DE1271975B - Thermoplastische Dichtungs-, Versiegelungs- und Klebemischung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C08d

C09d;C09g;
C09h

39 b-4/01

22h-3

22i-l

P 12 71 975.4-44 (P 32211)

16. Juli 1963

4. Juli 1968

Für Kleb-, Dichtungs- und Verstreichzwecke sind Produkte erwünscht, die beim Erwärmen nicht flüssig, sondern plastisch und verformbar werden, nach dem Abkühlen noch eine angemessene Zeit verarbeitbar bleiben und dann zu einem zähen Feststoff mit guter Kohäsionsfestigkeit erhärten.

Bei Verwendung der üblichen festen Polymerisate als Kleber, Dichtungs- und Verstreichmassen mischt man häufig Lösungsmittel zu, um sie so dünnflüssig zu machen, daß sie auf die zu behandelnde Unterlage leicht aufgebracht werden können. Das Lösungsmittel muß dann entfernt werden, ehe das Polymerisat den nichtklebrigen Zustand annimmt. Lösungsmittel-Polymerisat-Gemische dieser Art erfordern Zeit zur Herstellung und nach dem Auftragen häufig längeres Trocknen oder Erhitzen. Die meisten Polymerisate oder Polymerisatgemische, die so dünnflüssig sind, daß sie unmittelbar aufgetragen werden können, bilden bei Raumtemperatur keinen bindigen oder zähen Feststoff. Sie müssen vielmehr in üblicher Weise bei hohen Temperaturen ausgehärtet werden. Andere Produkte, die beim Erhitzen dünnflüssig werden, erhärten zu schnell zu einem nicht verformbaren Feststoff. Es ist auch bekannt, Gemische aus niedermolekularen und höhermolekularen Polychloroprentypen zu Klebern zu verwenden. Die im Gemisch verwendeten höhermolekularen Polychloroprentypen sind bei etwa 40⁰C hergestellt worden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man auf der Basis solcher Polymerisatgemische von niedrigermolekularen und höhermolekularen Verbindungen dann brauchbare Dichtungs-, Versiegelungsund Klebemassen mit verbesserten Eigenschaften in der Verarbeitung und Anwendung erhalten kann, wenn man in ganz bestimmter Weise ausgewählte Mischungskomponenten einsetzt.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend eine thermoplastische Dichtungs-, Versiegelungs- und Klebemischung, bestehend aus

a) 20 bis 75 Gewichtsprozent eines bei Temperaturen unter 20⁰C hergestellten Choroprenpolymerisats oder eines trans-Polyisoprens und

b) 80 bis 25 Gewichtsprozent eines niedermolekularen Chloropren- oder Isoprenpolymerisats oder eines depolymerisierten Naturkautschuks mit einer Viskosität zwischen 1000 und 1 500 000 cP, gemessen bei 6O⁰C mit dem Brookfield-Viskosimeter.

Wenn als Komponente b) depolymerisierter Naturkautschuk verwendet wird, dann darf als Komponente

Thermoplastische Dichtungs-, Versiegelungsund Klebemischung

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours & Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:
James Warren Graham,
Chadds Ford, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 18. Juli 1962 (210 822),

vom 19. Dezember 1962

(245 646)

a) Polychloropren nicht verwendet werden, da die beiden Polymerisate nicht miteinander verträglich sind. Die Auswahl insbesondere der Komponente a) führt zu Stoffgemischen, die in bisher nicht bekannter Weise die zahlreichen Anforderungen an ein brauchbares Klebemittel erfüllen. Es soll für die Verarbeitung im angewärmten Zustand ausreichend fließfähig und verformbar sein. Es soll dabei ausreichend lange verarbeitbar sein, um die erforderlichen Arbeitsgänge durchführen zu können. Danach soll der Klebstoff möglichst rasch seine endgültige physikalische Beschaffenheit annehmen, um ein rasches Verkleben zu gewährleisten. Es soll möglichst auf die Mitverwendung von Lösungsmitteln verzichtet werden, und es sollen schließlich keine zu großen Temperaturunterschiede zwischen der erwärmten verarbeitungsfähigen Phase und dem Temperaturbereich der Erstarrung vorliegen. Alle diese Voraussetzungen werden von den erfindungsgemäßen Dichtungs-, Versiegelungs- und Klebe-

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mischungen in hervorragender Weise erfüllt. Im entweder überhaupt nicht oder zu langsam. Gegebenenerkalteten Zustand besitzen sie eine gute Klebfestig- falls kann jedoch eine geringe Menge dieser üblichen

keit und -Zähigkeit. Weichmacher in den erfindungsgemäßen Massen

Die Polymerisate der Komponente a) der erfindungs- verwendet werden.

