DE2243687A1 - Klebmittel, insbesondere zur herstellung von wellpappe - Google Patents

Klebmittel, insbesondere zur herstellung von wellpappe

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Description

Die Erfindung betrifft ein neues Klebmittel, welches vor allem bei der Herstellung von Wellpappe Verwendung findet.
Die Herstellung von Wellpappe erfolgt allgemein in mehreren Stufen. In einer ersten Stufe wird eine mit Dampf befeuchtete Papierbahn zwischen geheizten Riffelwalzen hindurchgeführt; darauf wird die warme Welle einseitig mit einem schnell abbindenden Klebstoff bestrichen und unmittelbar darauf eine Papierbahn, allgemein Deckschicht genannt, aufgelegt. Dieser Arbeitsgang erfolgt allgemein in der Wärme und unter Druck. Man erhält dabei ein Schichtmaterial, welches eine glatte Seite und eine geriffelte oder gewellte Seite aufweist.die miteinander entlang den Wellen-
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BAD ORIGINAL
erhebungen oder Riffeln verklebt sind. Dieses Material wird allgemein als einseitig gedeckte Wellpappe bezeichnet.
Wird auf die frei gebliebene Seite der Welle ebenfalls Klebstoff aufgetragen und eine zweite Deckschicht aufgelegt, so erhält man zweiseitig gedeckte Wellpappe. Man kann auch doppelt zweiseitige Wellpappe durch Kombinieren einer zweiseitig gedeckten mit einer einseitig gedeckten Wellpappe sowie Wellpappe mit drei Wellen herstellen.
Im Hinblick auf das hohe Arbeitstempo bzw. den Ausstoß der modernen Maschinen (mehr als 200 m je Minute) muß der eingesetzte Klebstoff eine gute Klebrigkeit besitzen und schnell abbinden. Die Klebrigkeit, in der Branche häufig auch als "tack" bezeichnet, kann definiert werden als die Eigenschaft eines Klebmittels, welches es in die Lage versetzt unmittelbar nachdem Klebmittel und Substrat unter schwachem Druck in Berührung miteinander gebracht worden sind, eine spürbare Bindung auszubilden. Die Klebrigkeit soll allgemein nach etwa 0,1 see erhalten werden. Das Abbinden kann definiert werden als die Eigensohaft eines Klebmittels, zwischen Deckschicht und Welle eine Bindung auszubilden, die durch die verschiedenen Kräfte , welchen die Pappe bzw. der Karton unterworfen wird, nicht beeinträchtigt wird. Das Abbindevermögen wird als schnell bezeichnet, wenn es nach 1 bis 5 see nach dem Auftrag des Klebraittels erfolgt.
Allgemein besitzen die bisher verwendeten Klebmittel, wenn auch in unterschiedlichem Ausmaße, diese Eigenschaft schnell abzubinden. Diese Klebmittel werden allgemein auf der Basis von löslichen Silicaten, beispielsweise Natriumsilicat (SKEIST - HAiIDBOOKO]? ADHESIVES - 1962 S. 92), gelatinierter Stärke oder von Gemischen aus nicht gelatinierter Stärke und einem Träger für diese "rohe" Stärke,
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beispielsweise gelatinierte Stärke (US-PS 2 102 937) hergestellt. Um bestimmte Eigenschaften zu verbessern, beispielsweise die Wasserfestigkeit der mit diesen Klebmitteln hergestellten Kartons oder Pappe wurde auch bereits versucht; Klebmittel auf der Basis von stärkehaltigen Stoffen und einem wärmehärtbaren Harz, beispielsweise einem Harnstoff-Formaldehydharz oder einem Melamin-Formaldehydharz (FR-PS 1 585 311) oder auch einem Phenol-Formaldehydharz (CA-PS 846 239) zu verwenden.
Die Mehrzahl der beschriebenen Klebmittelzubereitungen haben gemeinsam, daß sie Stärke enthalten und zwar als einzigen oder überwiegenden Bestandteil. Nachteilig an diesen Klebmitteln ist, daß sie bei relativ hoher Temper ratur hergestellt werden müssen, damit die Stärke ganz oder teilweise aufbricht. Bei der Herstellung von einseitig gedeckter Wellpappe ist es kein großer Nachteil, wenn das Klebmittel bei erhöhter Temperatur angewandt werden muß, weil die Bildung der Welle nur mit Hilfe von geheitzten Riffelwalzen möglich ist und das Klebmittel unmittelbar nach dieser Wellenbildung aufgetragen wird. Soll hingegen eine zweiseitig gedeckte, doppelt-zweiseitig gedeckte oder dreifach-zweiseitig gedeckte Wellpappe hergestellt werden, so muß auf beheizten Tischen das Aufbringen des Klebraittels, das Aufbrechen der Stärke und das Trocknen der Pappe erfolgen. Außerdem ist es aus technischen Gründen schwierig, Klebmittel einzusetzen, ' deren Feststoffgehalt 20 bis 30 c/o übersteigt, so das hier zusätzlich noch eine beträchtliche Menge Wasser abgeführt werden muß.
