DE1769698A1

DE1769698A1 - Schmelzkleber

Info

Publication number: DE1769698A1
Application number: DE19681769698
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Bartl; Eugen Bock; Manfred Dr Dollhausen; Raoul Dr Resz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-06-29
Filing date: 1968-06-29
Publication date: 1972-01-27
Also published as: GB1256266A; FR2014448A1

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

²⁸·^Jun* m

Fr/Dg

Schmelzkleber Die Erfindung betrifft Schmelzkleber insbesondere für Holz auf

der Basis von verseiften Xthylen/Vinylacetat-Copolymerisaten. m

Seit einigen Jahren wird die Kantenverleimung bei Möbelplatten mit Sohmelzklebstoffen vorgenommen. Dabei wird an Kantenleim-Maeohinen gearbeitet, bei welohen der Klebstoff in geheizten Behältern aufgeschmolzen und bei etwa 150 bis 200⁰C auf das HoIe aufgetragen wird. Als Kantenmaterial dienen nicht nur Holzfurniere, sondern auch Kunststoffe aller Art.

Bekannt ist, al* derartige Schmelsklebstoffe Copolymerisate aus ^ Äthylen und Vinylacetat zu verwenden (vergl. D.V.S. Williameon "Fette, Seifen, Anstrichmittel", Bd. 67 (1965), S. 132-134). Nachteilig ist jedooh die Verhärtung der aus diesen Oopolymeren gebildeten Klebsohiohten bei niedrigen Temperaturen, die bei auftretenden Stößen die Kanten an Möbelplatten abfallen läßt. Ein weiterer erheblioher Baohteil ist der starke Abfall der Festigkeit der Klebungen in der Wärme.

Le A 11 542 - 1 -

109885/1437

Se let ferner bekannt, verseifte Äthylen/Vinylaoetat-Copolymerieate, die vor der Verseifang Äthylen und Vinylacetat in den Molverhältnissen von 5 i 1 bis 1 t 50 enthalten und in denen die Aoetylgruppen zu 10 bis 100 £ verseift sind, als Klebstoffe zu verwenden (vergl. deutsche Patentschrift 847 502).

über ein unterschiedliches Verhalten dieser Polymerisate verschiedener Zusammensetzung sowie über ihre Eignung als Schmelzkleber für Holz-Holz bzw. Holz-Kunststoffe ist bisher nichts bekannt geworden.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Schmelzverklebung von Holz mit Holz bzw. von Holz mit Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schmelzkleber teilweise verseifte Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisate, die vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat in einem Molverhältnis von 3 : bis 1 s 2 enthielten und in denen 40 bis 90 # der einpolymerisierten Vinylacetateinheiten zu Vinylalkoholeinheiten verseift sind, gegebenenfalls in Kombination mit anderen thermoplastischen Materialien, verwendet.

Diese partiell verseiften Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisate können sowohl allein als Schmelzkleber verwendet werden als auch in Kombination mit anderen thermoplastischen Materialien, vor allem mit Harten, z.B. Kolophonium-Estern, Cumaronharzen, Terpen-Phenol- und Alkylphenol-Harzen, Aldehyd- und Keton-Aldehydharzen. Auch der Zusatz von Weichmachern, Alterungsschutzmittel^ Farbstoffen und Pigmenten ist in diesen Fällen günstig.

Le A 11 542 - 2 -

10988 5/ U37

Sie genannten partiell verseiften Äthylen/Vinylaottmt-Copolyaerisate geben Klebungen von überraschend hoher Festigkeit. Damit hergestellte Klebungen von Kanten an Möbelplatten sind bei niedrigen Temperaturen unempfindlich gegen Stöße. Vor allem aber weisen die Klebungen mit diesen partiell verseiften Copolymeren eine vorzügliche Beständigkeit in der Wärme auf. Bei Klebverbindungen mit thermoplastischen Bindemitteln erkennt man die Beständigkeit in der Wärme am besten mit einem Zeitstandversuch, da die länger anhaltende Kraftwirkung das mehr oder weniger starke Fließen deutlich zeigt.

