Bindemittel Die Erfindung bezieht sich auf Binde- oder Kle- bemittel und insbesondere, jedoch nicht ausschliess lich, auf Mittel, die zum Befestigen von Tafeln oder Platten an Wänden, Decken oder Fussböden ge eignet sind.
Dekorative Tafeln oder Platten aus Plastik- Schichtstoffen, Hartfaserplatten, Spanplatten oder Sperrholz, die für die Verkleidung von Konstruk tionselementen in Gebäuden besonders geeignet sind, werden gewöhnlich in relativ grossen Formaten, bei spielsweise 2,75 X 1,25 m, geliefert.
Bekannte Ver fahren, solche Platten zu befestigen, beruhen auf der Verwendung von chanelierten Abschnitten, je doch sind diese relativ teuer und erfordern fach männische Anlage und Bearbeitung. Klebstoffe kön nen ebenfalls verwendet werden, jedoch ergeben die zur Verfügung stehenden Klebstoffe, die ausreichend billig sind, um für den besagten Zweck verwendet werden zu können, keine befriedigende Bindungs festigkeit.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein billiges Kleb oder Bindemittel, im nachstehenden der Einfachheit halber als Bindemittel bezeichnet, zu entwickeln, das in seinem ungehärteten Zustand die als Klebekraft bezeichnete Eigenschaft aufweist und eine hohe strukturelle Festigkeit besitzt, wenn der Härtungs- prozess abgeschlossen ist.
Die Bindemittel sind be sonders brauchbar, um Platten oder Tafeln an bau liche Konstruktionselemente, insbesondere an Ziegel steinwände und Decken, zu binden, weil die Kleb kraft des Bindemittels oft ausreicht, die Tafel oder Platte an ihrem Platz zu halten, während der Här- tungsvorgang abläuft, und so umständliche Befesti- gungsmittel bzw. Haltevorrichtungen überflüssig macht.
Gemäss der Erfindung umfasst eine als Binde mittel verwendbare Masse eine Mischung eines Kunstharzes und eines Füllstoffes und ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Harz dem Harnstoff-Form- aldehyd-Typ angehört und nur teilweise in Wasser löslich ist und dass die Mischung beim Versetzen mit Wasser ein wässriges alkalisches Bindemittel ergibt, das bis zu seiner Erstarrung bzw. Härtung klebrig ist.
Wie man sieht, lässt sich die Erfindung vom Stand der Technik dadurch unterscheiden, dass die Härtung unter alkalischen Bedingungen stattfindet, während Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoffe, die Füll mittel enthalten, gewöhnlich unter sauren Bedin gungen gehärtet werden und in dem ungehärteten Zustand nicht klebrig sind.
Die Alkalität der Mischung kann sich aus dem Füllstoff ergeben oder aus einer Komponente des Füllstoffes, beispielsweise wenn Zement oder Kalk verwendet wird, oder aber, wenn Füllstoffe wie Porzellanerde, Sand, Quarzstaub, Kalk, Gips oder Holzmehl verwendet werden, die in Wasser keine al kalische Reaktion geben, muss eine alkalische Sub stanz, z. B. Natriumhydroxyd, zu der Mischung zu gegeben werden.
Es versteht sich, dass Füllstoffe, die in. Wasser eine alkalische Reaktion ergeben, und Füllstoffe, die eine praktisch neutrale Reaktion zei gen, miteinander vermischt verwendet werden kön nen; in diesem Fall kann es notwendig sein, der verdünnenden Wirkung des neutralen Füllstoffes durch Zugabe von Alkali, z. B. Ätznatron, zu der Mischung entgegenzuwirken.
Die bevorzugten Füllstoffe sind Mischungen von Sand und Zement oder Quarzmehl und Zement, in denen das Verhältnis von Sand oder Quarzmehl zu Zement im Bereich von 1 : 1 -bis -6 : -1 liegt. Der Ausdruck Zement soll Portlandzement, Ciment Fondu und 417 (Super Fast Setting) einschliessen.
