DE1943115B2 - Mittel zum Verkleben von Gegenständen aus Kunststoff mit porösen Materialien - Google Patents
Mittel zum Verkleben von Gegenständen aus Kunststoff mit porösen MaterialienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Mittel zum Verkleben von Gegenständen aus Kunststoff mit porösen Materialien
wie z. B. Papier, Pappe, Filz, Textilien, unglasierter Keramik u. a.
Alkalisilikatlösungen, insbesondere sogenannte Wassergläser, werden bereits seit langem als technische
Kleb- und Bindemittel eingesetzt Diese rein organischen Mittel besitzen hohe Klebkraft auf Holz, Papier
und Pappe, auf mineralischem Material und poröser Keramik, sowie unter bestimmten Bedingungen auch
auf Metall. Sie sind vor allem zum Verkleben von Gegenständen aus verschiedenartigem Material verwendbar,
beispielsweise zum Verbinden von Holz mit Papiar oder von Holz mit Metall. Die bekannten Mittel
auf Wasserglasbasis versagen jedoch, wenn Kunststoffe mit den genannten porösen Materialien verklebt
werden sollen.
Es wurde nun gefunden, daß man überraschenderweise Gegenstände aus Kunststoff mit porösen Materialien
mit Mitteln auf Basis von Alkalisilikat verkleben kann, wenn man sich der nachstehend beschriebenen Mittel
bedient Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Mittel zum Verkleben von Gegenständen aus Kunststoff
mit porösen Materialien, bestehend aus einer Emulsion aus einer wäßrigen Alkalimetallsilikatlösung,
organischen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln und darin dispergierten, feinverteilten, adsorptionsfähigen
Stoffen sowie weiteren Zusätzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die dispergierten,
feinverteilten, adsorptionsfähigen Stoffe hydrophob sind, in Mengen von 1 bis 45 Gew.-% enthalten sind und
bestehen aus:
a) in den eingesetzten organischen Lösungsmitteln unlöslichen Kunststeffen
und/oder
b) hydrophobierten Stoffen, ausgewählt aus gefällter
Kieselsäure, Kieselkreide, Kieselgur, Talkum, Erdalkalimetallsilikaten,
Aluminiumsilikaten, Perlit Magnesiumoxid, .Aluminiumoxid, Erdalkalimetallcarbonaten
und Aktivkohle.
ίο Geeignete Lösungsmittel zur Herstellung der Dispersion
sind beispielsweise die Benzinfraktionen im Siedebereich von 40 bis 180°, Benzol, Toluol, Xylole,
Cyclohexan, chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B.
Perchloräthylen und Chlorbenzol, symmetrische und
unsymmetrische Äther, wie z.B. Dibutyläther und Anisol, mit Wasser nicht mischbare symmetrische und
unsymmetrische Dialkylketone sowie Cyclohexanon. Es ist zweckmäßig, solche organischen Lösungsmittel zu
verwenden, die im Hinblick auf den zu verklebenden Kunststoff lösungsaktiv sind, d.h. zumindest ein
geringfügiges Anlösen der Kunststoffoberfläche bewirken. Die organischen Lösungsmittel kommen einzeln
oder im Gemisch und in einer Menge von 3 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 35 Gew.-% zur
Anwendung.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mittel werden handelsübliche Alkalisilikatlösungen, wie Natrium-,
Kalium- oder Lithiumsilikatlösungen verwendet Das Molverhältnis Alkalioxid zu Siliciumdioxid liegt
dabei im Bereich von 1 :2 bis 1 :4. Außerdem kommen jedoch auch hochkieselsäurehaltige Alkalisilikatlösungen
mit einem Molverhältnis Alkalioxid zu Siliciumdioxid über 1:4 bis zu 1:8 in Betracht Derartige
hochgekrieselte Alkalisilikatgläser können aus handelsüblichen Alkalisilikatlösungen mit einem Molverhältnis
Alkalioxid : Siliciumdioxid von 1 :2 bis 1 :4 hergestellt
werden. Diese Alkalisilikatlösungen erhalten einen Zusatz von wasserlöslichen quartären organischen
Ammoniumsalzen oder -basen bevor das Molverhältnis Alkalioxid : Siliciumdioxid durch Zugabe von Kieselsäuresol
oder -gel auf den gewünschten Wert eingestellt wird. Die Herstellung derartiger Lösungen ist nicht
gegenstand Jer vorliegenden Anmeldung.