gemäßen Mischungen stellen bekannte Chloropren- 5 Die Gemische können auf übliche Weise hergestellt polymerisate bzw. trans-Polyisoprene, wie Balata, dar. werden. Beispielsweise können die beiden Polymerisate Man kann natürliche Balata oder Balata, aus der die in einem Innenmischer oder einem Teigkneter gemischt Harze teilweise oder ganz entfernt worden sind, werden. Das Mischen wird durch Erwärmen auf verwenden, jedoch werden vorzugsweise die stärker Temperaturen von 60 bis 70°C erleichtert, raffinierten Materialien gebraucht. Auch Guttapercha io Die Gemische der Komponenten a) und b) können und synthetische trans-Polyisoprene können verwendet ohne sonstige Zusatzstoffe verwendet werden. Vorwerden, zugsweise werden ihnen jedoch Antioxydantien zur Die als Polymerkomponente a) geeigneten Chloro- Verbesserung der Alterungseigenschaften zugegeben, prenpolymerisate zeichnen sich durch hohe Kristalli- Wenn eine der Komponenten ein Chloroprenpolysationsgeschwindigkeit aus, Williams-EIastizitätszähl 15 merisat ist, wird vorzugsweise ein Säureakzeptor! (ASTM-Methode D-926-56) von wenigstens 1000 bei wie Magnesiumoxyd, zugegeben. Auch andere Metall-40° C und von weniger als 500 bei 70° C. Es ist bekannt, oxyde, wie Zinkoxyd, können gegebenenfalls mitdaß die Kristallisationsgeschwindigkeit von Chloro- verwendet werden. Als weitere Zusätze können prenpolymerisaten durch die Polymerisationstempera- FüllstoffeundPigmente(z.B.Ton,Ruß, Schlämmkreide tür beeinflußt wird und daß im allgemeinen Polychloro- 20 und Titandioxyd) und Hilfsweichmacher eingearbeitet prene, die in einem niedrigeren Temperaturbereich werden. Für bestimmte Anwendungszwecke, insbehergestellt worden sind, schneller kristallisieren als sondere als Klebmassen, können Harze, wie Phenol-Polychloroprene, die bei höheren Temperaturen her- Formaldehyd-Harze, Terpenharze, Epoxyharze und gestellt worden sind (vgl. Journal of Polymer Science, Cumaron-Inden-Harze, zugesetzt werden. 18, S. 227 bis 234 {1955], und Proceedings of the 25 Die erfindungsgemäßen Mischungen sind bei Tem-Second Rubber Technology Conference, London, peraturen oberhalb 70 bis 80° C weich und verarbeitbar. 1948, S. 69 bis 78). Polymerisate, die eine hohe Kri- Sie können mit Messer oder Rakel aufgetragen oder stallisationsgeschwindigkeit aufweisen, zeigen auch aus einer Dichtpistole ausgepreßt oder auf andere eine schnelle Änderung der Williams-Plastizitätszahlen. Weise nach üblichen Verfahren auf die Unterlagen Die als Komponente' a) geeigneten Chloroprenpoly- 30 aufgebracht werden. Nach der Abkühlung sind sie merisate sind daher bef Temperaturen von nicht mehr nicht sofort fest, vielmehr haben sie eine Gebrauchsais 20°C nach bekannten Verfahren hergestellt dauer bis zu etwa 15 Minuten. In dieser Zeit bleiben worden. Vorzugsweise werden Homopolymerisate des sie klebrig und formbar. Nach dieser Zeit werden sie Chloroprens verwendet, jedoch können auch Copoly- fest und erhärten allmählich zu einem Feststoff mit merisate verwendet werden, die bis zu 20 %, bezogen 35 ausgezeichneten Kohäsionseigenschaften. Durch Erauf das Gesamtgewicht der polymerisierten Mono- hitzen können sie wieder in den weichen, klebrigen meren an anderen Monomeren, enthalten. Als copoly- Zustand gebracht werden. Auf Grund dieser Eigenmerisierbare Monomere kommen beispielsweise aro- schäften sind sie überaus vorteilhaft als Heißschmelzmatische Vinylverbindungen, Acryl- und Methacryl- kleber, Dichtungsmittel, Verstreichmassen usw. Falls säureester und -nitrile und konjugierte Diolefine 40 gewünscht, können die Mischungen nach üblichen in Frage. Verfahren vulkanisiert werden, so daß sie bei erneutem