Eine weitere Klasse neutraler Füllstoffe, die sich mit Vorteil in die Mischung aufnehmen lassen, -sind fasrige Füllstoffe, z. B. Asbestfasern oder Cellulose- fasern. Diese dienen dazu, das Fliessen der ungehär- teten Masse zu verzögern und sind besonders brauch bar, wenn dicke Schichten auf nichthorizontale Ober flächen aufzubringen sind. Wasserlösliche Cellulose- derivate können zugegeben werden, um diesen Effekt zu verstärken.
Eine wesentliche Forderung an das Harnstoff- Formaldehyd-Harz, das als Bestandteil der erfin dungsgemässen Klebmasse verwendet werden soll, .be steht darin, dass es nicht vollständig löslich in Was ser sein darf.
Massen, die -aus Harnstoff-Formalde- hyd-Kondensaten relativ niedrigen Molekulargewich- tes, die im Gemisch mit Füllstoffen der im vor stehenden angegebenen Arten vollständig wasser löslich sind, hergestellt wurden, besitzen nicht die im vorstehenden als Klebkraft bezeichnete Eigen schaft und liegen nicht im Bereich der Erfindung.
Die Harnstoff-Formaldehyd-Harze, die zur Verwen dung in dem Klebemittel gemäss der Erfindung ge eignet sind, lassen sich durch Zugabe getrennter Mengen Wasser in eine Art Sirup umwandeln, Jedoch zeigt sich die Unlöslichkeit des Harzes, indem -es ausfällt, wenn kleine Mengen des Sirups zu grossen Mengen Wasser zugesetzt werden.
Mischungen von trockenem Harz und Füllstoffen können gelagert werden, und das Bindemittel lässt sich bereiten, indem unmittelbar vor der Verwen dung so viel Wasser zu der trockenen Mischung zugesetzt wird, dass eine Masse der geforderten Kon sistenz entsteht, oder aber indem -der Füllstoff zu einem wässrigen Harzsirup zugesetzt wird.
Das Verhältnis von trockenem Harz zu Füll stoff soll im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 1 und vorzugs weise im Bereich von 1 : 8 bis 1 : 1 liegen, als Ge wichtsverhältnis ausgedrückt. Wenn ein Harzsirup verwendet wird, muss das anwesende Wasser berück sichtigt werden, <I>wenn</I> das Gewicht -an Füllstdff be stimmt wird, das -zu der Gewichtseinheit Sirup zu gesetzt werden soll.
Harze, die mit üblichen Mengen von Säure oder säureabgebenden Härtungsmitteln, z. B. Ammonium chlorid oder Phosphat, versetzt worden sind, können verwendet werden, jedoch wird die Säure des Här- "tungsmittels durch den alkalischen Füllstoff neutra lisiert und, erfüllt keinen brauchbaren'Zweck.
Klebemittel -gemäss der Erfindung sind besonders geeignet, um Tafeln, Platten oder ähnliche Materia lien an Bauelemente zu binden, und die Verfahren zur Verwendung eines Klebemittels gemäss =der Er findung umfassen die, Auftragung des Klebemittels auf ein Bauelement, worauf eine Tafel fest mit der behandelten Oberfläche in Berührung gehalten -wird,
bis die Masse "hinreichend erstarrt bzw. ausgehärtet ist, um die Entfernung des "Trägers -zu ermöglichen, oder aber man trägt die Klebmasse auf die Tafel auf und hält die mit dem Bindemittel überzogene Platte mit dem Bauelement in Berührung, bis die Masse ausgehärtet ist.
Bei kleineren oder leichteren Tafeln reicht die Klebkraft des Bindemittels aus, um die Tafel mit der behandelten Oberfläche in Kontakt zu halten, während die Masse ohne Träger aushärtet.
Das Bindemittel kann ganz über eine Oberfläche verstrichen werden, an die eine Platte oder Tafel be festigt werden soll, oder sie kann auch an einzelnen Stellen mit geeigneten Zwischenräumen aufgetragen werden. Jede Schichtstofftafel oder Faserplatte kann mit Hilfe der erfindungsgemässen Bindemittel an geeigneten Bauelementen befestigt ,werden.
Bindemittel gemäss der Erfindung lassen sich beim Bau anstelle üblicher Sand-Zement-Gemische einsetzen.