Mit Hilfe des Kaltauftrags von Klebmitteln, d.h. des Auftrags bei einer Temperatur unter 50 bis 600O läßt sich das Problem der Wärme bzw« "Hitze" bei Stärkeklebmitteln umgehen. Eine bei niedrigen Temperaturen auftragbare
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Klebmittelzusammensetzung wird in der PR-PS 1 488 773 beschrieben. Dieses Klebmittel enthält als Füllstoff Ton suspendiert in einer wäßrigen Lösung» «^polyvinylalkohol, einen Komplex aus Titanoxalat und Ammoniumbicarbonat enthält. Wird aber dieses Klebmittel bei einer Temperatur von 25 bis 300C aufgetragen, so wird nur eine geringe Haftung zwischen Deckschicht und Welle ausgebildet. Außerdem neigen diese Mittel infolge ihres sauren pH-Wertes dazu, die Verleimungsvorrichtung zu oxidieren. Schließlich führt die Affinität der Polyvinylalkohole für Wasser zu Schicht- oder Verbundwerkstoffen mit nur geringer Wasserfestigkeit.
Es wurde auch bereits versucht, dem Problem der Wasserentfernung dadurch zu begegnen, daß man Klebmittel im geschmolzenen Zustand verwendete. Abgesehen davon, daß diese Arbeitsweise erneut das Problem des Arbeitens in der Hitze aufwirft, d.h. eines erhöhten Energieverbrauches, können allgemein geschmolzene Klebmittel nur mit Hilfe besonderer Vorrichtungen, beispielsweise der in der PR-PS 1 532 690 beschriebenen Vorrichtung aufgetragen werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beheben und ein Klebmittel zur Verfügung zu stellen, welches auf den derzeit gebräuchlichen Maschinen für die Herstellung von Wellpappe verwendet und bei wenig erhöhten Temperaturen hergestellt und aufgetragen werden kann und dabei feste Verklebungen liefert und einen hohen Peststoffgehalt besitzt.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Klebmittel stehen in Form von wäßrigen Dispersionen mit einem Feststoffgehalt von 20 bis 85 Gew.-$ zur Verfügung; die Feststoffe setzen sich zusammen aus:
10 bis 90 Gewi-'/έ eines oder mehrerer synthetischer Polyraerer in Forn/ron 0,05 bis 10/um großen Teilchen ausgewählt aus
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der Gruppe der Homo-Polymeren aus Vinylacetat oder Styrol und den Gopolymeren aus Vinylacetat, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid und mindestens einem Monomeren mit einer äthylenischen Doppelbindung sowie aus Copolymeren aus Styrol mit mindestens einem Monomeren enthaltend ein oder zwei äthylenische Doppelbindungen;
90 bis 10 Gew.-$ mineralische Teilchen mit Korngröße 0,1 bis 120 /um die ausgewählt sind aus der Gruppe der Carbonate, Sulfate und Silicate von Calcium, Magnesium, Aluminium und Barium.
Als Ee st st off gehalt wird der Gehalt in Gew. -$> an Produkten nach 1 stundigem Erhitzen der Dispersion auf 1050C im Ofen bzw. Schrank angegeben (Norm ISO ITr ISO/R 1625 - 1970 F).