Als hydrophobe, feinverteilte, adsorptionsfähige Stoffe kommen gefällte Kieselsäure, Kieselkreide, Kieselgur, Talkum, Erdalkalimetallsilikate, wie Calciumsilikat, Aluminiumsilikat, Perlit, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Erdalkalimetallcarbonat, wie Bariumcarbonat, und Aktivkohle in Frage. In gleicher Weise geeignet sind
Als hydrophobe, feinverteilte, adsorptionsfähige Stoffe kommen gefällte Kieselsäure, Kieselkreide, Kieselgur, Talkum, Erdalkalimetallsilikate, wie Calciumsilikat, Aluminiumsilikat, Perlit, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Erdalkalimetallcarbonat, wie Bariumcarbonat, und Aktivkohle in Frage. In gleicher Weise geeignet sind
so feinverteilte, in den verwendeten organischen Lösungsmitteln unlösliche Kunststoffe, wie z. B. pulverförmiges
Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Phenol-Formaldehydharze
und Epoxidharze. Während die Kunststoffe von sich aus hydrophob sind, müssen alle anderen
5s adsorptionsfähigen Stoffe vor ihrer Verwendung
hydrophobiert werden, z. B. durch Behandlung mit Alkylchlorsilanen nach bekannten Methoden, oder mit
langkettigen Fettalkoholen. Die erfindungsgemäßen Mittel enthalten diese adsorptionsfähigen Stoffe einzeln
oder im Gemisch und in einer Menge von 1 — 45 Gew.-%.
In einzelnen Fällen hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, anstelle der reinen Lösungsmittel Lösungen
von Kunststoffen in diesen Lösungsmitteln zu verwenden. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Cumaronharz,
Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polyacrylate mit niederem Polymerisationsgrad. Die löslichen Polymeren
kommen in einer Menge von 0,5-15% des
Den Klebmitteldispersionen können gegebenenfalls Emulgatoren zugesetzt werden, wie Alkylsulfonate mit
8—20 Kohlenstoffatomen oder Fettalkoholsulf ate mit 8—18 Kohlenstoffatomen im Alkylrest Gewünschtenfalls kann die quellende Wirkung des Lösungsmittels
durch einen Weichmacher, der für den zu verklebenden Kunststoff geeignet ist, unterstützt werden.
Eine vorzugsweise Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, den Alkalisilikatlösungen zur Stabilisierung wasserlösliche mono- oder polyquartäre organische Ammoniumbasen oder -salze zuzusetzen.
Die wasserlöslichen quartären Stickstoffverbindungen müssen am Stickstoffatom mindestens eine nicht
durch Hydroxylgruppen substituierten Alkylrest besit- is
zen. Die übrigen 3 Gruppen, die am Stickstoffatom gebunden sind, können aus Alkyl- oder Alkanolresten
bestehen und gleich oder verschieden ε sin. Diese Alkyl-
oder Alkuiolreste können gradkettig oder verzweigt
und die Kohlenstoffkette durch Heteroatome, wie Sauerstoff oder Stickstoff unterbrochen sein. Weiterhin
können zwei Gruppen am Stickstoff ringförmig verbunden sein. Die Gesamtzahl der Kohelnstoffatome
der quartären Stickstoffverbindungen kann in weiten Grenzen schwanken und ist dadurch begrenzt, daß die
Verbindungen noch wasserlöslich sein müssen. Bei quartären Stickstoffverbindungen mit einem langkettigen Rest kann dieser bis zu etwa 18 C-Atomen besitzen.
