DE19953390A1 - Wässriger Dispersionsklebstoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft wässrige Dispersionsklebstoffe, die als Hauptbestandteile Wasser, Polyvinylacetat in homo-, co- oder terpolymerer Form und hydrotrope Substanzen sowie ggf. weitere Zusätze aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft wäßrige Dispersionsklebstoffe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Dispersionsklebstoffe auf der Basis von Polyvinylacetat zum Verleimen von Minen in Stifthölzern sind prinzipiell bekannt.

Diese Klebstoffe sind Dispersionen aus Polyvinylacetat in homo-, co- und terpolymerer Form. Die Polyvinylacetat Dispersionen können auch Weichmacher enthalten, was zu sogenannten äußerlich weichgemachten Dispersionen führt. Bei den co- und terpolymeren Polyvinylacetat Dispersionen handelt es sich meist um Polymere aus Polyvinylacetat, Ethylen, Vinylaurat, Acrylsäureester oder aus Mischungen dieser.

So beschreibt DE-AS 12 30 329 ein Verfahren zum Einkleben von Minen mit einem stark wasserverdünnten dispersen Kunstoffleim, wie beispielsweise einem handelsüblichen Polyvinylacetat-Leim, der im Verhältnis mit Wasser mit 1 : 10 verdünnt ist.

Diese niedrig viskosen Klebstoff-Systeme weisen aufgrund eines niedrigen Festkörperanteils zwangsläufig hohe Wassergehalte auf.

Dieser hohe Wassergehalt verzögert nicht nur die Abbindezeiten, sondern führt auch zu einem unerwünschten Wassereintrag in die zu verklebenden Werkstoffe, wie beispielsweise die Minen- und Holzoberflächen bei der Stiftherstellung.

Der Wassereintrag, bezeichnet als Dispersionswasser, führt bei den Minen, z. B. bei Aquarellminen, zu teilweise irreversiblen Schädigungen.

Bei den Holzoberflächen führt das eindringende Dispersionswasser zu unerwünschten Quellungen bzw. Verwerfungen, sowie zu rauhen Oberflächen.

Bislang wurde versucht, diese Probleme durch Nachtrocknungsmaßnahmen und/oder Aufbringung eines Oberflächenschutzes, wie dem Glasieren von Minenoberflächen zu lösen, was jedoch wiederum mindestens einen zusätzlichen Arbeitsschritt bedeutet.

Diese oben genannten Nachteile treffen auch auf die DE-PS 28 45 078 zu. Diese Schrift beschreibt die Verklebung einer emulgatorhaltigen Mine im Mantel eines Schreibstiftes. Die Klebeverbindung resultiert hier aus einem Reaktionsprodukt des Emulgators mit einem Copolymer aus Methylvinyläther und Maleinsäureanhydrid. Der hohe Wasseranteil der wäßrigen Lösung des Copolimerisates führt zu Dispersionswasserschäden und Quellungen am Holz.

Allgemein gilt, daß die Viskositäten der Dispersionskleber unter anderem von dem Feststoffgehalten abhängen. Mit steigendem Festkörpergehalt steigt die Viskosität, wodurch sich bei der Klebstoffverarbeitung die präzise Mengendosierung mit den herkömmlichen Auftragssystemen, wie sie in der modernen Stiftherstellung unabdingbar sind, erschwert. Um diese Problematik zu entschärfen, wurden die Klebstoffe stark mit Wasser verdünnt.

Weiter beschreibt die DE-AS 19 53 985 ein Verfahren zur Brettchenverleimung in der Bleistiftherstellung. Hier wird ein Dispersionsklebstoff lediglich auf den Grund der Brettchennuten aufgebracht, während auf die Stege zwischen den Nuten ein Schmelzkleber in Strangform aufgetragen wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß zur Brettchenverleimung eine Kombination aus Polyvinylacetat- /Dispersions- und Schmelzkleber, also zwei Klebstoff-Systeme erforderlich sind, um die Brettchenhälften miteinander und die Mine in den Brettchen zu verkleben.

