CH634595A5

CH634595A5 - Adhesive based on alkali metal silicate solutions, containing finely divided inorganic powders

Info

Publication number: CH634595A5
Application number: CH316178A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Peter Neser; Guenter Kallien
Original assignee: Woellner Werke
Priority date: 1977-03-23
Filing date: 1978-03-22
Publication date: 1983-02-15
Also published as: ATA204178A; NL7802663A; GB1584442A; IT1095435B; NO780655L; FR2384834A1; DE2712826B2; SE7802131L; DK119178A; IT7820627A0; AT358692B; DE2712826A1

Description

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Klebstoff zum Verkleben von Kunststoffschaumplatten zu schaffen, der sich preiswert herstellen lässt, absolut flammfest ist, keine Umweltsbelastung verursacht und eine gute Klebewirkung bedingt. The object of the invention is therefore to create an adhesive for gluing plastic foam sheets which can be produced inexpensively, is absolutely flame-resistant, does not cause any environmental pollution and requires a good adhesive effect.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen feinverteilte anorganische Pulver enthaltenden Klebstoff auf der Basis von Alkalisilikatlösungen gelöst, welcher gekennzeichnet ist durch eine Lösung eines oder mehrerer Alkalisilikate mit einem Gehalt an einem oder mehreren, mineralogisch mehr als 15% Kaolinit enthaltenden Material(ien). This object is achieved according to the invention by a finely divided adhesive containing inorganic powder on the basis of alkali silicate solutions, which is characterized by a solution of one or more alkali silicates containing one or more mineralogically containing material (s) containing more than 15% kaolinite.

Der erfindungsgemässe Klebstoff ist nicht nur flammfest, er dient sogar dem Brandschutz, da er einem Feuer oder einer durch Brand entstandenen Hitzestrahlung eine nicht unerhebliche Dämmwirkung entgegensetzt. Er besitzt eine ausgezeichnete Klebewirkung und wirft keinerlei Umweltschutzprobleme auf, weder bei seiner Verwendung noch bei der Einwirkung von Feuer oder einer Hitzestrahlung, da er ausschliesslich Komponenten enthält, wie sie auch in der Natur vorkommen. The adhesive according to the invention is not only flame-retardant, it is also used for fire protection, since it counteracts a fire or heat radiation caused by fire with a not insignificant insulating effect. It has an excellent adhesive effect and does not pose any environmental problems, neither when using it, nor when exposed to fire or heat radiation, since it contains only components that also occur in nature.

In der DT-AS 1092 586 wird ein feinverteilte anorganische Pulver enthaltender Wasserglas-Klebstoff für das kontinuierliche Verkleben von Pappebahnen auf Wellpappenmaschinen beschrieben, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Klebstoff im wesentlichen aus einer Wasserglaslösung und sogenannter Neuburger Kreide besteht. Das Verkleben von Pappebahnen stellt an einen Klebstoff andere Anforderungen als das Verkleben von Kunststoffschaumplatten allein aufgrund der Tatsache, dass es sich im ersteren Falle um hydrophile und im letzteren Falle um hydrophobe Materialien handelt. Ferner beruht der Klebemechanismus in diesem bekannten Falle auf einer für die Komponenten spezifischen Konstrukturänderung in dem kolloidalen System, da nachdrücklich daraufhingewiesen wird, dass bei einer Verwendung von Kaolin anstelle von Neuburger Kreide unter den gleichen Bedingungen der umgekehrte Effekt erzielt wird. Die Eignung der Neuburger Kreide zum Verkleben von Pappebahnen beruht, wie dies deutlich in der genannten DT-AS ausgeführt wird, auf der spezifischen physikalischen Struktur dieses Materials. DT-AS 1092 586 describes a finely divided, inorganic powder-containing water glass adhesive for the continuous gluing of cardboard webs on corrugated cardboard machines, which is characterized in that the adhesive essentially consists of a water glass solution and so-called Neuburg chalk. The gluing of cardboard webs places different demands on an adhesive than the gluing of plastic foam panels solely because of the fact that in the former case they are hydrophilic and in the latter case hydrophobic materials. Furthermore, the adhesive mechanism in this known case is based on a structural change in the colloidal system which is specific for the components, since it is emphasized that the reverse effect is achieved when kaolin is used instead of Neuburg chalk under the same conditions. The suitability of Neuburg chalk for gluing cardboard webs is based, as is clearly stated in the DT-AS, on the specific physical structure of this material.

