DE2158604A1 - Einkomponenten-polyvinylacetat-leim oder -beschichtungsmittel - Google Patents

Description

• Einkomponenten-Polyvinylacetat-Leim oder Beschichtungsmittel Die Herstellung von Kunstharzdispersionen, die zu einem.
• weitgehend wasserbeständigen Film mit geringer Quellbarkeit und geringer Wasseraufnahme auftrocknen, ist bereits bekannt; Filme von guter Wasserbeständigkeit ergeben Produkte auf der Basis von Kondensationsharzen, wie z.B. Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Phenol und Resorcin. Letztere -haben-jedoch den Nachteil, daß sie in-nicht modifizierter Form zu sehr spröden Filmen auftrocknen.
• Leime auf der Basis von herkömmlichen Polyvinylacetat-Dispersionen, die den letztgenannten Nachteil nicht aufweisen, haben andererseits für eine Reihe von iwendungsgebieten, z.B. bei der Holzverleimung, wie sie im Fensterbau und ähnlichen Änwendungsgebieten- vorkommt, keine genügende Wasser beständigkeit.
• Die anwendungstechnischen Nachteile dieser Leime hat man bisher dadurch zu beseitigen versucht, daß man die Polyvinylacetat-Dispersionsleime mit einem Härter abmischt, der vor der Verarbeitung zugegeben wird und den Leimen eine vorübergehende oder dauernde verbesserte Wasserbeständigkeit verleiht. Diese Maßnahme wiederum hat den Nachteil, daß die Mischung des Leimes mit Härter nur eine Topfzeit von einigen Stunden bis einigen Tagen hat.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Einkomponenten-Polyvinylacetat-Leimes oder -beschichtungsmittels, das für alle Anwendungsgebiete besonders geeignet ist, wo es auf die weitgehende Wasserbeständigkeit der-mittels der Dispersion geschaffenen Verbindung oder Beschichtung ankommt und deren mechanische Eigenschaften im nassen Zustand sich deutlich von den mit konventionellen Polyvinylacetat--Dispersionen erreichbaren Werten unterscheiden. Dieses Einkomponenten-Polyvinylacetatleim oder -beschichtungsmittel soll gegenüber den Zweikomponenten Polyvinyiacetat-LCiifl'en auf Dispersionsbasis hinsichtlich der Witterungsbeständigkeit und der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit zumindest ebenbürtig sein oder sogar verbesserte Eigenschaften aufweisen.
• Gegenstand der Erfindung ist ein EinIomponenten-Polyvinylacetat-Leim oder -beschichtungsmittel, daß folgende Bestandteile in Form einer Dispersion umfaßt: etwa 30 - 48 Gew.-% monomeres Vinylacetat etwa 0 - 50 Gew.-% (bezogen auf die Menge des eingesetzten Vinylacetats) eines oder mehrerer Como@omeren, die sich mit Vinylacetat mischpolymerisieren lassen etwa 0, 5 - 3 Gew.-% eines Schutzkolloides ulld/oder eines Emulgators etwa 50 Gew.-% Wasser als Dispersionsmedium Falls überhaupt ein oder mehrere Comonomere verwendet werden, so erfolgt die Verwendung vorzugsweise in einer Menge von etwa -4 bis 50, insbesondere etwa 8 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Menge des gleichzeitig verwendeten Vinylacetats.
• Zu Comonomeren, die mit dem eingesetzten Vinylacetat mischpolymerisiert werden, zählen beispielsweise Acrylsäureester, Methacrylsäureester (vorzugsweise jeweils mit 1 bis 8 C-Atomen in der Alkoholkomponente), Acrylamide, Methyacrylamide, Vinylpropionate, Vinylidenchloride, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Versaticsäure und deren niedere Ester, Itaconsäure und deren niedere Ester und Vinyläther (vorzugsweise mit 1 bis 16 C-Atomen).
• -Die verwendeten Comonomeren können auch reaktive Gruppen, die einer Vernetzungsreaktion zugängig sind, enthalten, z B.
• Hydroxylgruppen aufweisen, wie beispielsweise Methylolacrylamid, 2-Hydroxy-propyl-methacrylat, oder CN-Gruppen, wie .3. Acrylnitril.
• Zweckmäßig werden die Schutzkolloide in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Gew.-% , bezogen auf die Gesamtdispersion, verwendet, vorzugsweise verwendet man etwa 2 bis 2,2 Gew.-\<-' an Schutzkolloiden. Zu Schutzkollofden, wie sie erfindungsmäßig eingesetz-t werden können, zählen beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrro lidon, Hydroxyäthylzellulose, Folvvinyläther und Salze der Acryl- oder Methacrylsäure, vorzugsweise deren Alkalisalze.