DE-AS 12 30 330 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer innigen Leimverbindung zwischen einer gebrannten Schreib- oder Zeichenmine mit einer Stifthülle. Da die gebrannten Minen nach dem Brennvorgang mit einer Fettlösung imprägniert werden, muß zum Erreichen einer festen Klebeverbindung zwischen Mine und Brettchen die Minenoberfläche entfettet werden.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß das Entfetten sehr aufwendig und umständlich ist und damit die Stiftherstellung verteuert.

Weiter sind wäßrige Dispersionsklebstoffe bekannt, welche zur Stabilisierung bestimmte Mengen an Schutzkolloiden, wie Polyvinylalkohole, Cellulosederivate und/oder Emulgatoren enthalten. Doch erfüllen derartige Klebstoffe aufgrund der geforderten niedrigen Viskosität nicht alle Anforderungen an die geforderte Lagerstabilität. Insbesondere wird keine entscheidende Verbesserung der Adhäsion zu hydrophoben Oberflächen erreicht, da zwar Emulgatoren und/oder andere oberflächenaktive Mittel die Benetzung hydrophober Oberflächen erleichtern, doch die zum Aufbau einer optimalen Klebeverbindung notwendigen Adhäsionskräfte werden durch die emulgierende Wirkungen herabgesetzt.

In diesem Zusammenhang wirkt sich die mangelhafte Wasserfestigkeit der Klebeverbindung besonders nachteilig aus.

Ein alternativer Klebstoff bei der Mineneinleimung wird in der DE-PS 33 30 119 beschrieben. Der Klebstoff, ein in seinem ausgehärteten Zustand elastischer Zweikomponentenklebstoff, zu dessen Aushärtung keine Hitzeeinwirkung erforderlich ist, enthält neben anderen Bestandteilen auch Polyurethan.

Nachteilig ist es hierbei, daß Polyurethankleber sehr teuer sind.

Es besteht daher die Aufgabe, einen wäßrigen Dispersionsklebstoff der genannten Art, insbesondere für die Schreibstiftherstellung, ohne die genannten Nachteile zu schaffen, der bei gleichzeitig hohem Feststoffanteil eine niedrige Viskosität aufweist. Weiter ist es Aufgabe, daß der erfindungsgemäße Klebstoff neben einer kurzen Abbindezeit, eine hohe Lagerstabilität und eine hohe Adhäsionkraft bei schwer zu verklebenden Oberflächen aufweist.

In der Schreibstiftherstellung sollen mit dem erfindungsgemäßen Klebstoff sowohl die Brettchenhälften untereinander als auch die Minen in den Brettchen sicher und dauerhaft verklebt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 umfaßten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden von den weiteren Ansprüchen umfaßt.

Zur Lösung der Aufgabe wurden dem wäßrigen Dispersionsklebstoff hydrotrope Substanzen als Löslichkeitsvermittler zugegeben.

Unter hydrotropen Substanzen, die in den erfindungsgemäßen Klebstoffen zur Anwendung gelangen, sind solche zu verstehen, die befähigt sind, die Dispersion der in Wasser unlöslichen bis schwer löslichen Polymerteilchen in eine stabile entkoagulierte Form überzuführen, ohne daß hierbei eine chemische Reaktion zwischen den Polymerteilchen und den hydrotropen Substanzen stattfindet.

Beispiele für hydrotrope Substanzen, die diese Eigenschaften oder Fähigkeiten aufweisen, können genannt werden: Natriumcapronat, Natriumbenzoat, Natrium-p-methylbenzoat, Natriumbenzolsulfonat, Natrium-p-toluolsulfonat, Natriumphenylacetat, Natrium-3-phenylpropionat, Natriumlaurinat, N-benzylsulfanilsaures Natrium.