Die Tatsache, daß die erfindungsgemäßen Produkte Schmelzkleber mit den oben beschriebenen guten Eigenschaften darstellen, ist überrrasehend, da die Homopolymerisate der einzelnen Bestandteile des verseiften Copolymerisates, d.h. Polyäthylen, Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol dieses günstige Eigenschaftsbild nicht zeigen. So beeitzt namentlich das radikalisch polymerisierte Hochdruckpolyäthylen eine verhältnismäßig geringe Reißfestigkeit und allgemein schleohte Adhäsiveigensohaften. Polyvinylacetat stellt demgegenüber ein sprödes, brüchiges Material dar. Die Copolymerisate von Äthylen und Vinylacetat besitzen zwar eine im Vergleich zu den Homopolymerisaten verbesserte Elastizität) ihre ReISfestigkeit, besonders bei höheren Temperaturen, 1st für die Anwendung als Schmelzkleber ungenügend. Polyvinylalkohol stellt andererseits ein sprödes und hartes ohne Zersetzung unschmelzbares Material dar. Die vollständig verseiften Äthylen/Vinylaoetat-Oopolymerisate sind zwar bei höheren Äthylengehalten schmelzbare Produkte, sie besitzen jedoch eine für die Anwendung als Schmelzkleber zu geringe Elasti-

U A 11 542 - 3 -

109885/1437

ait&t. Das gleiche gilt auch für die partiell verseiften Polyvinylacetate. Alle genannten günstigen Eigenschaften gleichseitig zeigen nur die verseiften Äthylen/Vinylacetat-Oopolymerisate, deren Zusammensetzung im hier beanspruchten Bereich liegt.

Die Herstellung von Äthylen/Vinylaoetat-Copolymerisaten, die als Ausgangeprodukte für die beanspruchten Schmelzkleber verwendet werden können, kann nach beliebigen Methoden bei Drucken zwischen 10 bis 4000 atü und Temperaturen von 30 bis 25O⁰C erfolgen, vorzugsweise werden jedoch wegen ihrer günstigen Eigenschaften Copolymerisate verwendet, die nach der in der deutschen Auslegeschrift 1 126 615 beschriebenen Polymerisationsmethode in Gegenwart von tertiärem Butylalkohol erhalten werden.

Als Polymerisationsinitiatoren können allgemein radikalisch wirkende Initiatoren, wie z.B. organische Peroxide oder molekularer Sauerstoff oder auch gewisse Diazoverbindungen, wie z.B. Azo-bisisohydronitril eingesetzt werden.

Das Durchschnittsmolekulargewicht der Polymerisate kann in weitem Bereich -variiert werden; bevorzugt werden jedoch Polymerisate mit Durohsohnittsmolekulargewichten von ca. 10.000 bis 100.000. Diese Polymerisate besitzen nach der ASIM-Vorschrift D 1238-62 T, Bed. E, bestimmte Schmelzindioes von 1 - 200, vorzugsweise 5 - 100. St wurde festgestellt, daß die technologischen ügeneohaften der Produkte aus diesem Molekulargewiohtebereioh für die Verarbeitung des Materials besondere günstig sind. Bei sehr hochmolekularen Produk-

Ie A 11 542 - 4 -

1 09885/1437

ten sind roar die Rei8festigkeitswerte hoch, aber ihr Fließverhalten let ungünstig. Niedermolekulare Vereeifttngsprodukte besitzen dagegen eine zu geringe Reiß festigkeit and stellen je nach der Zusammensetzung weiche oder spröde und brüchig» Materialien dar.

Die Verseifung der Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisate kann ebenfalls nach beliebigen bekannten Methoden erfolgen. Vorteilhafterweise wird aber in wasserfreiem Mediüb in Gegenwart von alkalischen oder sauren Katalysatoren eine umesterung mit aliphatischen Alkoholen durchgeführt. Als alkalische Umesterungskatalyeatoren wurden -vorzugsweise Alkalimetallalkoholate, wie z.B. natriummethylat, Kaliumäthylat u.a., als saure Katalysatoren Halogenwaseerstoffe, wie z.B. Chlorwasserstoff, Schwefelsäure oder organische Sulfonsäuren, wie z.B. Toluolsulfonsäure, verwendet. Um eine rasche und weitgehende Alkoholyae des Äthylen/Vinylacetat-Copolymerlsates zu erzielen, werden als aliphatische Alkohole bevorzugterweise Methyl- oder Äthylalkohol verwendet. Insbesondere im ersten Fall kann das Umesterungsgleiohgewioht duroh Abdestillieren des Methylacetateβ als des leichtestflüchtigen Anteils zugunsten des verseiften Polymerisates verschoben werden. .(ü