Die als Komponente b) verwendeten Polymerisate Erhitzen nicht wieder weich und klebrig werden, müssen mit dem als Komponente a) verwendeten In den folgenden Beispielen sind die Teile Gewichts-Polymerisat verträglich sein, d. h., die beiden Poly- teile, falls nicht anders angegeben, meren müssen ein homogenes Gemisch bilden, ohne 45

zur Trennung gesonderter Phasen zu neigen. Die Beispiel 1 Polymerisate müssen eine Brookfield-Viskosität im

Bereich von etwa 1000 bis 1 500 000, vorzugsweise Als Komponente a) wurde ein Chloroprenpoly-

von 5000 bis 600 00OcP bei 60° C haben. merisat verwendet, das bei 4O⁰C eine Williams-

Die als Komponente b) verwendeten Chloropren- 50 Plastizitätszahl von 1170 und bei 70° C eine solche

polymerisate können Homopolymerisate oder Copoly- von 390 hatte, als Komponente b) ein Polychloropren

merisate des Choroprens mit bis zu 20 Gewichts- mit einer Brookfield-Viskosität von etwa 500 000 cP

prozent, bezogen auf die Gesamtmonomeren, eines bei 60° C.

anderen copolymerisierbaren Monomeren der oben Gemische der Polymerisate a) und b) wurden in

beschriebenen Art sein. 55 einem Teigkneter bei 71⁰C hergestellt. Eine Schicht

Wenn die Dichtungs-, Versiegelungs- und Klebe- des Gemisches von etwa 3 bis 6 mm Dicke wurde im

mischungen weniger als 20 Gewichtsprozent der warmen Zustand auf eine Fläche von 2,5 cm im

Komponente a) enthalten, so haben die Produkte eine Quadrat zwischen zwei Tannenholzstücken von

niedrige Kohäsion. Bei Zusatz von mehr als 75 °/₀ 2 · 15 cm · 3 mm aufgetragen. Die zum Erhärten des

werden die Gemisch dagegen zu zähflüssig, um 60 Gemisches zu einem Feststoff erforderliche Zeit

verarbeitet werden zu können. Der bevorzugte Gehalt wurde gemessen. Die Stücke wurden dann in einer

der Komponente a) im Gemisch liegt zwischen etwa Scott-Zerreißmaschine auseinandergezogen und die

30 und etwa 50%· zu¹¹¹ Zerreißen der Verklebung erforderliche Scher-

Es ist zu bemerken, daß bei Ersatz der als Korn- kraft gemessen. Die Zusammensetzung der verschiede-

ponente b) dienenden Polymerisate durch übliche 65 nen hergestellten Gemische und die Ergebnisse der

Weichmacher, wie Kohlenwasserstofföle, Ester oder Prüfversuche sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Chlorparaffine, die erhaltenen Gemische zu weich sind, Für viele Anwendungszwecke als Kleber wird eine

um brauchbar zu sein. Ferner erhärten die Gemische Scherkraft von 1,4 kg/cm^s als ausreichend angesehen.

Claims (1)

1. A B C Zusammensetzung des Gemisches in Gewichtsteilen: hochmolekulares Polychlo ropren [Komponente a)]... 25 50 75 niedermolekulares Polychlo ropren (Komponente b)]... 75 50 25 Erstarrungsdauer in Stunden ... 3 4 4 Zur Lösung der Klebverbindung erforderliche Scherkraft in kg/cm² 5 2,45 2,03

   Beispiel 5

   IO

   Beispiel 2

   Dieser Versuch wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise durchgeführt, mit der Ausnahme, daß als Komponente a) eine gefällte Balata verwendet wurde, die nicht mehr als 2 % Harz enthielt. Die verwendete Probe hatte eine Williams-Plastizitätszahl von 1120 bei 40⁰C und von 205 bei 70⁰C. Als Komponente b) wurde das gleiche Polymerisat wie im Beispiel 1 verwendet. Das Gemisch von a) und b) hatte folgende Zusammensetzung:

   Balata 50 Teile

   Polychloropren (Komponente b von
   Beispiel 1) 50 Teile

   Das Gemisch erstarrte in 12 Stunden. Die zur Lösung der Klebverbindung erforderliche Scherkraft betrug 5,46 kg/cm².

   Beispiel 3

   35

   Dieser Versuch wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 durchgeführt mit der Ausnahme, daß 50 Teile depolymerisierter Naturkautschuk (Polyisopren) an Stelle von 50 Teilen des niedrigmolekularen Polychloroprene als Komponente b) verwendet wurden. Der depolymerisierte Kautschuk hatte eine Brookfield-Viskosität von etwa lOOOOcP bei 6O⁰C. Das Gemisch erstarrte in 65 Minuten. Die zur Lösung der Klebverbindung erforderliche Scherkraft betrug 1,75 kg/cm².