Es war daher überraschend, dass nicht nur die unter den Begriff «mineralogisch mehr als 15% Kaolinit enthaltendes Material» fallende Neuburger Kreide, sondern auch der ebenfalls von dieser Definition erfasste Kaolin zur Herstellung eines Klebstoffs geeignet ist, welcher zum Verkleben von Kunststoffschaumplatten geeignet ist, d.h. von Materialien, die sich in ihrer chemischen und physikalischen Struktur grundlegend von Pappebahnen unterscheiden. It was therefore surprising that not only the Neuburg Chalk covered by the term "mineralogically more than 15% kaolinite-containing material", but also the kaolin also covered by this definition is suitable for producing an adhesive that is suitable for gluing plastic foam sheets, ie of materials that differ fundamentally from cardboard webs in their chemical and physical structure.

Erfindungsgemäss kommen sowohl natürlich vorkommende, mineralogisch mehr als 15% Kaolinit enthaltende Materialien als auch synthetisch hergestellte Materialien, die mineralogisch mehr als 15% Kaolinit enthalten, d.h. also auch reiner Kaolinit, in Frage. Da jedoch diese Materialien in der Natur häufig auftreten, setzt man vorzugsweise natürlich vorkommende Produkte ein. Wesentlich für diese Materialien ist, dass sie mineralogisch mehr als 15% Kaolinit enthalten, d.h. in ihrem Gitter mehr als 15% Kaolinit aufweisen. Die Kaolinit-Gitterstruktur wird beispielsweise in «Remy, Lehrbuch der anorganischen Chemie», 12. Auflage auf Seite 624 gezeigt. According to the invention, both naturally occurring materials containing mineralogically more than 15% kaolinite and synthetically produced materials containing mineralogically more than 15% kaolinite, i.e. also pure kaolinite, in question. However, since these materials occur frequently in nature, naturally occurring products are preferably used. It is essential for these materials that they contain more than 15% kaolinite mineralogically, i.e. have more than 15% kaolinite in their lattice. The kaolinite lattice structure is shown, for example, in “Remy, Textbook of Inorganic Chemistry”, 12th edition on page 624.

Es ist ferner äusserst überraschend, dass bei Verwendung der strukturell sehr ähnlichen Silikate Bentonit (Montmoril-lonit), Talk und Glimmer die Herstellung der erfindungsge-mässen Klebstoffe nicht möglich ist, obwohl auch diese Materialien beispielsweise bezüglich ihrer Thixotropie sowie anderer physikalischer Eigenschaften, die als für eine Klebewirkung wesentlich angesehen werden, mit den erfindungsge-mässen definierten Materialien fast identisch sind. Es muss ferner überraschen, dass Bentonit (Montmorillonit), Talk und Glimmer nicht nur zur Herstellung der erfindungsge-mässen Klebstoffe ungeeignet sind, sondern darüber hinaus auch noch die Wirkung von beispielsweise Kaolinit aufheben, wenn diese Materialien in Mischung mit Kaolinit eingesetzt werden, und zwar auch dann, wenn Kaolinit in einer grösseren Menge vorliegt. It is also extremely surprising that when using the structurally very similar silicates bentonite (montmoril-ionite), talc and mica, it is not possible to produce the adhesives according to the invention, although these materials, too, for example with regard to their thixotropy and other physical properties, which are known as be considered essential for an adhesive effect, are almost identical to the materials defined according to the invention. It must also be surprising that bentonite (montmorillonite), talc and mica are not only unsuitable for the production of the adhesives according to the invention, but moreover they also cancel out the effect of, for example, kaolinite when these materials are used in a mixture with kaolinite, specifically even if kaolinite is present in large quantities.

Vorzugsweise enthält der erfindungsgemässe Klebstoff 15-50 Gew.-%, insbesondere 25-45 Gew.-%, des mineralogisch mehr als 15% Kaolinit enthaltenden Materials, bezogen auf die Gesamtmischung. The adhesive according to the invention preferably contains 15-50% by weight, in particular 25-45% by weight, of the material containing mineralogically more than 15% of kaolinite, based on the total mixture.

Die Alkalisilikatlösung besteht vorzugsweise aus einer Natriumsilikatlösung oder aus einer Kaliumsilikatlösung oder aus einem Gemisch aus diesen beiden Lösungen. Dabei weist die Natriumsilikatlösung vorzugsweise ein Gewichts- The alkali silicate solution preferably consists of a sodium silicate solution or a potassium silicate solution or a mixture of these two solutions. The sodium silicate solution preferably has a weight

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

634 595 634 595

Verhältnis SÌO2 : Na:0 = 2,9-3,7:1 und die Kaliumsilikatlösung ein Gewichtsverhältnis SiCh: K2O = 2,2-2,7:1 auf. Der Feststoffgehalt der Natriumsilikatlösung beträgt 25-40 und vorzugsweise 32-37 Gew.-% und derjenige der Kaliumsilikatlösung 20-32 und vorzugsweise 25-30 Gew.-%. Ratio SÌO2: Na: 0 = 2.9-3.7: 1 and the potassium silicate solution a weight ratio SiCh: K2O = 2.2-2.7: 1. The solids content of the sodium silicate solution is 25-40 and preferably 32-37% by weight and that of the potassium silicate solution 20-32 and preferably 25-30% by weight.