Mit den erfindungegemäß zusammengesetzten Schmelzklebern können alle Sorten von Holz verklebt werden. Als Kunststoffe eignen sich z.B. Aminoplaste, wie z.B. Melaminformaldehyd-Harze, Harnstoff ormaldehydharze, Phenoplaste, wie z.B. Phenolformaldehyd-Harze, Polyester, Polyurethane und Polymerisate, wie z.B. Polyvinylchlorid, Polyetyrol, Acrylnitril/Styrol-Oopolymerieate u.a.

LIA11 542 - 5 -

109885/U37

üb besondere Klebstoffeinstellungen herzustellen, kann nan die erfindungegeaäßen Schmelzkleber auch mit solohen auf der Basis Ton Äthylen/Vinylacetat-Copolymerieaten kombinieren.

l·· A 11 542 _ ₆ _

109885/ 1 437

Beispiel 1 ψ

Ein partiell verseiftes Xthylen/Vinylaoetat-Copolymerisat, das vor der Verseifung Xthy 1 en und Vinylacetat in einem Mol-Verhält- | nie von 1,4 t 1 enthielt und in dem 69 1» der einpolymerisierten ' Vinylaoetateinhelten verseift wurden, besaß naoh ASTM-D 1238, Bedingung E geprüft, bei 190⁰C einen Schmelzindex von 56.

Zwei Buchemholzstreifen der Abmessungen 80 χ 20 χ 5 mm wurden naoh DIN 53254 10 mm überlappt geklebt, so daß eine Klebfläche von 2 cm entstand. Das partiell verseifte Copolymerisat wurde bei 20O⁰C geschmolzen und mit einer Spachtel in einer Schichtdicke von etwa 0,2 mm auf die zu klebende Fläche eines der Buchenholzstreifen aufgelegt und kurz mit einem Druck von 1 kg/cm angepreßt.

24 Stunden nach dem Kleben wurde die Zugecherfeetigkeit in einer Zerreißmaschine mit einem Spindel vorschub von 100 mm/Min, ermittelt. Sie betrug 68 kg/om .

Zum Vergleich dazu wurden Klebungen mit einem Xthylen/Vinylaoetat-Copolymerisat-Xthylen-Vinylacetat Mol-Verhältnie 1,4x1— dessen , Vinylaoetateinheiten nicht verseift wurden, hergestellt. Die Zug-Scherfestigkeit dieser Klebungen lag bei 20 kg/om . m

Da die Festigkeit von Klebungen mit Copolymerisaten, die einen so hohen Vinylacetatgehalt besitzen, sehr niedrig ist, wurden noch Klebungen mit einem Copolymer von Mol-Verhältnis 7 » 1 (Xthylen zu Vinylacetat), dessen Acetatgruppen ebenfalls nicht verseift waren, hergestellt. Dieses Polymere hatte einen Schmelzindex von ! 16. Trotzdem dieses Produkt eine nioht so leicht fließende Schmelze

Le A 11 542 - 7 -

109885/U37

ergab als das oben genannte partiell verseifte Copolymerisat, gab ββ Hebungen Bit einer Zugsoherfestigkeit von nur 45 kg/cm ·

Beispiel 2

Mit dem in Beispiel 1 erwähnten partiell verseiften Äthylen/ Vinylaoetat-Copolymerisat wurde Buchenholz mit 1,2 mm dickem Aminoplastmaterial (Resopal ) geklebt. Die Prüfkörper wurden aus Buchenholzstreifen der Abmessungen 80 χ 20 χ 5 mm und Reeopalstreifen 80 χ 20 χ 1,2 mm gebildet. Die Überlappung betrug wie bei der Holz-Holz-Klebung von Beispiel 1 10 mm, so daß auch hler eine

Klebfläche von 2 cm vorlag. Die Zugscherfestigkeit betrug 65 kg/

2
cm .