Als Beispiel für Monomere, welche mit Vinylacetat, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid copolymerisiert werden können, seien außer diesen drei Monomeren, welche paarweise oder zu dritt miteinander copolymerisiert werden können, genannt: Äthylen, Propylen, Vinylester von linearen gesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit mehr als zwei Kohlenstoffatomen, allgemein mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyllaurat, Vinylester von gesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 5 bis 11 Kohlenstoffatomen, deren Carboxylgruppe in Alphastellung steht zu einem tertiären oder quaternären Kohlenstoffatom, Crotonsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure sowie deren Alkylester, wobei die Alkylgruppe 1 bis 10 Kohlenstoff atome enthalten kann, beispielsweise die Methylhexyl-, Äthyl-, Butyl-, 2-Äthylhexylester der Acrylsäure und Methacrylsäure sowie deren Amide wie Acrylamid oder Methacrylamid, Dicarbonsäuren mit einer äthylenischen Doppelbindung wie Maleinsäure oder Fumarsäure sowie deren Monoalkyl- oder Dialkylester mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, beispielsweise die Dibutyl-, Dihexyl-, Butylhexyl-, 2-Äthylhexylester der Maleinsäure oder Fumarsäure„
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Selbstverständlich können die Copolymeren aus mehr als 2 Monomeren erhalten werden. Als besondere Beispiele für erfindungsgeraäß verwendbare Copolymere aus Vinylacetat werden angegeben: die Copolymeren auf der Basis von Vinylacetat und Butylmaleat urd/oder 2-Äthylhexylacrylat, die Copolymeren aus Vinylacetat rait Butylmaleat und Crotonsäure, die Copolymeren aus Vinylacetat mit Äthylen und gegebenenfalls Acrylsäure. Verwendet werden können auch Gemische, beispielsweise aus Homopolymeren aus Vinylacetat .und einem Copolymeren aus Vinylacetat und 2-Äthylhexylacrylat. Die Copolymeren enthalten allgemein 50 bis 90 Gew.-# Vinylacetateinheiten."Besitzen diese Copolymeren freie Carboxylgruppen, so macht der Anteil an Monomereinheiten, welche diese Gruppen tragen^allgemein 0,1 bis 10 Gew.-$ aus, bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzen Monomeren.
Erfindungsgemäß besonders gut verwendbare Copolymere aus Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid enthalten zusätzlich Äthylacrylat - , Butylacrylat- oder 2-Äthylhexylacrylat- oder Acrylsäureeinheiten. Vorzugsweise werden in diesem Falle Copolymere eingesetzt, welche 50 bis 90 Gew.-jS Vinylchlorid- oder Vinylidenchlorideinheiten enthalten.
Bei den Copolymeren aus Styrol können das oder die weiteren Monomeren unter den bereits aufgezählten ungesättigten Monomeren ausgewählt werden. Infrage kommen auch Monomere mit 2 Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen. Allgemein wird in diesem Falle Butadien verwendet. Der Anteil Styroleinheiten in diesen Copolymeren beträgt 40 bis 75 Gew.-^.
Die Herstellung der verschiedenen Homopolymeren und Copolymeren folgt mit Hilfe der verschiedenen bekannten Arbeitsweisen.
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.Die. auf gezähtlen Polymere und insbesondere die Copolymere, welche einen einpolymerisierten Weichmacher wie Butylmaleat enthalten, können allgemein als solche eingesetz werden. Infrage kommt auch ein äußerlicher, d.h. nicht einpolymerisierter Weichmacher,'Diese Weichmacher sind die üblichen Substanzen - Phtalate, Adipate, Azelate und Sebacinsäureester. Allgemein wird Dibutylphtalat oder 2-Diäthylhexylphtalat verwendet. Der Weichmacher wird allgemein in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-^, bezogen auf das Polymer, eingesetzt.
Da die erfindungsgemaß vorgesehenenKIebmittel in. Form wäßriger Dispersionen vorliegen, werden vorteilhafterweise ein oder mehrere Dispergiermittel oder Stabilisatoren mit verwendet. Dieses Mittel, das wasserlöslich sein muß, wird allgemein unter den anionischen oäer nichtionischen Bispergiermitteln ausgewählt.
Beispiele für anionische Dispergiermittel sind Hatrium- oder Kaliumsalze von Phosphorsäuren (Hexametaphosphorsäure), gesättigten G,- bis C-jq Fettsäuren, Ester von sulfonierten Fettsäuren, llatriumalkylsulfate und~ Sulfonate mit Cg bis C18 Alky!gruppen, Alkylbenzolsulfonsäuren und ITatriumalkylbenzolsulfonate, latriumalkylsulfobernsteinsäureester, Kaliumalkylmalonate sowie die Kondensationsprodukte aus Äthylenoxid und sulfatierten Alky!phenolen.
Beispiele für nichtionische Dispergiermittel'sind Polyvinylalkohole, Hydroxyäthylcellulose, Kondensationsprodukte aus Alkylphenölen oder Fettalkoholen oder Pflanzenölen und Äthylenoxid.
"Zahlreiche andere Dispergiermittel oder Stabilisatoren können ebenfalls Verwendung^inden, beispielsweise die in "Detergents and Emulsifirs" 1964, John W. Mc CUiDOHEOH, Inc. aufgeführten Stoffe. - 8 -
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Allgemein soll der Anteil Dispergiermittel 0, 5 bis 10 # ausmachen,'bezogen auf das Füllstoffgewicht.
Die erfindungsgemäß verwendeten Füllstoffteliehen werden ausgewählt unter den Carbonaten, Sulfaten und Silicaten von Calcium, Magnesium, Aluminium und Barium.
