Verwendung eines Copolyamids als Schmelzkleber Von einem Schmelzkleber erwartet man i.a., dass seine Eigenschaften, insbesondere das Schmelzverhalten und damit seine thermische Festigkeit, durch Umwelt einflüsse nicht wesentlich verändert werden. Enthält ein Schmelzkleber hydrophile Gruppen, so wird beim La gern in Wasser oder in feuchter Atmosphäre Wasser eingequollen. Bei Polyamiden, deren Schmelztempera turen unter etwa 180 C liegen, führt die Wasserauf nahme zu einer starken Verminderung der Wärme festigkeit, so dass die verklebten Teile bei Einwirkung von Wasser, insbesondere von heissem Wasser, zerfallen.
Schmelzkleber auf Polyamid-Basis, die beständig ge gen Wasser, insbesondere gegen heisses Wasser, sein sollen, haben daher einen möglichst geringen Gehalt an für die Wasseraufnahme verantwortlichen CONH- Gruppen. Sie werden hergestellt unter Verwendung von möglichst langkettigen Dicarbonsäuren, z.B. dimerisier- ten Fettsäuren oder auch aus langkettigen Aminosäu ren, wie z.B. w-Aminolaurinsäure bzw. deren Lactam. Der verhältnismässig geringe Gehalt dieser Polyamide an CONH-Gruppen lässt eine hohe Wasseraufnahme nicht zu.
In vielen Fällen ist jedoch eine möglichst hohe Was seraufnahme erwünscht. Das gilt z. B. für Schmelz kleber, die für die Verklebung von Lederbekleidungs teilen verwendet werden sollen und den Feuchtigkeits ausgleich zwischen der Haut und der umgebenden Luft nicht beeinträchtigen sollen. Auch für verklebte Holz teile ist oftmals diese Eigenschaft für die Erhaltung der Atmungsaktivität wichtig. Das Auffinden eines solchen Klebers auf Polyamid-Basis war die Aufgabe, welche der vorliegenden Erfindung zugrunde lag.
Copolyamide mit einem hohen Anteil gleichartiger unverzweigter Struktureinheiten sind teilkristallin und haben oft Schmelztemperaturen, die weit über 200 C liegen. Derartig hohe Schmelztemperaturen sind aus ver schiedenen Gründen bei der Verwendung als Schmelz kleber im allgemeinen unerwünscht. Bei geringeren Ge halten an den genannten gleichartigen unverzweigten Struktureinheiten sinkt die Schmelztemperatur erheb lich.
Gleichzeitig wird aber auch die Beständigkeit ge gen Wasser, insbesondere gegen heisses Wasser, gerin ger, so dass man zur Vermeidung dass Nachteiles ge zwungen ist, möglichst langkettige Dicarbonsäuren, Di amine und Aminocarbonsäuren zu verwenden. Natur- gemäss haben aber solche Copolyamide nur eine sehr geringe Fähigkeit zur Feuchtigkeitsaufnahme.
Es wurde nun gefunden, dass bestimmte Copoly- amide die Forderungen nach hoher Wasseraufnahme und. gleichzeitiger Beständigkeit gegen heisses Wasser erfül len und daher zur Verwendung als Schmelzkleber ge eignet sind.
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Co- polyamids, das a) 10-90 Mol.-% Strukturelemente von aliphatischen, offenkettigen und/oder cyclischen Dicarbonsäuren mit 4-12 C-Atomen und aliphatischen, offenkettigen und/oder cyclischen Diaminen mit 2-15 C-Atomen, wobei mindestens die Hälfte der Diamin-Struktur elemente verzweigt ist, das heisst, an Kohlenstoff atome der Hauptkette oder des Ringes gebundene Alkylgruppen enthält, und b) 90-l0 Mol.-% Strukturelemente von w-Aminocar- bonsäuren mit 4-12 C-Atomen aufweist, als Schmelzkleber für nicht textile Substrate.
Um Schmelzkleber mit Schmelztemperaturen unter 150 C sowie mit einer Beständigkeit gegen Wasser von 80 C zu erhalten, kann in der Komponente a) des zur Verwendung kommenden Copolyamids mindestens die Hälfte der Diamin-Strukturelemente wenigstens zwei an Kohlenstoffatome der Hauptkette oder des Ringes ge bundene Alkylgruppen enthalten.
Die Schmelztemperatur ist noch niedriger, wenn of- fenkettige Diamine mit cyclischen Diaminen kombiniert werden. Dabei wird überraschenderweise die Beständig keit gegen heisses Wasser nicht beeinträchtigt. Als be sonders günstig erwiesen sich offenkettige Diamine mit mindestens drei an Kohlenstoff gebundenen Alkylgrup pen und cyclische Diamine mit mindestens drei an Ring kohlenstoffatomen gebundenen Alkylgruppen in der Komponente a). Mit diesen erreicht man Schmelztempe raturen unter 150 C und Beständigkeit gegen siedende Waschlauge.