Klebungen mit einem Copolymerisat aus Äthylen und Vinylacetat (MoI-Verhältniβ 1,4 : 1), dessen Vinylacetateinhelten nicht verseift wurden, gaben eine Zugscherfestigkeit von nur 17 kg/cm .

Klebungen mit dem in Beispiel 1 genannten Copolymeren (Mol-Ver-

hältnie 7:1) besaßen eine Zugscherfestigkeit von 36 kg/cm .

Beispiel 3

lin partiell verseiftes Äthylen/Vinylaoetat-Oopolymerlsat, das vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat im Mol-Verhältnis 1 t 1 enthielt und in dem 58 i» der einpolymerisierten Vinylaoetateinheiten verseift wurden und das einen Sohmelzindex von 11 aufwies, wurde sum Kleben von Buchenholzproben, wie in Beispiel 1 angegeben, verwendet.

Lt A 11 542 - 8 -

1 0 9 8 8 5 / U 3 7

Die Scherproben wurden einem kurzen Zeitstandversuch bei verschieden hoher Temperatur unterworfen. Die Klebungen hielten bei 90⁰O einer konstant wirkenden Zuglast von 250 p/cm während der maximalen Prüfzeit von 180 Minuten stand. Bei 110⁰C trat bei derselben Zuglast nach 29 Minuten das Zerreißen der Klebungen ein. Vergleichsklebungen mit unverseiften Copolymeren gaben folgendes Ergebniss

Mit einem Polymeren aus Äthylen und Vinylacetat des Molverhält» ;

^! nisses 1,3 : 1 trennten sich die Klebungen bei der Zuglast von 250 p/cm schon bei 50 0 nach 24 Minuten. Mit einem Polymeren von Äthylen und Vinylacetat des Molverhältnisses 7 χ 1 hielten die Klebungen bei 50 0 der Zuglast von 250 p/cm 180 Minuten stand; sie lösten sich bei 70⁰C nach 42 Minuten.

Beispiel 4

Ein partiell verseiftes Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat, das vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat im Molverhältnis 1 : 1 enthielt und in dem 80 £ der einpolymerisierten Yinylaoetateinheiten verseift wurden und das einen Schmelzindex von 16 aufwies, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 angegeben für das Kleben von Holz mit Holz verwendet.

Im Zeitstandversuch hielten die Soherproben einer konstant wirkenden Zuglaet von 250 p/cm² bei 90⁰C der maximalen Prüfzeit von 180 Minuten stand. Bei 11O⁰O trat bei derselben Zuglast nach 4«5

Lt A 11 542

109885/U37

Minuten das Zerreißen auf.

Beispiel 5

Ein partiell -verseiftes Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat, das vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat im Molverhältnis 1,6 ι 1 enthielt und in dem 77 f> der einpolymerisierten Vinylacetateinheiten verseift wurden und das einen Schmelzindex von 24 besaß, wurde, wie in Beispiel 1 angegeben, für das Kleben von Holz mit Holz verwendet.

Die Scherproben hielten einer !constant wirkenden Zuglast von 250 p/cm² bei 90⁰C 180 Minuten stand. Bei 110⁰C trat bei derselben Zuglast nach 21 Minuten Trennung auf.

Le A 11 542 - 10 -

109885/1437

Claims

1.) Verfahren zur Schmelzverklebung von Holz mit Holz bzw. von Holz mit Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schmelzkleber teilweise verseifte Äthylen/Vinylaoetat-Copolymerisate, die vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat in einem Molverhältnis von 3 : 1 bis 1 : 2 enthielten und in denen 40 bis 90 i» der einpolymerisierten Vinylacetateinheiten zu Vinylalkoholeinheiten verseift sind, gegebenenfalls in Kombination mit anderen thermoplastischen Materialien, verwendet.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den ™ Äthylen/Vinylaoetat-Copolymerisaten 50 bis 80 i» der einpolymerisierten Vinylaoetateinheiten zu Vinylalkoholeinheiten verseift sind.

3.) Schmelzkleber für Holz-Holz bzw. Holz-Kunststoffe aus zu 40 bis 90 i> verseiften Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisaten, die vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat in einem Molverhältnis von 3 : 1 bis 1 : 2 enthielten.

Le A 11 542 - 11 -

109885/U37