• Die eingesetzten Emulgatoren können nonionische, anionische oder kationiscne Emulgatoren verschiedener chemischer Zusammensetzung sein, wobei deren HLB-Wert * eine Mischpolymerisation der eingesetzten Monomeren erlaubt. Der CMC-Wert * (kritische Mizellenkonzentration) soll möglichst niedrig liegen, damit mit einer geringen Emulgatorenmenge gearbeitet werden kann.
• Derartige Emulgatoren sind einem Fachmenn bekahnt.
• Gegebenenfalls können den erfindungsgemäßen Dispersionen an sich bekannte Polymeri s ationskatalys ato ren zugegeben werden.
• Als Katalysatoren kommen oxydierende oder reduzierende Substanzen, wie beispielsweise Eisen-II-sulfat, Chrom-II-sulfat, Kaliumpersulfat und Ammoniumpersulfat, Wasserstoffperoxyd und dergl. in Frage. Dabei kann ein Oxydationsrnittel für sich allein oder in Kombination mit einem Reduktionsmittel als Redox-Katalysatorsystem eingesetzt werden. Durch die Verwendung geeigneter Katalysatoren kann die Wasserbeständigkeit des hergestellten Klebemittels noch weiter verbessert werden.
• Die Herstellung der erfindungsgemäf3en Dispersion erfolgt nach an sich bekannten Verfahren der Disyersionspol3iTnerisation. t *Chemie, Physik und Technologie der Kunststoffe in Einzeldarstellungen Band 13 - Dispersionen synthetischer Mochpolymerer Teil I, Eigenschaften, Herstellun@ und Prüfung von Friedrich Hölscker, 1969 (Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, Rew York) Die an sich bereits außerordentlich gute Feuchtigkeitsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Polyvinylacetat-Leims kann insbesondere für spezielle Anwendungsgebiete noch weiter verbesser-t werden. So können zur Herstellung der Dispersion außer den oben genannten Bestandteilen noch etwa 0,5 bis 5 Gew.-% kristallwasserhaltiges Aluminiumchlorid (Al2O3 # 6H2O) hinzugefügt werden, insbesondere wenn der Leim zur Verleimung von Holz verwendet werden soll.
• Bei der Hers-tellung von Papierleimen wird vorzugsweise zusätzlich ein für diese Anwendung üblicher Weichmacher, wie z.B.
• Dibutylphthalat, vorzugsweise in einer Menge von etwa 3 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das vorliegende Harz, verwendet.
• Ferner ist es zweckmäßig, wenn ein hochsiedendes Lösungsmittel, vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,5 bis 5,0 Gew.-%, zur besseren Verfilmung der einzelnen Kunstharzdispersionsteilchen neben den anderen Bestandteilen verwendet wird. Dadurch kann die offene Zeit des Klebstoffilms geregelt werden, ohne daß die Wasserbeständigkeit des Leimes-bzw. Beschichtungsmittels beeinträchtigt wird.
• Die hergestellten Dispersionen können überall dort verwendet werden, wo bei Verleimungen und Beschichtungen eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit und/oder eine gute Adhäsionseigenschaft im nassen Zustand erforderlich sind. Beispiele für Anwendungszwecke, bei denen der Gegenstand der vorliegenden Erfindung mit einem beträchtlichen technischen Fortschritt eingesetzt werden kann, sind EolzverleimunQ, Panier- und Kartonverleimung, Herstellun- von Parkettleimen, Fliesenklebern und dergl., Papierherstellung und Papierbeschichtung, Appreturen für Textilien und sonstige synthetische oder mineralische Fasern und Gewebe, Industrielle Beschichtun-en, beispielsweise bei der Teppichherstellung und Tapetenherstellung, Zusatz- und Bindemittel für Formkörper und Faserstöffe und dergl.
• Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäßen Elebe- bzw. Beschichtungsmittel überraschenderweise eine hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen.
• Man erhält z.B. bei der Schäftverleimung von Kiefernholz nacl DIN 53253 und bei der Prüfung im Zugversuch nach der Lagerungsfolge DIN 68705 Blatt 1 entsprechend AW 100, eine Festigkeit durchschnittlich von 30 kp bis 50 kp.
• Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
• Beispiel 1 Aus den folgenden Bestandteilen wurde eine Polyvinylacetatdispersion in nachfolgend beschriebener Weise hergestellt.
