern Materialien sind die gleichen, wie sie in den früheren Beispielen angegeben wurden.

Die Bestandteile wurden in der im Beispiel 2 angegebenen Weise unter Bildung einer stabilen Wasser-in-Öl-Emulsion vermischt. Bei der Untersuchung erwies sich das Material als ein mässig wasserbeständiger Klebstoff für Perlitpappe.

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10 :Gew. -Teile Harz P. R. 33, 8 Lösungsmittel "Textile spirits" (Siedebereich 63 bis 800C) 21. 6 Norlig LH Lignosulfonatlösung 44. 6
Das verwendete Harz P. R. ist ein hochpolynuclearer aromatischer pechartiger Rückstand, der bei dem Kracken von rohem Erdöl (Dichte nach A. P. I. 40 bis 60) auf Äthylen erhalten wurde. Er wird von der Firma Monsanto Company vertrieben. Die andern Materialien wurden bereits in früheren Beispielen näher beschrieben.

Die Bestandteile wurden wie im Beispiel 2 unter Bildung einer Wasser-in-Öl-Emulsion vermischt, die sich bei der Untersuchung als ein ausgezeichneter Klebstoff für Perlitpappe von mässiger Wasserbeständigkeit erwies.

Beispiel 11 :
Gew.-Teile
Asphalt (Schmelzpunkt 60 bis 630C) 35 Lösungsmittel "Textile spirits" (Siedebereich 63 bis 800C) 19
Norling LH Lignosulfonatlösung 46
Netzmittel (Glycosperse 0 bis 20) 0, 2
Diese Zusammensetzung entspricht im wesentlichen der vom Beispiel 7, wobei aber der Anteil des organischen Lösungsmittels herabgesetzt und ein oberflächenaktives Mittel zugegeben wurde. Dieses Mittel, Glycosperse 0 bis 20, ist ein Polyoxyäthylen (20)-sorbitanmonooleat, das von der Firma Glyco Chemicals Company vertrieben wird.

Nach dem Vermischen und nach der Untersuchung in der im Beispiel 2 angegebenen Weise ergaben diese Komponenten bei ihrer Anwendung eine stabile Wasser-in-Öl-Emulsion von ausgezeichnetem Haftvermögen und ebensolcher Wasserbeständigkeit.

Die bei der Zusammensetzung der Klebstoffmassen gemäss der Erfindung verwendbaren Bitumensorten umfassen natürliche und synthetische Materialien, wie Asphalt, Gilsonit, Erdölpech, Holzteerpech, Lignitteerpech, Steinkohlen-und Braunkohlenteerpech, pechartige Erdölkrackrückstände und deren Gemische. Diese Materialien können kleinere Mengen an polymeren Substanzen, wie regenerierten Kau tschuk oder Polyäthylen, enthalten, welche gegebenenfalls zu handelsüblichen Produkten obiger Art zur Verbesserung ihrer Eigenschaften zugesetzt sein können. Die tatsächlich verwendete bituminöse Substanz soll einen Erweichungspunkt in einem Bereich von 38 bis 204 C, für die meisten Anwendungszwecke vorzugsweise zwischen etwa 49 und 121 C, besitzen. Asphalte werden bevorzugt.

Das Bitumen wird mit einem Lösungsmittel vermischt, das mit Wasser im wesentlichen unmischbar ist. Unter bestimmten Anwendungsbedingungen müssen Faktoren, wie Feuergefahr und Toxizität, in Betracht gezogen werden.

Unter Berücksichtigung dieser Umstände können als Lösungsmittel Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe u. a. organische Flüssigkeiten, die den erwähnten Bedingungen entsprechen, gebraucht werden.

Zur Veranschaulichung seien als Vertreter dieser Klasse von Verbindungen Toluol, Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen, Perchloräthylen, Tetrabromäthylen und aliphatische Kohlenwasserstoffe erwähnt, wobei die letztgenannten einen Siedepunkt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 60 bis 2040C aufweisen, obgleich auch Erdölfraktionen mit einem Siedepunkt von nur 3 80C angewandt werden können, wenn schnelles Trocknen erwünscht ist.

Die andere Grundkomponente der erfindungsgemässen Klebstoffmasse bildet von der Zellstoffherstellung aus Holz stammende Sulfitablauge. Diese Ablaugen sind in grossen Mengen als Nebenprodukt des
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prozess definiert werden, wodurch die durchschnittliche chemisch-physikalische Struktur und die Eigenschaften bestimmt sind. Das bevorzugte Rohmaterial stammt dabei von der Holzzellstoffgewinnung nach dem Calciumbisulfitprozess für die Zellstoffgewinnung.