Eine Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit von 8-12% er reicht man mit Schmelzklebern folgender Zusammen setzung: a) 10-40 Mol.-% Strukturelemente von Dicarbonsäuren mit 4-12 C-Atomen und diesen äquivalente Struktur elemente von Diaminen mit 2-15 C-Atomen, wobei mindestens die Hälfte der Diamin-Strukturelemente wenigstens drei an Kohlenstoffatomen der Hauptket te bzw. des Ringes gebundene Alkylgruppen ent halten.
b) 10-40 Mol.-% Strukturelemente der w-Aminocapron- säure 25-80 Mol.-% Strukturelemente von w-Aminocarbon- säuren mit 7-l2 C-Atomen. Diese Schmelzkleber können trotz rel. hoher Schmelztemperatur bei Tem peraturen bis herab zu 110 C verarbeitet werden, da sie einen breiten Erweichungsbereich haben.
)eine besonders hohe Wasseraufnahmefähigkeit bis zu ca.<B>15%</B> ist erreichbar mit Schmelzklebern folgender Zusammensetzung: a) 10-40 Mol.-% Strukturelemente von Dicarbonsäuren mit 4-12 Kohlenstoffatomen und diesen äquivalente Strukturelemente von Diaminen, wobei 20-80% der Diamin-Strukturelemente offenkettig sind und min destens zur Hälfte wenigstens drei an Kohlenstoff atome der Hauptkette gebundene Alkylgruppen ent halten und 80-20Q/ der Diamin-Strukturelemente ali- cyclisch sind und mindestens zur Hälfte wenigstens drei am Ring gebundene Alkylgruppen enthalten.
b) 90-60 Mol.-% Strukturelemente der w-Aminocapron- säure.
Diese besonders interessanten Schmelzkleber haben Schmelztemperaturen bis herab zu 110 C und sind trotz ihrer hohen Wasseraufnahme beständig gegen Wasser bis zu 80 C, im Falle hoher Gehalte an Aminocapron säure-Strukturelementen von 85-70 Mol.-% auch be ständig gegen siedendes Wasser. Die Strukturelemente folgender Dicarbonsäuren können in den Schmelzklebern enthalten sein: Offenkettige und cyclische, verzweigte und unver- zweigte aliphatische Dicarbonsäuren mit 4-12 C-Ato- men, z.B.
Bernsteinsäure, Adipinsäure, 2,2,4-Trimethyl- adipinsäure, Azelainsäure, Dodekandisäure, Cyclohexan- -1,4-dicarbonsäure.
Die Strukturelemente folgender Diamine können in den Schmelzklebern enthalten sein: Bis zu 50 Mol.-% des Diaminanteils offenkettige oder cyclische aliphatische unverzweigte Diamine mit 2-12 C-Atomen, z.B. Äthylendiamin, Hexamethylendi- amin, Dodekamethylendiamin, 50-100 Mol.-% des Di aminanteils verzweigte Diamine mit 3-15 C-Atomen, z.B.
1,2-Propylendiamin, 3-Methylhexamethylendiamin, 3,3-Dimethylhexamethylendiamin, 2,4,4- und 2,2,4-Tri- methylhexamethylendiamin, 3,6-Diamino-2-methylcyclo- hexan, 1-Amino-3-aminomethyl - 3,5,5 - trimethylcyclohe- xan, 4,4'- Bisaminomethyl-2,2'-dimethyl-dicyclohexylme- than.
Die Strukturelemente folgender w-Aminocarbonsäu- ren können in den Schmelzklebern enthalten sein: w-Aminocarbonsäuren mit 4-12 C-Atomen, z.B. w- Aminobutansäure, w-Aminocapronsäure, w-Aminounde- kansäure, w-Aminolaurinsäure.
Der Zusatz weiterer Polyamidbildner zur Erreichung bestimmter Eigenschaften ist möglich. So lässt sich z.B. durch Zusatz kleiner Mengen aromatischer Dicarbon- säuren oder Diamine die Schmelztemperatur bei Bedarf erhöhen.
Die mittleren Molgewichte der beschriebenen, als Schmelzkleber verwendbaren Copolyamide liegen zwi schen 2000 und 40 000, vorzugsweise zwischen 6000 und <B>25000.</B>
Die Copolyamide können sehr leicht nach bekann ten Verfahren, z.B. durch Schmelzkondensation, her gestellt werden. Die Molgewichte werden in bekannter Weise durch Anwendung eines Diamin- oder Dicarbon- säure-Überschusses oder durch Zusatz monofunktionel ler Amine bzw. Carbonsäuren bei der Kondensation eingestellt.
In den nachstehenden Beispielen bezieht sich die An gabe der Molprozente auf die CONH-Gruppen, d.h. die Summe aus 0,5 Mol Dicarbonsäure-Strukturelementen und 0,5 Mol Diamin-Strukturelementen wird als 1 Mol behandelt. Die Schmelztemperaturen wurden mit einem Heiztischmikroskop bestimmt. Bei den angegebenen Tem peraturen beginnen die Proben auf der Unterlage zu kleben.