Biese Teilchen können unterschiedliche Formen oder Strukturen besitzen. Als Beispiele werden insbesondere aufgeführt: Calciumcarbonat (Kalk) in Form von oolithischen Teilchen oder rhomboedrischen Kristallen, Calciummagnesiumcarbonat (Dolomit, rhomboedrische Kristalle), Aluminiurasilicat (Kaolin , monokline Struktur), saures Magnesiummetasilicat (.ialk, orthorhombische oder monokline Struktur), Bariumsulfat (natürlicher Schwerspat, orthorhombiech), Calciumsulfat (Gips, monoklin).
Allgemein besitzen 50 Gew.-$ der erfindungsgemäß eingesetzten Füllstoffe einen Durchmesser von 0,5 bis 20 /um.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können zusammen mit den genannten Füllstoffen in geringen Mengen, beispielsweise weniger als 15 Gew.-^, bezogen auf die obigen Füllstoffe, andere pulverförmige Füllstoffe wie Siliciumdioxid oder Kieselerde verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Klebmittel werden einfach durch Vermischen unter Rühren von Wasser mit den verschiedenen Bestandteilen hergestellt. Das Vermischen kann in mehreren Stufen erfolgen. Beispielsweise kann zunächst das gegebenenfalls weichgestellte Polymer, gegebenenfalls in Gegenwart des Dispergiermittels in Wasser dispergiert und dann die Füllstoffe zugegeben werden; es können aber auch zunächst die Füllstoffe und dann erst das Polymer in das Wasser eingebracht werden.
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Dieses Vermischen kann - und hierin liegt einer der Vorteile der erfindungsgemäß vorgesehenen Klebmittel - bei Raumtemperatur erfolgen. Selbstverständlich ist aber die Erfindung nicht auf diese Herstellungsweise beschränkt; es können vielmehr die vorgesehenen Klebmittel auch'bei höherer Temperatur, beispielsweise bei 60 bis 800C erhalten werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Klebmittel wird die Wasserfestigkeit der erzielten Klebbindung noch verbessert durch Zusatz eines wärmehärtbaren Harzes zum Kleb·*· mittel.
Bei dieser speziellen Ausführungsform enthalten die Klebmittel 0,1 bis 15 Gew.-$, bezogen auf den Peststoffgehalt der Dispersion, eines Vorkondensates, welches durch Umsetzung von Formaldehyd mit einem Phenol, Harnstoff, N,N'-Äthylenharnstoff, Dicyandiamid oder einem Aminotriazin erhalten worden ist.
Als Vorkondensat wird in diesem Zusammenhang ein Produkt mit wenig erhöhtem Molekulargewicht, allgemein von 300 bis 2 000 bezeichnet, dessen physikalisch-chemische Eigenschaften sich von denjenigen der Ausgangsstoffe unterscheiden, das allgemein wasserlöslich oder mit Wasser mischbar und/oder in organischen Lösungsmitteln löslich oder mit diesen mischbar ist und unter Einwirkung von Wärme und/oder einer reaktionsfähigen Verbindung in ein Harz übergeht, welches praktisch in organischen Lösungsmitteln unlöslich ist.
Die erfindungsgeraäß verwendeten Vorkondensate werden unter den bisher allgemein bekannten Produkten ausgewählt. Im einzelnen werden die Kondensate aus Phenol und Formaldehyd (Gruppe A) allgemein durch Umsetzung von 1 bi3 3 Mol Formaldehyd mit einem Mol phenolischer Verbindung erhalten.
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Beispiele für phenolische Verbindungen sind : Phenol; Polyphanole wie Resorcin, Pyrokatechin, Hydrochinon, Phloroglucin; die Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylphenole wie Kresole oder Xylenole, p-tert.-Vinylphenol, p-Cyclohexylphenol, p-Pheny!phenol; weiterhin Bis(p-hydroxyphenyl)methan oder 2,2-Bis(p-hydroxyphenyl)propan. Selbstverständlich können auch Gemische dieser phenolischen Verbindungen verwendet werden.
Die Kondensationsreaktion, welche zu diesen allgemein Resole genannten Vorkondensaten führt,erfolgt üblicherweise in alkalischen! Medium. Die erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Vorkondensate der Gruppe A sind mit Wasser mischbare Flüssigkeiten. Sie können deshalb leicht in die erfindungsgemäß vorgesehenen Klebmittel eingearbeitet werden. Infrage kommen daneben auch mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeiten, die dann vorteilhafterweise in Gegenwart üblicher grenzflächenaktiver Substanzen in Wasser emulgiert werden, bevor sie in die erfindungsgemäß vorgesehenen Klebmittel eingebracht werden.