   Beispiel 4 (Vergleichsversuch)

   Dieser Versuch wurde unter Verwendung von smoked sheets an Stelle des Chlorprenpolymerisats [Komponente a)] wiederholt. Der Kautschuk hatte eine Williams-Plastizitätszahl von 580 bei 4O⁰C und von 80 bei 70⁰C. Nach 4 Tagen war das Polymerisatgemisch noch weich und klebrig. Die zur Lösung der Klebverbindung erforderliche Scherkraft betrug nur 0,21 kg/cm², d. h., die Masse hatte keine Bindekraft.

   Beispiel 6

   Ein Gemisch wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

   Gemisch A von der Tabelle des

   Beispiels 1 100 Teile

   Chlorparaffin . 20 Teile

   2,2'-Methylen-bis-(6-tert.butyl-p-cre-

   sol) 2 Teile

   Epoxydharz*) 10 Teile

   Polyvinylpyrrolidon**) 10 Teile

   Magnesiumoxyd 4 Teile

   Zinkoxyd 10 Teile

   *) Reaktionsprodukt aus Epichlorhydrin und 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan; Schmelzpunkt 65 bis 75° C; Epoxydäquivalent: 425 bis 550.

   **) Mittleres Molekulargewicht 40000, bestimmt nach der osmotischen Methode (Journal of Polymer Science, 10, S. 371 [1953]).

   Die Bestandteile wurden gemischt und in eine Dichtpistole eingefüllt. Zur Feststellung der Eignung der Masse als Heißschmelzkleber zum Kleben von Gipsplatten an Dübel wurde ein Versuchsrahmen aus Kiefernbrettern von 5 · 10 cm angefertigt. Die Dichtpistole wurde in siedendem Wasser auf 90 bis 100⁰C erhitzt und ein Strang des Klebers von etwa 10 mm Durchmesser von oben nach unten über jeden Dübel gelegt. Eine Gipsplatte von 1,20 · 1,20 m wurde gegen den Kleber gedrückt, wobei leicht gegen jeden Dübel geklopft wurde, um den Kleber auszubreiten und guten Sitz der Platte sicherzustellen. Die Kante der Platte ruhte auf dem Fußboden. Der Kleber zog sofort genügend an, um die Platte senkrecht am Rahmen zu halten. Nach 40 Minuten war die Platte fest mit dem Rahmen verklebt.

   Der gleiche Kleber wurde in Schichten von 6 bis 3 mm Dicke und 2,5 cm im Quadrat aufgetragen, um folgende Verklebungen vorzunehmen:

   A. Gipsplatten (10 mm dick) mit sich selbst.

   B. Gipsplatten an Kiefernholz (6 mm dick).

   C. Kiefernholz mit sich selbst.

   D. Kiefernholz an Aluminium (Größe 3 · 25 mm · 15 cm) (vor dem Auftragen des Klebers sandgestrahlt).

   Die Probestücke ließ man verschieden lange Zeit bei 25° C liegen. Sie wurden in einer Scott-Zerreißmaschine geprüft, um die zur Lösung der Klebverbindung erforderliche Scherkraft in kg/cm² zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

   60

   Ein Gemisch der Zusammensetzung A von der Tabelle des Beispiels 1 wurde in eine auf 90 bis 100⁰C erhitzte Tube gefüllt und das Gemisch heiß in die Verbindung von gußeisernen Erdrohren gepreßt und zur Härtung liegengelassen. Nach 3 Stunden wurde die Festigkeit der Rohrverbindung geprüft. Sie widerstand einem hydrostatischen Druck von 3,5 kg/cm².

   Alterungszeit ITag 1 Woche 2 Wochen 4 Wochen A
   B
   C
   D 5,46
   4,62
   4,06
   2,38 5,25
   4,97
   4,13
   2,87 5,25
   5,32
   4,41
   3,29 5,46
   5,25
   6,16
   6,02 Patentanspruch

   Thermoplastische Dichtungs-, Versiegelungs- und Klebemischung, bestehend aus

   7 8

   a) 20 bis 75 Gewichtsprozent eines bei Tempera- 1500 00OcP, gemessen bei 60⁰C mit dem türen unter 20° C hergestellten Chloropren- Brookfield-Viskosimeter.

   Polymerisats oder eines trans-Polyisoprens und

   b) 80 bis 25 Gewichtsprozent eines niedermole- In Betracht gezogene Druckschriften: kularen Chloropren- oder Isoprenpolymerisats 5 Report Nr. 58-6 des Elastomer Chemicals Depart- oder eines depolymerisierten Naturkautschuks ment, E. I. Du Pont de Nemours: »Neoprene Type mit einer Viskosität zwischen 1000 und FB von R. M. M u r r a y und R. C. Scot t«.

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