Für diesen Prozess verwendete Holzarten können den Hartholzsorten oder den Weichholzsorten angehören oder auch ein Gemisch von Vertretern aus jeder dieser beiden Holzarten sein. Hiezu gehören Rottanne, Balsambaum, Pappel ebenso wie auch die ständig benutzten Holzarten von Birke, Lärche, Gummibaum, Wollbaum, Kiefer, Schierlingstanne, Weisstanne, Rotzeder usw. Tatsächlich kann fast jede beliebige Holzart zur Herstellung von Zellstoff gebraucht werden. Bei den Verfahren wird ein wesentlicher Teil des Holzes (20 bis 7Wo, üblicherweise etwa 55coo) in wasserlösliche Produkte umgewandelt, welche am Ende des Kochprozesses in wässeriger Lösung von dem Zellstoff abgetrennt werden. Diese Lösung ist infolge der Waschvorgänge sehr verdünnt und enthält ungefähr 5 bis 20/o Feststoffe.

Zur Herstellung der erfindungsgemässen Zusammensetzungwird die Lösung zweckmässig auf einem der verschiedenen, wohlbekannten Wege auf einen Feststoffgehalt konzentriert, der in einem Bereich von 30 bis 70 Gew. -0/0 liegt, wobei jedoch ein Bereich von 45 bis 55 Gew. -0/0 im allgemeinen bevorzugt wird.

Diese konzentrierte Lösung enthält Lignosulfonate, nicht celluloseartige Polysaccharide, Zucker, Pektine, sulfonierte aromatische Stoffe, Proteine, Aminosäuren, Harze, Tannine u. a. komplexe und einfache organische sowie anorganische Verbindungen, die entweder im Holz vorhanden waren oder durch die Bisulfitreaktion entstehen. Die Lignosulfonatlösungen können in nicht neutralisiertem Zustand, z. B. mit einem pH-Wert von 4, 4, verwendet werden, oder sie können mit irgendeinem alkalischen Hydro- xyd, wie Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumhydroxyd, auf einen pH-Wert von 7 neutralisiert werden. Eswurde kein Unterschied in dem Klebevermögen zwischen nicht neutralisierten Lignosul- fonaten und jenen, die mit einem alkalischen Hydroxyd neutralisiert wurden, festgestellt.

Das Bitumen-Lignosulfonat-Verhältnis der erfindungsgemässen Klebstoffzusammensetzung ist ziemlich kritisch. Es hängt in gewisser Hinsicht von der Art des Bitumens, der Herkunft der Lignosulfonatlösung, derKonzentration des organischen Lösungsmittels und der Gegenwart von Zusatzstoffen ab. Es wäre zwar unwirtschaftlich und praktisch unausführbar, die vollständige Wirkung aller dieser Faktoren zu erforschen, doch konnten bestimmte weite sowie auch bevorzugte Anteile aus den vorstehend beschriebenen, besonders illustrativen Ausführungsformen sowie auch an Hand von andern brauchbaren, aber etwas weniger wirksamen Zusammensetzungen ermittelt werden.

So wurde festgestellt, dass mit irgendeiner der bereits beschriebenen Arten bzw. Mischungen von Lignosulfonatlösungen mit einem Gehalt von etwa 20 bis 70 Gew.- Bitumen eine Emulsion erhalten wird, die für die Bindung von Unterlagen mit poröser Oberfläche, wie Perlitpappe, an glatte Oberflächen, wie an ein Blech aus verzinktem Stahl, eine ausreichende Brauchbarkeit besitzt. In dieser Hin-
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chender Wasserbeständigkeit entsteht.

Wenn eine von der Hartholzverarbeitung her stammende Lignosulfonatflüssigkeit verwendet wird-diese Betrachtung und diese Definition bezieht sich auf jedes Material dieser Type mit einem
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in einem Bereich von etwa 49 bis 121 Cgeeignet, die die beste Adhäsion und Wasserbeständigkeit mit etwa 65 bis etwa 351o Hartholz-Lignosulfonatflüssigkeit ergeben. Der Zwischenbereich zwischen den beiden Lignosulfonatbereichen betrifft eine brauchbare Zusammensetzungszone, in welcher jedoch eine allmähliche Verminderung der günstigen Eigenschaften eintritt.

Bei Lignosulfonatflüssigkeiten, die überwiegend aus der Weichholzverarbeitung stammen, ist das zulässige Verhältnis enger, wenn Eigenschaften derselben Grössenordnung beibehalten werden sollen. Dies kann dem Unterschied in der Menge und den Arten der natürlichen oberflächenaktiven Mittel zuzuschreiben sein, die in Flüssigkeiten von beiderlei Herkunft enthalten sind. Bei handelsüblichen Weich- holz-Lignosulfonatflüssigkeiten können brauchbare Emulsionen erhalten werden mit etwa 30 bis etwa 46% Lignosulfonatflüssigkeit, bezogen auf Trockensubstanz, und etwa 54 bis etwa 7Cf1/0 Bitumen.

Auch hier werden die bevorzugten Emulsionen mit Asphalt hergestellt, der zwischen etwa 49 und 1210C schmilzt, in einer Menge von etwa 54 bis etwa 65% auf Trockenbasis mit einer entsprechenden Zunahme von etwa 5% bei der verwendeten Mindestmenge von Weichholz-Lignosulfonat.