Die Vorkondensate aus Formaldehyd und Harnstoff, N^'-Äthylenharnstoff, Dicyandiamid oder einen Aminotriazin (Gruppe B) werden allgemein durch Kondensation von Formaldehyd und Stickstoffverbindung in leicht saurem oder leicht alkalischem Medium erhalten. Allgemein beträgt das Mengenverhältnis der Reaktionspartner, wie bereits angegeben, zumindest 0,6 und höchstens 2,2 Mol Formaldehyd Je NH2-Gruppierung. Üblicherweise werden diese Vorkondensate in unterschiedlichem Maße mit einm C. bis Cg Alkanol wie Methanol, Äthanol oder Butanol veräthert.
Zu den für die Herstellung derartiger Vorkondensate geeigneten Aminotriazinen gehören Melamin, Acetoguanamin, Benzoguanamin, Pormoguanamin, H-(tert.-Butyl)melamine, N~(tert.-
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Oötyl)melamine deren tert.-Octylgruppe der Formel -0(011-)«- CH2- C(CH5)5 entspricht, 4,6~Diamino-sym.triazin, Chloroguanamln, Hydroxybenzoguanamin, 6-Methyl-2,4-diamino-1,3,5-triazin, 2,4,6-0)rihyärazin-1,3,5-triazin, 2,4,6-Tris(äthyl~ amino)-1,3,5-Triazin. Verwendung finden können auch Er is (N,IT-dialky!melamine wie Iris (N,N-dimethyl)raelamin.
Die Vorkondensate der Gruppe B werden allgemein den Klebmitteln in Form organischer oder wäßriger Lösungen (wenn das Vorkondensat wasserlöslich ist) zugesetzt. Sie können auch in Form von Pulver mit einer Korngröße von 10 bis 100/um unmittelbar in der Klebmittelmasse dispergiert werden. Die. Härtung der Vorkondensate der Gruppen A und B kann durch Erwärmen auf 30 bis 6o9:j während 1 bis 4 h und/oder durch Zugabe eineB sauren Katalysators, beispielsweise einer Mineralsäure wie Salzsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure oder einer organischen Säure wie Ameisensäure, Maleinsäure, Essigsäure, p-Toluolsulfonsäure beschleunigt werden.
Für die Phenol/Formolharze können auch noch andere Arten von Katalysatoren zur Anwendung kommen, beispielsweise die in der DT-PS 1 065 605 beschriebenen Lactone. Wird ein Katalysator gebraucht, so soll dieser allgemein 0,1 bis 20 fo ausmachen, bezogen auf das Gewicht des eingesetzen Yorkondensates.
Die Anwesenheit dieser Katalysatoren ist nicht unbedingt notwendig, insbesondere dann nicht, wenn der pH-Wert des Klebmittels leicht sauer ist, beispielsweise wenn Vinylacetatpolyniere eingesetzt werden, die in Gegenwart des im Klebmittel enthaltenen Wassers teilweise hydrolysieren; die Härtung der Vorkondensate der Gruppe B erfolgt dann ohne Zugabe von Katalysator.
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Bei der Berührung des Klebmittels mit der Welle und der «uvor erhitzten oder erwärmten Deckschicht wird auch die Temperatur des Klebmittels erhöht, wodurch das Aushärten der Vorkondensate beschleunigt wird.
Wie bereits gesagt liegt das Merkmal der Klebmitteldispersionen entsprechend der besonderen Ausbildungsform in der Zugabe eines wie oben definierten Vorkondensates zu den eingangs definierten Klebmitteln. Deshalb können die beschriebenen Vorkondensate allen oben beschriebenen Klebmittelzubereitungen zugesetzt werden, insbesondere im Hinblick auf die Vinylpolymeren, Füllstoffe und gegebenenfalls Zusatzmittel wie Dispergiermittel und/oder Weichmacher für das Vinylpolymer.
Die physikalische Beschaffenheit, in welcher allgemein die Vorkondensate gemäß dieser Ausbildungsform eingesetzt werden, wurde bereits oben angegeben. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Klebmittelmassen können verschiedene Arbeitsweisen hinsichtlich der Reihenfolge der Zugabe eingehalten werden. Es kann zunächst das flüssige oder feste Vorkondensat der Polymerdispersion zugegeben und dann Wasser, beispielsweise in einer der angestrebten Konzentration entsprechenden Menge sowie gegebenenfalls der Katalysator und des Dispergiermittel zugesetzt und schließlich die Füllstoffe eingearbeitet werden, £3 kann auch die Polymerdispersion zunächst mit Wasser und den Füllstoffen vermischt und dann das Vorkondensat und der Katalysator, wenn er nicht von saurer Beschaffenheit ist, zugegeben werden.