Als besonders vorteilhaft haben sich in diesem Zusammenhang stickstoffhaltige Verbindungen erwiesen, wie Harnstoff und seine Derivate. Beispiele hierfür sind Dimethylharnstoff oder Guanidinchlorid, Triäthanolamin, Diäthanolamin, Formamid, Dimethylformamid.

Weitere vorteilhafte hydrotrope Substanzen sind Säureamide, wie Acetamid und Propionamid und deren Derivate, N- methylacetamid sowie Aminocapronsäurelactam.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Rezepturbeispiele des erfindungsgemäßen Klebstoffes näher erläutert werden.

Beispiel 1 Rahmenbeispiel

Wasser	30-50 Gew.-%
Polyvinylacetat	30-55 Gew.-%
hydrotrope Substanz	5-20 Gew.-%

Beispiel 2 Rezepturbeispiel

Wasser	43,5 Gew.-%
Polyvinylacetat	43,5 Gew.-%
Harnstoff	13,0 Gew.-%

Der Feststoffgehalt, dieser Klebstoffe liegt im Rahmenbeispiel damit bei 35-75 Gew.-% und im Beispiel 2 bei 56,5 Gew.-%.

Die erfindungsgemäßen Klebstoffe können, wie in den nachfolgenden Herstellungsbeispielen beschrieben, hergestellt werden.

Herstellungsbeispiel 1

Zu einer 50 gew.-%igen wäßrigen Polyvinylacetat Homopolimerisat Dispersion mit einer Anfangsviskosität von 20 000 mPa.s werden unter Rühren 15 Gew.-% kristalliner Harnstoff als hydrotrope Substanz zugesetzt. Die Viskosität sinkt dabei erfindungsgemäß deutlich ab und erreicht nach Erwärmung auf 20°C eine Viskosität von 5000 mPa.s. Der Feststoffanteil beträgt in diesem Beispiel 56,2 Gew.-%.

Herstellungsbeispiel 2

Zu einer 60 gew.-%igen wäßrigen Ethylenvinylacetat Copolymerisat Dispersion mit einer Anfangsviskosität von 40 000 mPa.s werden gemäß Beispiel 1 10 Gew.-% kristalliner Harnstoff als Löslichkeitsvermitteler zugesetzt. Als Endviskosität stellt sich 3300 mPa.s ein. Der Feststoffanteil beträgt hierbei 63,6 Gew.-%.

Herstellungsbeispiel 3

Gemäß Beispiel 1 werden zu einer 45 gew.-%igen wäßrigen Dispersion aus Polyvinylacetat Homopolymerisat mit einer Anfangsviskosität von 15 000 mPa.s 8,0 Gew.-% kristalliner Harnstoff und 2,0 Gew.-% Natriumbenzolsulfonat zugesetzt. Die sich am Ende einstellende Viskosität beträgt 2400 mPa.s bei einem Feststoffanteil von 50 Gew.-%.

Die Endviskosität, welche sich bei dem erfindungsgemäßen Klebstoff einstellt, liegt zwischen 800 und 6000 mPa.s.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der wäßrige Dispersionsklebstoff, der als Hauptbestandteile Wasser und Polyvinylacetat in homo-, co- oder terpolymerer Form aufweist, sowie ggf. weitere Zusätze, als eine weitere Komponente hydrotrope Substanzen enthält, die als Löslichkeitsvermittler wirken. Hydrotrope Substanzen können Salze sein, die vorzugsweise aus den Gruppen Natriumcapronat, Natriumbenzoat, Natrium-p-methylbenzoat, Natriumbenzolsulfonat, Natrium-p-toluolsulfonat, Natriumphenylacetat, Natrium-3-phenylpropionat, Natriumlaurinat und N-benzylsulfanilsaures Natrium ausgewählt sind.

Desweiteren können als hydrotrope Substanzen Harnstoff und/oder Harnstoffderivate eingesetzt werden, wie beispielsweise Dimethylharnstoff und/oder ein Guanidinchlorid.