<I>Beispiel 1</I> Zur Herstellung eines spezifischen Bindemittels gemäss der Erfindung werden 15 Gewichtsteile eines säurebildenden Härtungsmittels, das unter dem Han delsnamen<B>L38</B> von Ciba,(A:R.L.) Ltd. vertrieben wird, mit 100 Gewichtsteilen des Harnstoff-Form- aldehyd-Kunstharzklebstoffes, der als wässrige sirup artige Lösung mit einem Feststoffgehalt von 69 vertrieben und als Aerolite. KL bezeichnet wird (Aerolite ist ein eingetragenes -Warenzeichen).
Die Bestandteile wurden gründlich vermischt, die Mi schung wurde dann durch Zugabe von Wasser auf das Doppelte ihres Volumens verdünnt und dann dazu benutzt, um eine Mischung von Sand und Zement im Verhältnis von 3:
1 auf die normale Konsistenz eines Sand-Zement-Mörtels zu bringen. Dieser Klebstoff wurde dann in einer solchen Menge auf eine Ziegelsteinmauer aufgetragen, um Uneben heiten in ,deren Oberfläche auszugleichen, und dann wurde eine Tafel, die aus einer Sperrholzplatte be stand, welche auf beiden Seiten mit Plastik-Schicht- stöff-Tafeln 'bedeckt war und eine Grösse von 2,75 X 1,25 in aufwies,
aufgesetzt und in vertikaler Lage unterstützt, bis die Mischung hinreichend aus gehärtet war, dass der Träger beseitigt werden konnte.
Eine gleicherweise befriedigende Masse wurde hergestellt, indem das vorstehende Beispiel durch Weglassen des Härtungsmittels modifiziert -wurde. <I>Beispiel 11</I> Eine zweite Masse gemäss der Erfindung wurde hergestellt, indem die folgenden Bestandteile gründ lich miteinander vermischt wurden-:
EMI0002.0124
60 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Garside-50W-Sand
<tb> 25 <SEP> Gewidhtsteile <SEP> Portlandzement
<tb> 15 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Aerolite <SEP> 306 <SEP> (ein <SEP> sprühgetrockne tes <SEP> Harnstofformaldehydharz, <SEP> das <SEP> von <SEP> Ciba
<tb> (A.R.L.) <SEP> Ltd. <SEP> geliefert <SEP> wird)
<tb> 0-,5 <SEP> :Gewichtsteile <SEP> Asbestfasern
<tb> 0,2 <SEP> "Gewichtsteile <SEP> Cellofas <SEP> B <SEP> .(das <SEP> Natriumsalz
<tb> .einer <SEP> CarboxMethylcellulose)
<tb> 15 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Wasser.
Ein Mass für die Haft- und Klebkraft dieser Masse nach der Härtung wurde erhalten, indem die Zug-Scher-Festigkeit von Holz-Holz-Verbindungen gemessen wurde, die unter Verwendung der Masse als Klebemittel hergestellt worden waren. Verbindun gen wurden hergestellt, indem die letzten 21/2 cm von Buchefurnier-Teststücken mit den Abmessungen 100 X 25 X 3 mm mit Klebstoff überzogen und die Stücke zusammengesetzt wurden, so dass eine Kleb fläche von etwa 6 cm2 entstand.
Nach dem Zusam menfügen wurden die Stücke 12 Stunden mit 7 kg/cm2 aufeinandergepresst und dann ohne Druck weitere 14 Tage liegen gelassen, bevor sie untersucht wurden. Der Mittelwert der Zug-Scher-Festigkeit von 6 Verbindungen betrug 35 kg/cm2. <I>Beispiel</I> III Eine dritte Masse gemäss der Erfindung wurde hergestellt, indem die folgenden Bestandteile gründ lich miteinander vermischt wurden:
EMI0003.0014
40 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Quarzmehl
<tb> 30 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Portlandzement
<tb> 30 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Aerolite <SEP> 306
<tb> 1,0 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Asbestfasern
<tb> 0,1 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Cellofas <SEP> B
<tb> 17,5 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Wasser. Wie für das zweite Beispiel beschrieben, wurden unter Verwendung dieser Masse als Klebemittel Ver bindungen hergestellt. Der Mittelwert der Zug-Scher- Festigkeit von 6 solcher Verbindungen betrug 3 8 kg/em2.