Sind mehr als ein langkettiger Rest an das quartäre
Stickstoffatom gebunden, so ist die Kettenlänge im allgemeinen auf 12 C-Atome begrenzt Die erfindungsgemäßen quartären Stickstoffverbindungen können ein
oder mehrere quartäre Stickstoffatome besitzen, und es können auch Gemische verschiedener quartärer Stickstoffverbindungen eingesetzt werden.
Es können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten quartären Stickstoffverbindungen verwendet werden.
[N(CH3)JOH
[N(C2Hs)4]OH
[N(C6H13)JOH
[(CHj)2N(C10H21)JOH
[(C Ha)3N(C12H25)IO H
[(CH3)N(C2H4OH)3]OH
[(C2H5)JN(C2H4OH)2]OH
CH3 CH3
I I I I
CH3 CH3 CH3 CH3
(OH)2
CH3
(CH3)3N —(CH2J2N- (CH2)J-
CH,
CH3
CH3
CH3
(OH)3
— N—(CH2I10-N—(CH2),2—
CH3 CH3
CH3
C6H13-N-(C2H4O)5-H OH
CH3
"(CH3)3N—(CH2)2—N-(C H2)2N(C H3),
CH3
(OH)2n η = 20-100
(OH)2
CH2-CH2 CH3
O N
CH2—CH2 Ci2H2
OH
Anstelle der aufgeführten Hydroxide können auch deren wasserlösliche Salze, vorzugsweise die Chloride,
Sulfate und Nitrate eingesetzt werden. Bevorzugt werden solche quartären Stickstoffverbindungen verwendet,
die vier Alkylgruppen am Stickstoff gebunden enthalten. Besonders wirksam haben sich die mono-
und/oder polyquaitären Stickstofi'verbindungen mit
kurzen Alkylketten von 1 bis 4 C-Atomen am Stickstoff erwiesen. Die quartären Ammoniumverbindungen werden
den erfindungsgemäßen Mitteln in Mengen von 0,2—5 G«w.-%, bezogen auf die Alkalisilikatlösung,
zugegeben.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mittel ist es zweckmäßig, zunächst die hydrophoben feinverteilten
adsorptionsfähigen Stoffe mit dem Lösungsmittel zu veimischen. Anschließend werden die übrigen organischen
Bestandteile, wie Emulgatoren, Weichmacher, hinzugefügt Dieses Gemisch wird nach Zusatz der
Alkalisilikatlösung zu einer stabilen Suspension homogenisiert Es ist dabei vorteilhaft, wenn dir Alkalisilikatlösung
zuvor die stabilisierenden Zusätze in Form von quartären Ammoniumverbindungen hinzugefügt wurden.
Damit die Klebstellen möglichst rasch wasserfest werden, können den Dispersionen kurz vor der
Verwendung an sich bekannte Mittel zur Beschleunigung des Aushärtens der Alkalisilikatkleber zugegeben
werden. Hierzu geeignete Härter sind beispielsweise Natriumsilicofluorid, Zinkoxid, Kieselsäurebutylester,
Butylacetat und Malonsäurediäthylester. Die verwendete Härtemenge beträgt 2 bis 10 Gew.-% der
eingesetzten Alkalisilikatlösung.
Das Verkleben der Kunststoffe mit den porösen Materialien erfolgt in bekannter Weise, indem die
Dispersion auf mindestens eine der zu verklebenden Fläche aufgetragen wird.
Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mittel hergestellten Verklebungen zwischen Kunststoff und porösen
Materialien sind schwer entflammbar und flammhemmend. Die Festigkeit der Verklebungen ist so groß, daß
bei Belastungsversuchen eher das Material reißt als die Klebfuge. Sie entspricht somit der Festigkeit von
Verklebungen, die mit bekannten Wasserglaskleb'ern z. B. zwischen Holz und Papier oder Holz und Textilien
hergestellt wurden. Im übrigen haben Verklebungen, die mit derartigen Klebmitteln auf Alkalisilikatbasis ausgeführt
wurden, den Vorteil, daß sie wasserbeständig sind.