<I>Beispiel 1</I> Ein Copolyamid aus 1,05 Mol Adipinsäure 0,70 Mol 1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclo- hexan 0,30 Mol 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin 6,00 Mol Caprolactam wurde durch Schmelzkondensation bei 200-230 C her gestellt. Das mittlere Molgewicht betrug ca. 15 000. Die Schmelztemperatur lag bei 130 C. Das Copolyamid nahm 12 7a Wasser auf.
Eine aus diesem Copolyamid hergestellte 30,1x starke Folie wurde zwischen zwei Zellulose-Folien gelegt. Durch kurzes Anpressen bei 130 C fand eine mechanisch nicht lösbare Verklebung statt.
Durch Wasserlagerung bei 60 C wurde diese Ver klebung nicht gelöst.
Beispiel <I>2</I> Ein Copolyamid aus 1,04 Mol Azelainsäure 0,30 Mol 1,3-Bisaminomethylcyclohexan 0,30 Mol 2-Methylhexamethylendiamin 0,40 Mol 3,3-Dimethylhexamethylendiamin 5,20 Mol Caprolactam wurde durch Schmelzkondensation bei 200-230 C her gestellt. Das mittlere Molgewicht lag bei 12 000. Die Schmelztemperatur betrug 140 C, die Wasseraufnahme 11 /o. Eine 0,2 mm dicke Folie aus diesem Material wur de zwischen zwei dünne Holzplatten gelegt, die in einer dampfbeheizten Presse mit einem Druck von 10 kg/cm2 gepresst wurden. Die verklebten Holzteile wurden 10 Stunden in Wasser von 60 C gelagert. Die Verklebung löste sich dabei nicht.
<I>Beispiel 3</I> Durch Ersatz des 1,3-Bisaminomethylcyclohexans in Beispiel 2 durch Hexamethylendiamin erhielt man ein Copolyamid, dessen Schmelz- und Verarbeitungstempe- ratur um 10 C höher lag. Die Wärmefestigkeit stieg ebenfalls um 10 C.
<I>Beispiel 4</I> Ein Copolyamid aus 1,12 Mol Adipinsäure 0,60 Mol 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin 0,40 Mol 1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclo- hexan 7,00 Mol Caprolactam wurde durch Schmelzkondensation bei 200-230 C her gestellt. Das mittlere Molgewicht lag bei 2500. Die Schmelztemperatur betrug 130 C, die max. Wasserauf nahme 120/o.
Eine 0,5 mm starke Folie aus diesem Copolyamid wurde zwischen zwei Prüfstreifen aus Leder gelegt. Nach Vorwärmung auf 130 C wurden die beiden Streifen in einer Elektropresse zusammengepresst. Die Verbindung war mechanisch nicht ohne Zerstörung der Lederober fläche lösbar. Bei einseitiger Lagerung in feuchter Atmo sphäre fand die Wasseraufnahme durch die Klebfuge hindurch statt.
Beispiel <I>5</I> Ein Copolyamid aus 1,10 Mol Adipinsäure 0,60 Mol 1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclo- hexan 0.20 Mol Dodekamethylendiamin 0,20 Mol 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin 2,00 Mol Caprolactam 4,00 Mol w-Aminoundekansäure wurde durch Schmelzkondensation bei 200-230 C her gestellt. Das mittlere Molgewicht lag bei 10 000. Die max. Wasseraufnahme betrug 8a/0.
Das Copolyamid wurde in einem Gemisch aus 4,5 Gew.-Teile Äthanol, 4,5 Gew.-Teile Methylenchlorid und 1,0 Gew.-Teile Wasser gelöst. Mit dieser Lösung wurde ein Papierstreifen beschichtet, der nach Trocknen durch Pressen bei 130 C auf eine Nylon-6-Folie geklebt wur de. Das Papier löste sich nicht durch Lagerung in Was ser bei 80 C.
<I>Beispiel 6</I> Ein Copolyamid aus 0,70 Mol Adipinsäure 0.30 Mol Azelainsäure 1,08 Mol 1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclo- hexan 1,00 Mol Caprolactam 5,00 Mol w-Aminoundekansäure wurde durch Schmelzkondensation bei 200-230 C her gestellt. Das mittlere Molgewicht lag bei 10 000. Die Schmelztemperatur betrug 130 C.
Eine aus diesem Copolyamid hergestellte 0,05 mm starke Folie wurde zwischen zwei 0,1 mm starken Fo lien aus Nylon-6,6 bei 130 C gepresst. Ein Teststreifen aus diesem Material riss beim Zug-Scher-Versuch an der Klebstelle. Durch Wässern bei 95 C wurde die Kleb festigkeit nicht verringert.