Die erste Reihenfolge wird vorzugsweise erfindungsgemäß angewandt, wenn der Katalysator sauer ist weil, nachdem die Zugabe der Füllstoffe an letzter Stelle erfolgt, die
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Reaktion des Aushärtens des ^orkondensates unter der Einwirkung der Säure - freigesetzt durch das Vinylpolyraer und/oder dem Gemisch zugegeben - in Gang gebracht v/ird, bevor diese Säure durch die Füllstoffe insbesondere die Carbonate neutralisiert wird. Selbstverständlich kann, wenn die Aushärtereaktion durch andere Mittel.als die Gegenwart eines sauren Katalysators, beispielweise durch Wärme aktiviert wird - das Vorkondensat auch der Klebmittelmasse zugesetzt werden, die bereits alle anderen Bestandteile enthält.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Klebmittel besitzen einen hohen Feststoff gehalt bis zu 85 a/o Trockenfeststoff und gleichzeitig die notwendigen rheolögisehen Eigenschaften, die ihren Auftrag mit Hilfe der derzeit üblichen Maschinen bei der Herstellung von Wellpappe ermöglichen; der Rahmen der Erfindung wird jedoch nicht verlassen, wenn diese Klebraittelzubereitungen verdünnt werden.
Das Hauptanwendungsgebiet.der neuen Klebmittelzubereitungen ist die Herstellung von Wellpappe. Außer den bereits genannte] Vorteilen ist noch darauf hinzuweisen, daß die neuen Klebmittel nicht abschleifend auf die Walzen wirken, sehr schnell abbinden und ihre Haftfestigkeit ausbilden und außerordentlich widerstandsfähige Verklebungen bewirken. Selbstverständlich kommen auch andere Anwendungsgebiete infrage, beispielsweise das "Verleimen von Papier, Holz, Leder ohne daß diese Aufzählung eine Einschränkung darstellt.
Die erfindungsgemäß modifizierten Klebmitteln bzw. die von ihnen ausgebildeten Klebbindungen besitzen eine besonders gute Wasserfestigkeit und werden daher mit besonderem Vorteil bei der Herstellung von Klebbindungen in Gegenwart von
fr
Wasser oder Dampf verwendet. Diese Eigenschaft ist besonders gefragt bei der Herstellung tob Wellpappes die im Kühlraum gelagert wird, aber beliebige andere Werkstoffe .A
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wie Holz, leder und Papier können in gleicher Weise damit verklebt werden.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Verwendet wurde eine Maschine üblicher Bauart zur Herstellung von einseitig gedeckter Wellpappe. Die Versuchsbedingungen waren wie folgt:
- Fabrikationsgeschwindigkeit (Ausstoß) 100 ra / min
- Bahnbreite des Papiers 130 ram
- theoretischer Lineardruck der Riffelwalzen (Erzeugung der Welle) 50 kg / cm
- lineardruck der glatten Walze (Aufbringen der Deckschicht auf die Welle) 35 kg / cm
- Leimauftragsmaschine mit Klebmittelbehälter, Auftragswalze und Abstreifwalze, mit welcher die Schichtstärke des lilebmittels bei 0,20 bis 0,25 mm gehalten wird; -■/
- Welle: Gang 8,6 mm, Höhe 4»5 mm; 116 einzelne Wellen (oder Riffel) je Meter fertiggestellte Pappe.
Für die Welle wurde ein Papier mit starkem Zusatz halb-
chemischen Stoffes, Gewicht 112 g/m und für die Deckschicht ein Kraftpapier, Gewicht 150 g/m verwendet.
Das in diesem Versuch verwendete Klebmittel war eine wäßrige Dispersion enthaltend 30 Teile Vinylacetathomopolymer in ibrm von Teilchen, mittlere Größe 1 bis 2 /um, weichgestellt mit Dibutylphtalat (25 Gew.-$ bezogen auf das Polymer), 70 Teile Calciumcarbonat inltorra oolithischei?
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Teilchen, mittlere Korngröße 1 bis 40 /um (50 # der leuchen mit Durchmesser 1 bis 3 /um), 0,7 Teile Natriumhexametaphosphat sowie Wasser in der notwendigen Menge entsprechend einem ^eststoffgehalt von 58 %. · .
Die Viskosität nach Stein Hall der Dispersion betrug 52 s/ 250C
Das gewellte Papier wurde mit Wasserdampf angefeuchtet, Wasseraufnahme etwa 8 $ (Druck 2,5 Bar)l
Die Riffelwalzen wurden auf etwa.1800C beheizt.
Die Temperatur des Klebmittels hingegen betrug beim Auftrag auf die Welle 3O0Cj die Temperatur des Papieres nach dem Durchgang durch die Riffelwalzen betrug etwa 800C.