Die Viskosität der Verschnittbitumen-Lignosulfonat-Wasser-Emulsionen kann leicht variiert werden durch Änderung der Menge des Lösungsmittels in dem Bitumen, wodurch man Produkte beliebiger Art, beginnend von Klebstoffen, die bei-18 Cfrei fliessende Flüssigkeiten sind und daher für die Anwendung zu Dachisolierzwecken geeignet sind, bis zu schweren Pasten, die bei Raumtemperatur als Fliesenkittmasse geeignet sind, erhält. Der Feststoffgehalt der Emulsion kann so in einem Bereich von etwa 50 bis etwa 80 Gew.. t1/o liegen. Für die Anwendung als Dachpappenklebstoff wird jedoch ein Feststoffgehalt von 50 bis 601a bevorzugt, wobei die ursprünglichen Bitumen- und Lignosulfonatlösungsanteile in solchen Fällen etwa 45 bis 65 Gew.. t1/o ausmachen.

In die erfindungsgemässen Zusammensetzungen können besondere Zusätze einverleibt werden, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen. In dieser Hinsicht können verschiedene Netzmittel und Emulgatoren, Viskositätsregler, Fungizide, feuerhemmende Mittel usw. benutzt werden, so dass man die Stabilität oder andere Eigenschaften des Materials günstig beeinflussen kann. Es ist auch vorgesehen, dass ein Teil des für die Herstellung der erfindungsgemässenKlebstoffmasse empfohlenen Lignosulfonats durch andere wasserlösliche oder hydrophile Substanzen ersetzt werden kann, die gleich den Lignosulfonaten beim Trocknen starre Gebilde ergeben.

Es ist klar, dass im Hinblick auf die komplexe Art des Gemisches, welches eine Lignosulfonatflüssigkeit darstellt, Substanzen, wie Stärken, Dextrine, Zucker, animalische Leime, wasserquellende Tone usw., die grosse Ähnlichkeiten und Affinitäten mit einer oder mehreren der Komponenten des Gemisches hinsichtlich Art oder Funktion besitzen, in die vorliegenden Emulsionen einverleibt werden können, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Gemäss der Erfindung wurde jedenfalls eine Klebstoffemulsion gefunden, die zur Bindung einer Vielzahl von glatten oder porösen Materialien unter Erzielung ausreichender Festigkeit geeignet ist. Ihre einfache Herstellungsweise, die leichte Handhabung, die befriedigende Klebkraft zu Beginn, das ausgezeichnete Bindungsvermögen und der Widerstand gegen Feuerausbreitung ergeben, abgesehen von den niedrigen Kosten, zweifellos viele weitere Anwendungsarten für die Praxis.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Als Klebstoff für poröse Materialien verwendbare Wasser-in-Öl-Emulsion aus einer nicht wässerigen Bitumenlösung, in innigem Gemisch mit einer wässerigen Lösung eines von Sulfitablauge stammenden sulfonierten Ligninmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion etwa 20 bis etwa 70 Gew.. t1/o Bitumen, bezogen auf das Trockengewicht, enthält, wobei das Bitumen mit einem im wesentlichen mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel vermischt ist und einen unter 2300C liegenden Erweichungspunkt aufweist.

Claims

2. Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitumen aus Asphalt, Gilsonit, Erdölteerpech, Kohlenteerpech, Holzteerpech, Lignitteerpech, pechartigenErdölkrackrückstän- den oder deren Gemischen besteht.

3. EmulsionnachAnspruchloder2, dadurch gekennzeichnet, dassdassulfonierteLignin- material ein von der Hartholzverarbeitung oder ein von der Weichholzverarbeitung stammendes Material oder ein Gemisch dieser Materialien ist.

4. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässerige Lösung des sulfonierten Ligninmaterials eine mit einem alkalischen Hydroxyd neutralisierte Flüssigkeit ist. EMI6.1 nierte Ligninmaterial ein von der Hartholzverarbeitung stammendes Material ist und dass das Bitumen ein Asphalt mit einem Erweichungspunkt in einem Bereich von etwa 49 bis etwa 1210C ist, wobei die EMI6.2 etwa 50 bis 80 Gew.-, bezogen auf die Emulsion, beträgt.

7. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dassulfonierte Ligninmaterial ein von der Weichholzverarbeitung stammendes Material ist und dass das Bitumen ein Asphalt mit einem Erweichungspunkt in einem Bereich von etwa 49 bis etwa 1210C ist, wobei die Emulsion, bezogen auf Trockensubstanz, etna 35 bis etwa 46 Gew.. t1/o Lignosulfonat und etwa 65 bis 54 Gew.. t1/c Asphalt enthält.

. Emulsion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet. dass der Asphalt mit einer aliphatischen Erdölfraktion mit einem Siedebereich von etwa 63 bis 80 C vermischt ist. <Desc/Clms Page number 7> EMI7.1