Binding agents The invention relates to binding agents or adhesives and in particular, but not exclusively, to agents which are suitable for fastening boards or panels to walls, ceilings or floors.
Decorative boards or panels made of plastic laminates, hardboard, chipboard or plywood, which are particularly suitable for the cladding of construction elements in buildings, are usually supplied in relatively large formats, for example 2.75 X 1.25 m.
Known Ver drive to attach such panels, based on the use of chaneled sections, but these are relatively expensive and require specialist male plant and processing. Adhesives can also be used, but the adhesives available, which are cheap enough to be used for the said purpose, do not give satisfactory bond strength.
It is an object of the invention to develop an inexpensive adhesive or binding agent, hereinafter referred to as binding agent for the sake of simplicity, which in its uncured state has the property referred to as adhesive strength and which has high structural strength when the hardening process is completed .
The binders are particularly useful to bind panels or panels to structural elements, especially brick walls and ceilings, because the adhesive force of the binder is often sufficient to hold the panel or panel in place during the curing process expires, and thus makes cumbersome fastening means or holding devices superfluous.
According to the invention, a mass that can be used as a binding agent comprises a mixture of a synthetic resin and a filler and is characterized in that
that the resin belongs to the urea-formaldehyde type and is only partially soluble in water and that the mixture, when mixed with water, results in an aqueous alkaline binder which is sticky until it solidifies or hardens.
As can be seen, the invention can be distinguished from the prior art in that the curing takes place under alkaline conditions, while urea-formaldehyde adhesives containing fillers are usually cured under acidic conditions and are not tacky in the uncured state .
The alkalinity of the mixture can result from the filler or from a component of the filler, for example if cement or lime is used, or if fillers such as china clay, sand, quartz dust, lime, gypsum or wood flour are used that do not contain al give calic reaction, an alkaline substance must be such. B. sodium hydroxide to be added to the mixture.
It goes without saying that fillers which give an alkaline reaction in water and fillers which show a practically neutral reaction can be used mixed with one another; in this case it may be necessary to reduce the thinning effect of the neutral filler by adding alkali, e.g. B. caustic soda to counteract the mixture.
The preferred fillers are mixtures of sand and cement or quartz flour and cement in which the ratio of sand or quartz flour to cement is in the range from 1: 1 to -6: -1. The term cement is intended to include Portland cement, Ciment Fondu and 417 (Super Fast Setting).
Another class of neutral fillers that can advantageously be included in the mixture are fibrous fillers, e.g. B. asbestos fibers or cellulose fibers. These serve to retard the flow of the uncured mass and are particularly useful when thick layers are to be applied to non-horizontal surfaces. Water-soluble cellulose derivatives can be added to intensify this effect.
An essential requirement of the urea-formaldehyde resin, which is to be used as a component of the adhesive according to the invention, is that it must not be completely soluble in water.
Masses which have been produced from urea-formaldehyde condensates of relatively low molecular weight, which are completely water-soluble in a mixture with fillers of the types specified above, do not have the property described above as bond strength and are not within the scope of the invention.
The urea-formaldehyde resins which are suitable for use in the adhesive according to the invention can be converted into a kind of syrup by adding separate amounts of water. However, the insolubility of the resin is shown by precipitating out when small amounts of the syrup can be added to large amounts of water.
Mixtures of dry resin and fillers can be stored, and the binder can be prepared by adding enough water to the dry mixture immediately before use to produce a mass of the required consistency, or by making the filler into one aqueous resin syrup is added.
The ratio of dry resin to filler should be in the range from 1:20 to 1: 1 and preferably in the range from 1: 8 to 1: 1, expressed as a weight ratio. If a resin syrup is used, the water present must be taken into account, <I> when </I> the weight of the filling material is determined to be added to the weight unit of syrup.
Resins treated with conventional amounts of acid or acid-releasing hardeners, e.g. B. ammonium chloride or phosphate, can be used, but the acid of the hardening agent is neutralized by the alkaline filler and does not fulfill any useful purpose.