Die Klebbindung und das Hartwerden bzw. Abbinden setzten nach 0,1 bzw. nach 2 s ein.
Folgende Eigenschaften der einseitig gedecken Wellpappe wurden bei 200C und 60 % relativer Luftfeuchte bestimmt:
Flächengewicht der Wellpappe * 347,9 g/m
Auftragsgewicht des Klebmittels 21,6 g/ra
Flach(platb)druckfestigkeit ** 1,44 Bar Klebbindungsfestigkeit der Wellen trocken
je cm2 Pappe . 0,87 kg/cm2 je cm Klebmittellinie *** 0,61 kg/cm Druckfestigkeit auf der Schmalseite bzw. Kante **** 2,3 daN/cm
* Französische Norm NF Q 03 031
** Französische Norm NF Q 03 033
*** - als »PIN ADiIESION TEST" bekannte Prüfung
**** Französische Norm IiF Q 03 041 - 16 -
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Beispiel 2
Es wurden drei Dispersionen hergestellt:
a) 30 Teile Homopolymer gemäß Beispiel 1
Of7 Teile Natriumhexametaphosphat
70 Teile Calciumcarbonat (rhomboedrisch, Korngrößenverteilung 1,7 bis 8 /um, 50 "/> mit durchmesser etwa 2,5 /um) Wasser entsprechend einem Peststoffgehalt von 63,2 #
b) 30 Teile Homopolymer gemäß Beispiel 1 70 Teile Calciumcarbonat wie unter a) 0,7 Teile Natriumhexametaphosphat 0,7 Teile Polyvinylalkohol (Viskosität der 4 #igen lösung 4 cP/20°C; durchschnittliche Esterzahl 20) - Wasser entsprechend einem Feststoffgehalt von 61,2 #.
o) 30 Teile Copolymer aus Styrol und Butadien mit 60 Grew.-# Styroleinheiten in.Form von Teilchen mit mittlerem Durchmesser 0,1 bis 2 /um
0,7 Teile Natriumhexametaphosphat 70 Teile Calciumcarbonat wie unter a) Wasser entsprechend einem Feststoffgehalt von 75 #.
Es wurde dieselbe Vorrichtung wie im Beispiel 1 verwendet und unter gleichen Arbeitsbedingungen ν erfahren mit folgenden Abwandlungen:
theoretischer Lineardruck der Riffelwalze und der glatten Walze 45 kg/cm,
Fabrikationsgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit 100 oder 150 m/min.
Die wie beschrieben hergestellten dispersionen wurden bei 260C angewandt. Die erzeugten Wellpappen besaßen folgende Eigenschaften:
- 17-
3 0 9 8 1 1 / 1 CU 0
~ 17 -
Klebmittel Klebmittel Klebmittel
a b ο
100 m/mn 100 ra/mn 100 m/mn 150 m/mn
Auftrag g/m'
30
19,1
16,4
Klebblndungsfestigkeit 2 trocken je era Pappe (kg/cm )
1,53
1,07
0,77
0,86
Beispiel 3
Id diesem Beispiel wurde die Wasserfestigkeit der Klebbindung festgestellt. Gemessen wurde die Zeit, während welcher eine Klebbindung zwischen der Welle und der Deck~ schicht, eingetaucht in Wasser, der Zugwirkung einer Masse widerstand, welche senkrecht zum Klebmittelfilm an der Wellpappe aufgehängt war; dieser Test wurde in Anlehnung an <3ie französische Norm HEQ 03 042 geführte
Folgende Yersuchsbedingungen wurden eingehalten?
Das Papier für die Welle enthielt einen starken Anteil halbcheraischen Stoffes, Flächengewicht 125 g/m j für die Deckschicht wurde ein ungebleichtes Kraftpapier mit
Flächengewicht 150 gjtxn verwendete
Die Papiere wurden -vor dem Verkleben 48 h im klimatisierten
Raum gehalten - bei 230C ± 10G und Feuchte.
50
relativer
2 Auf ein Wellpapierformat 100 χ 40 mm wurde, in Breiten· richtung und senkrecht zum Faserverlauf im Papier ein 0,05 mm dicker und 20 ram breiter Klebmittelfilm aufgetragen.
- 18-
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Nach 0,5 sec wurde die Deckschicht ( 5 x 80 mm ) unter einem
Druck von 50 g/cm aufgebracht. Die rauhe Seite der Deckschicht stand in Berührung mit der Klebbindung; die Fasern in der Deckschicht liefen parallel zu den Pasern in der Welle. Der Druck von 50 g/cm wurde 30 see beibehalten.