Ferner können die erfindungsgemässen Klebstoffe Zusätze enthalten, wie sie in herkömmlicher Weise Klebstoffen auf der Basis von Alkalisilikatlösungen zugesetzt werden, beispielsweise Stärke, Stärkeabbauprodukte, Zucker und Alkaliphosphate. Furthermore, the adhesives according to the invention can contain additives such as are added in a conventional manner to adhesives based on alkali silicate solutions, for example starch, starch degradation products, sugar and alkali phosphates.

Die erfindungsgemässen Klebstoffe liegen in Form von aufstreichfähigen Zubereitungen vor, die ohne Schwierigkeiten auf vertikale Flächen oder Deckenflächen beispielsweise mit einer Spachtel aufgetragen werden können. Normalerweise werden die zu verklebenden Kunststoffschaumplatten, insbesondere Polystyrolschaumplatten, mit einer Auftragsmenge von 500-600 g/m2 beschichtet und leicht gegen die zu verklebende Unterlage gedrückt. Es tritt sofort eine Klebewirkung ein, welche die Platten an Ort und Stelle festhält. Dann erfolgt vorzugsweise eine Trocknung bei Raumtemperatur während einer Zeitspanne von etwa 15 Stunden. Danach ist die Klebewirkung so stark, dass bei einem Versuch, die Kunststoffplatten wieder von der Unterlage abzutrennen, diese eher oberhalb der Klebestelle ein-reissen als dass die Klebeverbindung getrennt wird. The adhesives according to the invention are in the form of spreadable preparations which can be applied to vertical surfaces or ceiling surfaces, for example with a spatula, without difficulty. The plastic foam sheets to be bonded, in particular polystyrene foam sheets, are normally coated with an application amount of 500-600 g / m 2 and lightly pressed against the base to be bonded. There is an immediate adhesive effect, which holds the panels in place. Then drying is preferably carried out at room temperature for a period of about 15 hours. After that, the adhesive effect is so strong that when you try to separate the plastic plates from the base, the tearing tears above the adhesive point rather than the adhesive connection being separated.

Als Unterlagen, auf welche Kunststoffschaumplatten unter Einsatz des erfindungsgemässen Klebstoffes aufgeklebt werden können, kommen vorzugsweise Unterlagen aus Holz oder aus mineralischen Materialien in Frage. The bases on which plastic foam sheets can be glued using the adhesive according to the invention are preferably bases made of wood or mineral materials.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. The following examples illustrate the invention.

Beispiel 1 example 1

Zu 68% Natronwasserglaslösung mit einem Feststoffgehalt von 35,8% und einem Gewichtsverhältnis von SiCh: NaiO = 3,3:1 werden 32% Kaolin, der mineralogisch zu 95% aus Kaolinit besteht, eingearbeitet. Der auf diese Weise hergestellte Klebstoff Iässt sich mit einer Spachtel auf eine zu verklebende Kunststoffschaumplatte aufbringen. Nach dem To 68% sodium water glass solution with a solids content of 35.8% and a weight ratio of SiCh: NaiO = 3.3: 1, 32% kaolin, which consists of 95% mineralogical kaolinite, are incorporated. The adhesive produced in this way can be applied with a spatula to a plastic foam sheet to be glued. After this

Andrücken einer derartigen Platte auf einen Untergrund aus Holz oder auf einen mineralischen Untergrund erfolgt sofort eine Haftung, welche die Platte fest an Ort und Stelle hält. Nach einem Trocknen während einer Zeitspanne von ca. Pressing such a plate onto a wooden or mineral surface immediately results in liability that holds the plate firmly in place. After drying for a period of approx.

5 15 Stunden ist eine Ablösung der Platte ohne Einreissen oberhalb der Klebeverbindung nicht mehr möglich. 5 It is no longer possible to remove the plate without tearing above the adhesive connection for 15 hours.