Adhesives according to the invention are particularly suitable for binding boards, panels or similar materia lien to building elements, and the method for using an adhesive according to the invention include the application of the adhesive to a building element, whereupon a board is firmly attached to the treated surface is kept in contact,
until the compound is "sufficiently solidified or hardened to enable the" carrier to be removed, or the adhesive compound is applied to the board and the board coated with the binder is held in contact with the component until the compound has hardened .
In the case of smaller or lighter boards, the adhesive strength of the binder is sufficient to keep the board in contact with the treated surface while the mass cures without a carrier.
The binder can be spread all over a surface to which a plate or board is to be attached, or it can be applied to individual locations with suitable spaces. Each laminate board or fiber board can be attached to suitable structural elements with the aid of the binders according to the invention.
Binding agents according to the invention can be used in construction instead of the usual sand-cement mixtures.
<I> Example 1 </I> To produce a specific binder according to the invention, 15 parts by weight of an acid-forming hardener, which is available under the trade name <B> L38 </B> from Ciba, (A: R.L.) Ltd. is sold with 100 parts by weight of the urea-formaldehyde synthetic resin adhesive, which is sold as an aqueous syrup-like solution with a solids content of 69 and as Aerolite. KL (Aerolite is a registered trademark).
The ingredients were mixed thoroughly, the mixture was then diluted to twice its volume by adding water and then used to make a mixture of sand and cement in the ratio of 3:
1 to bring it to the normal consistency of a sand-cement mortar. This adhesive was then applied to a brick wall in such an amount as to level out any unevenness in its surface, and then became a panel made from a sheet of plywood covered on both sides with plastic laminate panels and had a size of 2.75 X 1.25 in,
put on and supported in a vertical position until the mixture was sufficiently hardened that the carrier could be removed.
An equally satisfactory composition was prepared by modifying the above example by omitting the hardener. <I> Example 11 </I> A second mass according to the invention was prepared by thoroughly mixing the following ingredients with one another:
EMI0002.0124
60 <SEP> parts by weight <SEP> Garside-50W-Sand
<tb> 25 <SEP> Gewidhtsteile <SEP> Portland cement
<tb> 15 <SEP> parts by weight <SEP> Aerolite <SEP> 306 <SEP> (a <SEP> spray-dried <SEP> urea-formaldehyde resin, <SEP> the <SEP> from <SEP> Ciba
<tb> (A.R.L.) <SEP> Ltd. <SEP> delivered <SEP> is)
<tb> 0-, 5 <SEP>: parts by weight of <SEP> asbestos fibers
<tb> 0.2 <SEP> "parts by weight <SEP> Cellofas <SEP> B <SEP>. (the <SEP> sodium salt
<tb>. of a <SEP> CarboxMethylcellulose)
<tb> 15 <SEP> parts by weight <SEP> water.
A measure of the adhesive strength and adhesive strength of this mass after curing was obtained by measuring the tensile shear strength of wood-wood joints which had been produced using the mass as an adhesive. Connections were made by coating the last 21/2 cm of beech veneer test pieces with the dimensions 100 X 25 X 3 mm with adhesive and putting the pieces together so that an adhesive area of about 6 cm2 was created.
After joining, the pieces were pressed together at 7 kg / cm2 for 12 hours and then left without pressure for a further 14 days before they were examined. The mean value of the tensile shear strength of 6 connections was 35 kg / cm2. <I> Example </I> III A third mass according to the invention was prepared by thoroughly mixing the following ingredients:
EMI0003.0014
40 <SEP> parts by weight <SEP> quartz powder
<tb> 30 <SEP> parts by weight <SEP> Portland cement
<tb> 30 <SEP> parts by weight <SEP> Aerolite <SEP> 306
<tb> 1.0 <SEP> parts by weight <SEP> asbestos fibers
<tb> 0.1 <SEP> parts by weight <SEP> Cellofas <SEP> B
<tb> 17.5 <SEP> parts by weight <SEP> water. As described for the second example, compounds were made using this composition as an adhesive. The mean value of the tensile shear strength of 6 such joints was 38 kg / cm2.