In der BE-PS 5 43 231 wird ein Klebemittel beschrieben, das neben Natriumsilikat Talkum, Glimmer,
Tricresylphosphat Triphenylphosphat und Tetrachlorethan enthält. Die hier enthaltenen Füllstoffe —
Talkum und Glimmer — sind jedoch nicht hydrophobiert. Dementsprechend resultieren bei einer Verklebung
von Kunststoff, beispielsweise Polyvinylchlorid-Platten, mit porösen Materialien, beispielsweise keramischen
Platten, mit Hilfe derartiger Mittel wesentlich geringere Zugscherfestigkeiten als bei einer solchen
Verklebung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mittel.
Bei den Mengenangaben in den nachstehenden Beispielen handelt es sich, soweit nicht anders
angegeben, i>m Gew.-%.
165 g Neu'Wger Kieselerde wurden mit einer Lösung
von 10 g n-E'ikosanol in 150 ml Benzin (Sdp. 40-60°C)
verrührt und das Öenzin abgedampft. Die mit n-Eikosanol
imprägnierte Kieselkreide wurde anschließend auf 180-200°Cerhitz;t. Das Erhaltene hydrophobe Produkt
wurde mit 211 g Toluol verrührt. Nach Zugabe von 8 g
Türkischrotöl und 16 g Natron wasserglas von 40—42°
B6 mit 29,0% SiO2 und 8,73% Na2O wurde das Gemisch
mit Hilfe eines Intensivrührers zu einer stabilen Suspension homogenisiert Durch Einbringen dieser
Suspension in 1600 g Wasserglas von 40—42° Be wurde ein Bindemittel mit sehr gutem Klebevermögen für
Papier und Pappe auf Hartpolystyrol erhalten.
50 g Kieselerde, hydrophobiert wie in Beispiel 1. wurden mit einem Gemisch aus 90 g Cyclohexanon und
90 g Methylisobuthylketon verrührt Weiterhin wurden 500 g Natronwasserglas von 40-42° Be mit 29,0% SiO2
und 8,73% Na2O und 250 g wäßrige Dispersion eines Styrol-Butadien-Mischpolymerisates (ungefähr 45
Gew.-% Feststoffgehalt) zugegeben und anschließend homogenisiert Dem Klebmittel wurde unmittelbar vor
der Verwendung 2 g Kieselsäurebutylester pro 100 g Dispersion als Härter zugegeben. Es war u. a. geeignet
zum Verleben von Glasfasergeweben mit Hartpolystyrol- oder Hartpolyvinylchloridplatten.
100 kg Kieselkreide, hydrophobiert wie in Beispiel 1, wurden mit 300 g einer 20%igen Lösung von Cumaronharz
in Toluol verrührt. Nach Zugabe von 20 g Türkischrotöl, 65 g einer 20%igen wäßrigen Lösung von
Tetraäthylammoniumhydroxid als Stabilisator, 200 g
jo Phthalsäuredimethylester sowie 800 g Natronwasserglaslösung
von 28-30° Be mit 22,1% SiO2 und 533%
Na2O wurde mit einem Intensivrührer homogenisiert Die erhaltene stabile Suspension besaß ein gutes
Klebevermögen für Textilien und Papier auf Polyvij nylchlorid und Polyäthylen.