Beispiel 2 Example 2

Zu 62% Natronwasserglaslösung mit einem Feststoffgehalt 10 von 34,2% und einem Gewichtsverhältnis von SÌO2 : NaiO = 3,15:1 werden 38% Neuburger Kreide, die mineralogisch zu 35% aus Kaolinit und 65% aus einer Kieselsäuremodifikation besteht, eingearbeitet. Wird dieser Klebstoff in einer Menge von 500-600 g/m2 auf eine zu verklebende Kunststoff-15 schaumplatte aufgebracht, so erhält man nach dem Trocknen eine Bindung, die derartig fest ist, dass bei einem Versuch, die Platte abzulösen, diese ebenfalls oberhalb der Klebestelle reisst. To 62% sodium water glass solution with a solids content 10 of 34.2% and a weight ratio of SÌO2: NaiO = 3.15: 1, 38% Neuburg Chalk, which consists of 35% mineralogical kaolinite and 65% silica modification, are incorporated. If this adhesive is applied in an amount of 500-600 g / m2 to a plastic foam sheet to be bonded, a bond is obtained after drying which is so firm that when an attempt is made to remove the sheet, it is also above the sheet Adhesive point tears.

20 Beispiel 3 20 Example 3

Zu 62% Natronwasserglaslösung mit einem Feststoffgehalt von 32,5% und einem Gewichtsverhältnis von SÌO2 : NaaO = 3,42:1 werden 38% Neuburger Kreide, die mineralogisch zu 25% aus Kaolinit und 75% aus einer Kieselsäuremodifikation 25 besteht, eingearbeitet. Auch in diesem Falle wird die gleiche Klebewirkung bei einem Auftrag von 500-600 g/m2 wie in den vorangegangenen Beispielen erzielt. To 62% soda water glass solution with a solids content of 32.5% and a weight ratio of SÌO2: NaaO = 3.42: 1 38% Neuburg chalk, which consists of 25% mineralogical kaolinite and 75% silica modification 25, are incorporated. In this case too, the same adhesive effect is achieved with an application of 500-600 g / m2 as in the previous examples.

30 Beispiel 4 30 Example 4

Zu 70% Natronwasserglaslösung mit einem Feststoffgehalt von 35% und einem Gewichtsverhältnis von SÌO2 : NaîO = 3,45:1 werden 30% Kaolin, das mineralogisch zu 92% aus Kaolinit und zu 8% aus Feldspat besteht, eingearbeitet. Ein 35 auf diese Weise hergestellter Klebstoff liefert bei einer Aufbringung gemäss den vorangegangenen Beispielen Ergebnisse, die mit den Ergebnissen der vorstehenden Beispiele vergleichbar sind. 70% sodium water glass solution with a solids content of 35% and a weight ratio of SÌO2: NaîO = 3.45: 1, 30% kaolin, which consists of 92% mineral kaolinite and 8% feldspar, is incorporated. A 35 adhesive produced in this way, when applied in accordance with the preceding examples, gives results which are comparable to the results of the preceding examples.

B B

Claims

634 595

1. Finely divided, inorganic powder-containing adhesive based on alkali silicate solutions for gluing plastic foam panels, characterized by a solution of one or more alkali silicates containing one or more mineralogically more than 15% kaolinite material (ien).

2. Adhesive according to claim 1, characterized in that it contains 15-50% by weight, in particular 25-45% by weight, of the material containing mineralogically more than 15% of kaolinite, based on the total mixture.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Adhesive according to claims 1-2, characterized in that the alkali silicate solution consists of a sodium or potassium silicate solution or a mixture of these solutions.

4. Adhesive according to claim 3, characterized in that the sodium silicate solution has a weight ratio SiCh: Na: 0 = 2.9-3.7: 1 and the potassium silicate solution has a weight ratio SiCh: K2O = 2.2-2.7: 1.

5. Adhesive according to claims 1-4, characterized in that the solids content of the sodium silicate solution is 25-40 and preferably 32-37 wt .-% and the solids content of the potassium silicate solution is 20-32 and preferably 25-30 wt .-%.

6. Adhesive according to claims 1-5, characterized in that the mineralogically containing more than 15% kaolinite materials consist of naturally occurring materials.

7. Adhesive according to claim 6, characterized in that the materials consist of kaolin and / or Neuburg chalk.

Plastic foam panels, in particular polystyrene foam panels, are used for the thermal insulation of buildings or parts of buildings. Visible surfaces, for example ceilings, are also produced using such panels. These panels are attached almost exclusively by gluing using adhesives based on synthetic resin dispersions, which, however, have considerable disadvantages. These adhesives based on synthetic resin dispersions are not only expensive, but also flammable. As is customary in the trade, they can only be set as “flame-retardant”. With a normally applicable adhesive application of 500-600 g / m2, the fire safety of buildings or parts of buildings is significantly affected. Another disadvantage of the use of these known adhesives is that environmental pollution caused by organic polymers or flame retardants or their combustion products has to be accepted.