Die geklebte Fläche war 1 cm groß.
Die Proben - miteinander verklebte Welle und Deckschicht wurden 48 h im klimatisierten Raum bei 23 - 10C und 50 f» t 2 % relativer Feuchte gehalten.
Anschließend wurden die Proben oder Prüfkörper vertikal im Hinblick auf die Deckschicht in einen zylindrischen Behälter gehängt, der mit destilliertem Wasser von 20° ± 30C gefüllt war; dann wurde an der Basis der Welle eine Masse von 200 g befestigt; der Abstand zwischen dieser Masse und der unteren Begrenzung der Klebmittelschioht betrug 30 mm. Die Klebmittelschicht oder -ebene wurde vollständig in das Wasser eingetaucht.
Die Prüfkörper wurden jeweils nach einer Stunde visuell untersucht.
Die Klebbindungsfestigkeit wird angegeben als die Zeitdauer in Stunden zwischen Beginn des Versuches und dem Moment, in dem der Bruch bzw. die Auflösung der Klebmittelebene festgestellt wurde.
In einer Knetvorrichtung wurden eingebracht;
60 g Dispersion aus weichgestelltem Polyvinylacetat, 0,8 g Hexamethoxymethylamin,
0,08 g Ameisensäure.
Das verwendete Polyvinylacetat war ein Homopolymer in.übrm voB 1 bis 2 /um großen Teilchen. Die DifprraioB enthielt "50 g Wasser, 24 g Polymer und 6 g Dibutjlphtalat. .„
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Das Gemisch wurde 1 h lang in Bewegung gehalten und dann so viel V/asser zugegeben, daß der Feststoffgehalt des Klebmittels 58 % betrug; außerdem wurden zugegeben 0,7 g Natriumhexaraetaphosphat und 70 g Calciumcarbonat iniForm oolithischer Teilchen .mit Korngröße 1 bis 40 /um (50 $ der Teilchen besaßen einen Durchmesser von 1 bis 3 /um).
Mit diesem Klebmittel wurden unter Einhaltung der oben beschriebenen Bedingungen 10 Verklebungen oder Leimungen durchgeführt.
Bei drei Prüfkörpern betrug die Klebbindungsfestigkeit' jeweils 12 h, 1 Tag und 1 1/2 Tage ; bei den übrigen sieben Prüfkörpern betrug die Klebbindungsfestigkeit mehr als 5 Tage.
7246 Patentansprüche
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Claims (10)

Patentansprüche
1. Klebmittel in Form einer wäßrigen Dispersion, dadurch
gekennzeichnet
daß der Peststoffgehalt
der Dispersion 20 bis 85 °ß> ausmacht und sich zusammensetzt aus:
10 bis 90 Gew.-% eines oder mehrerer synthetischer Polymerer in Form von 0,05 "bis 10 /um großen Teilchen, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Homopolymeren aus Vinylacetat oder Styrol, der Copolymeren aus Vinylacetat, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid mit zumindest einem Monomeren mit einer äthylenischen Doppelbindung und der Copolymeren aus Styrol und mindestens einem Monomeren enthaltend eine oder zwei äthylenische Doppelbindungen, sowie aus 90 bis 10 Gew.-^ mineralische Teilchen mit Korngröße 0,1 bis 120 /um ausgewählt aus der Gruppe der Carbonate, Sulfate und Silicate von Calcium, Magnesium, Aluminium und Barium.
2. Klebtnittel nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß es zusätzlich 0,5 bis 10 Gew.-^, bezogen auf die Füllstoffe, Dispersionsraittel enthält.
3. Klebraittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß es, bezogen auf das Polymergewicht, 5 bis 50 io Weichmacher enthält.
4. Klebmittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß es zufjätslich 0,1 bis 15
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ζ -
"bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe der Dispersion, Vorkondensat aus Formaldehyd und einem Phenol, Harnstoff, N,H1-Äthylenharnstoff, Dicyandiamid und/oder einem Amlnotriazin enthält.
5. Klebmittel nach Anspruch 6, dadurch g k e η η zeichnet , daß es zusätzlich. 0,1 bis 20 Gew.-^,
"bezogen auf das Vorkondensat, Härtungskatalysator für
das Vorkondensat enthält.
6. Klebmittel nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es das Umsetzungs-· produkt aus Formaldehyd und Melamin, verestert mit Methanol als Vorkondensat enthält.
7. Verwendung des Klebmittels nach einem der Ansprüche 1 "bis 6 zum Verkleben von Substraten unterschiedlicher Beschaffenheit, vorzugsweise zur Herstellung von Pappe, insbesondere von Wellpappe.
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• .
BAD ORIGINAL;
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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