• 1. 2 Gew.-Teile eines Polyvinylalkohols (Denka-Polyviol EP 130) 6 Gew.-Teile Versatic-Säure (Veova 10) 42 Gew.-Teile Vinylacetat 0,2 Gew.-Teile Ka#iumpersulfat 0,2 Gew.-Teile Natriumbicarbonat 50 Gew.-Teile Wasser In der rezeptmäßig vorgeschriebenen kalten Wassermenge werden unter Rühren die zwei Teile Polyvinylalkohol zugegeben. Anschließend wird das Reaktionsgefäß auf ca. 80°C aufgeheizt, damit der angequollene Polyvinylalkohol vollkommen in Lösung geht. Die beiden Monomeren werden in einem separaten Gefäß gemischt. Nachdem man die wässrige Lösung auf eine Temperat zwischen 75 und bO0C eingestellt hat, gibt man das Kaliumpersulfat als Katalysator und die gleiche Menge Natriumbicarbonat zur winstellung des pH-iertes zu. Nun läßt man das Gemisch der Monomeren kontinuierlich anfänglich langsam ur.a später mit steigender Geschwindigkeit in die Schutzkolloidlösung einlaufen, so daß die Gesamtmenge in ca. 3 Stunden zugeführt ist. Anschließend wird zur Beseitigung des Restmonomeren nochmals die halbe Menge des zuvor erwähnten Katalysators zugegeben, wobei die Temperatur noch auf ca. 85 bi 90°C steigt. Sobald die Temperatur ihren ilöhepunkt erreicht hat und wieder um einige Grad gefallen ist, kann man mitte Vakuum oder durch Öffnung des Mannloches den letzten Rest des Monomeren entfernen und mit der Kühlung der Dispersion beginnen.
• Es wurden ein Leim- bzw. Beschichtungsmittel mit einer ausgezeichneten Feuchtigkeitsbeständigkeit erhalten.
• Beispiel 2 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch die folgenden Bestandteile zur Herstellung der Dispersion verwendet wurden: 2 Gew.-Teile eines nur heißwasserlöslichen Polyvinylalkohols (fast 100 SÓig hydrolysierter Polyvinylalkoho 1) 8 Gew.-Teile Versatic-Säure 40 Gew.-Teile Vinylacetat 0,2 Gew.-Teile Kaliumpersulfat 0,2 Gew.-Teile Natriumbicarbonat 50 Gew.-Teile Wasser Die erhaltene Polyvinylacetatdispersion zeigte als Leim-bzw. Beschichtungsmittel ähnlich gute Eigenschaften wie die von Beispiel 1.
• Beispiel 3 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 2 Gew.-Teile Vinylacetat durch die gleiche Menge an Acrylamid ersetzt erden.
• Die erhaltene Polyvinylacetatidispersion zeigte als Leim-bzw. Beschichtungsmittel ähnlich gute Eigenschaften wie die von Beispiel 1.
• Beispiel 4 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 1,5 Gew.-Teile des-eingesetzten Vinylacetats durch die gleiche Menge an Acrylsäure ersetzt wurden.
• Die erhaltene Polyvinylacetatdispersion zeigte als Leim-bzw. Beschi-chtungsmittel ähnlich gute Eigenschaften wie die von Beispiel 1.
• Beispiel 5 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 1,5 Gew.-TeiX des eingesetzten Vinylacetats durch die gleiche Menge an Crotonsäure ersetzt wurden.
• Die erhaltene Polyvinylacetatdispersion zeigte als Leim-bzw. Beschichtungsmittel ähnlich gute Eigenschaften wie die von Beispiel 1.
• Beispiel 6 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 3 Gew.-Teile des eingesetzten Vinylacetats durch die gleiche Menge an Methylolacrylamid ersetzt wurden.
• Die erhaltene Polyvinylacetatdispersion zeigte als Leim-bzw. Beschichtungsmittel ähnlich gute Eigenschaften wie die von Beispiel 1 Beisniel 7 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 1,7 Gew.-Teile des eingesetzten Vinylacetats durch 1,0 Gew.- Teil Methylolacrylamid und 0,7 Gew.-Teile Acrylsäure ersetzt wurden.
• Die erhaltene Polyvinylacetatdispersion zeigte als Leim-bzw. Beschichtungsmittel ähnlich gute Eigenschaften wie die von Beispiel 1.
• BeisPiel 8 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 1,8 Gew.-Teile des eingesetzten Vinylacetats durch 7,0 Gew.-Teil Methylolacrylamid und 0,8 Gew.-Telle Crotonsäure ersetzt wurden.
• Die erhaltene Polyvinylacetatdispersion zeigte als Leim-bzw. Beschichtungsmittel ähnlich gute Eigenschaften wie die von Beispiel 1.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Einkomponenten-Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel in Form einer Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß-es folgende Bestandteile umfaßt: etwa 30 - 48 Gew.-% monomeres Vinylacetat etwa 0 - 50 Gew.-% (bezogen auf die Menge des eingesetzten Vinylacetats) eines oder mehrerer Comonomeren, die sich mit Vinylacetat mischpolymerisieren lassen etwa 0,5 - 3 Gew.-% eines Schutzkolloides und/oder eines Emulgators etwa 50 Gew.-% Wasser als Dispersionsmedium.

2. Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Comonomer Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Acrylamide, Methylacrylamide, Vinylpropionate, Vinylidenchloride, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Versaticsäure und deren niedere Ester, - Itaconsäure und deren niedere Ester und Vinyläther enthält.

3. Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gelsennzeichnet, daß es als Comonomer ein solches enthält, das reaktive, einer Vernetzungsreaktion zugängliche Gruppen, vorzugsweise Hydroxyl- oder Zyanogrupper enthält.

4. Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Comonomer Methylolacrylamid, 2-Hydroxy-propyl-methacrylat oder Acrylnitril enthält.

5. Polyvinylacetat-Beim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Schutzkolloid Polysinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Hydroxyäthylzellulose, Polyvinyläther und Salze der Acryl- oder Methacrylsaure, insbesondere deren Älkalisalze, vorzugsweise in einer Menge von ca. 1,5 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtdispersion, enthält,

6. Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,'daß es einen Polymerisationskatalysator, vorzugsweise ein Redox-Katalysatorsystem-1enthält.

7. Polyvinylacetat-Leim oder --Beschichtungsrnittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Katalysator Eisen-II-sulfat, Chrom-II-sulfat, Kaliumpersulaft, Ammoniumpersulfat oder Ws sserstoffproxyd enthält.

8. Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich kristallwasserhaltiges Aluminiumchlorid, vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,5-bis 5 Gew.-% enthält.

9. Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen fur Papie-leime üblichen Weichmacher, insbesondere Dibutylphthalat, vorzugsweise in einer Menge von etwa 3 bis 25 Gew.-, bezogen auf das vorliegende Harz,enthält.

10. Polyvinylacetat-Leim oder -Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein hochsiedendes Lösungsmittel, vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,5 bis 5 Gew.-% enthält.