Anstelle von Kieselkreide kann in der oben beschriebenen Bindemitteldispersion dieselbe Menge
Talcum oder Aluminiumoxid verwendet werden. Mit Alkylchlorsilanen nach bekannten Verfahren hydrophobierte
gefällte Kieselsäure ist ebenfalls als adsorptionsfähiger Stoff geeignet
30 g pulverförmiges Styrolpolymerisat wurden mit 4ri 300 g Cyclohexanon verrührt. Nach Zugabe von 1500 g
Natronwasserglas von 58-60° Be mit 36,4% SiG2 und
17,9% Na2O wurde homogenisiert Vor der Verwendung wurden dieser Dispersion 75 g Kieselsäurebutylester
als Härter zugegeben. Das Klebmittel war zum V) Verkleben von Papier und Pappe mit Polyvinylchlorid
und Polystyrol geeignet
240 g Polyvinylchloridpulver und 540 g wie in Beispiel 1 hydrophobierte Kieselkreide wurden mit 300 g
Cyclohexanon gemischt. Nach Zugabe von 600 g Wasserglas von 40-42°Βέ mit 29,0% SiO2 und 8,75%
Na2O sowie 240 g wäßriger Dispersion eines Styrol-Butadien-Mischpolymerisates
mit einem Feststoffgehalt wi von etwa 45% und 10 g Natriumsilicofluorid als Härter
wurde das Gemisch durch intensives Rühren homogenisiert. Das erhaltene Bindemittel war u. a. geeignet zum
Verkleben von Polyvinylchloridrohrmuffen in Betonsteinen.
270 g Kieselkreide, hydrophobiert wie in Beispiel 1, und 120 g pulverförmiges Polyvinylchlorid wurden mit
einer Lösung von 38 g Polystyrol in 152 g Xylol vermischt. Nach Zugabe von 300 g Lithiumwasserglas
mit 20,0% SiO2 und 3,05% Li2O und 120 g wäßrige
Dispersion eines Styrol-Butadien-Mischpolymerisates (ungefähr 45 Gew.-% Feststoffgehalt) wurde das
Gemisch zu einer homogenen, viskosen Paste verrührt, die u. a. zum Verkleben von Stoffbahnen mit Polystyrolplatten geeignet war.
Ein Gemisch aus 648 g Natronwasserglas von 28-300Be mit 22,1% SiO2 und 5,83% Na2O, 143,5g
20%iger wäßriger Tetraäthylammoniumhydroxidlösung, 87,5 g kolloidaler Kieselsäure und 120 g Wasser
wurde so lange erhitzt, bis eine klare Lösung entstanden war.
650 g dieser Natriumsilikatlösung wurden mit einer Mischung aus 70 g Styrolpolymerisat, 140 g Kieselkreide,
hydrophobiert wie in Beispiel 1, und 140 g Cyclohexanon zu einer homogenen Dispersion verrührt.
Das Klebemittel eignete sich zum Verkleben von Papier mit Hartpolystyrol, Hartpolyvinylchlorid und ähnlichem.
Claims (4)
1. Mittel zum Verkleben von Gegenständen aus Kunststoff mit porösen Materialien, bestehend aus
einer Emulsion aus einer wäßrigen Alkalisilikatlösung, organischen, mit Wasser nicht mischbaren
Lösungsmitteln und darin dispergierten, feinverteilten,
adsorptionsfähigen Stoffen sowie weiteren Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierten, feinverteilten, adsorptionsfähigen
Stoffe hydrophob sind, in Mengen von 1 bis 45 Gew.-% enthalten sind und bestehen aus
a) in den eingesetzten organischen Lösungsmitteln unlöslichen Kunststoffen
und/oder
b) hydrophobierten Stoffen, ausgewählt aus gefällter
Kieselsäure, Kieselkreide, Kieselgur, Talkum, Erdalkalimetallsilikaten, Aluminiumsilikaten,
Perlit, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Erdalkalimetallcarbonaten und Aktivkohle.
2. Mittel gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz an Emulgatoren.
3. Mittel gemäß Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Zusatz an Kunststoffen, die in
organischen, nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln lös'iich sind.
4. Mittel gemäß Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz an wasserlöslichen quartären
organischen Ammoniumbasen oder -salzen, die am quartären Stickstoffatom mindestens eine hydroxylgruppenfreie
Alkylgruppe besitzen.
Applications Claiming Priority (1)
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DE19925412A1 (de) * | 1999-06-02 | 2000-12-07 | Murjahn Amphibolin Werke | Silikatgebundene Materialien wie Beschichtungs-, Form-, Klebe- und Spachtelmaterial, Bindemittel und Verfahren zu deren Herstellung |
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1969
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Also Published As
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