Weitere hydrotrope Substanzen sind Triäthanolamin, Diäthanolamin, Formamid und/oder Dimethylformamid. Auch Säureamide, die aus den Gruppen Acetamid und/oder Propionamid und deren Derivate, insbesondere N- methylacetamid sowie Aminocapronsäurelactam ausgewählt sind, sind hydrotrope Substanzen.

Der Gehalt an den genannten hydrotropen Substanzen liegt zwischen 5 und 20 Gew.-% des wäßrigen Dispersionsklebstoff. Die Viskosität des Klebstoffes vor dessen Verarbeitung liegt bei Raumtemperatur in einem Bereich von 800 bis 6000 mPa.s und der Feststoffgehalt insgesamt in einem Bereich von 35 bis 75 Gew.-% liegt.

Verwendung findet der Klebstoff als Verbindungsmittel beim Einleimen von Minen für Schreib-, Zeichen- oder Malstifte in deren Schäfte oder Gehäuse.

Ebenso wird der Klebstoff als Verbindungsmittel zum Verleimen von Gehäuseteilen wie Brettchenhälften oder sonstige Schaftteilen von Schreib-, Zeichen- oder Malgeräten untereinander eingesetzt.

Besonders vorteilhaft bei der Verwendung des Klebstoffes ist es, wenn er sowohl als Verbindungsmittel zum Einleimen von Minen für Schreib-, Zeichen- oder Malstifte in deren Schäfte oder Gehäuse, als auch zum Verleimen von deren Gehäuseteile, wie Brettchenhälften oder sonstige Schaftteilen untereinander eingesetzt wird.

Claims (13)

1. Wässriger Dispersionsklebstoff, der als Hauptbestandteile Wasser und Polyvinylacetat in homo-, co- oder terpolymerer Form aufweist, sowie ggf. weitere Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß er hydrotrope Substanzen enthält.

2. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrotropen Substanzen als Löslichkeitsvermittler wirken.

3. Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrotropen Substanzen Salze sind, die vorzugsweise aus den Gruppen Natriumcapronat, Natriumbenzoat, Natrium-p-methylbenzoat, Natriumbenzolsulfonat, Natrium-p-toluolsulfonat, Natriumphenylacetat, Natrium-3-phenylpropionat, Natriumlaurinat und N-benzylsulfanilsaures Natrium ausgewählt sind.

4. Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrotropen Substanzen Harnstoff und/oder Harnstoffderivate sind.

5. Klebstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrotropen Substanzen Dimethylharnstoff und/oder ein Guanidinchlorid sind.

6. Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrotropen Substanzen Triäthanolamin, Diäthanolamin, Formamid und/oder Dimethylformamid sind.

7. Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrotropen Substanzen Säureamide sind, die aus den Gruppen Acetamid und/oder Propionamid und deren Derivate, insbesondere N-methylacetamid sowie Aminocapronsäurelactam ausgewählt sind.

8. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an hydrotropen Substanzen zwischen 5 und 20 Gew.-% liegt.

9. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Klebstoffes vor dessen Verarbeitung bei Raumtemperatur in einem Bereich von 800 bis 6000 mPa.s liegt.

10. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt insgesamt in einem Bereich von 35 bis 75 Gew.-% liegt.

11. Verwendung eines Klebstoffes nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, als Verbindungsmittel zum Einleimen von Minen für Schreib-, Zeichen- oder Malstifte in deren Schäfte oder Gehäuse.

12. Verwendung eines Klebstoffes nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, als Verbindungsmittel zum Verleimen von Gehäuseteilen wie Brettchenhälften oder sonstige Schaftteilen von Schreib-, Zeichen- oder Mal­ geräten untereinander.

13. Verwendung eines Klebstoffes nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, sowohl als Verbindungsmittel zum Einleimen von Minen für Schreib-, Zeichen- oder Malstifte in deren Schäfte oder Gehäuse, als auch zum Verleimen von deren Gehäuseteile, wie Brettchenhälften oder sonstige Schaftteilen untereinander.