DE2355016C2

DE2355016C2 - Verwendung einer wäßrigen Dispersion als Hochfrequenz-Schweißhilfsmittel

Info

Publication number: DE2355016C2
Application number: DE2355016A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Chem. Dr. 5670 Opladen Kowald; Dieter 4019 Monheim Sommerfeld; Geb. Von Lechberg Monika 4000 Duesseldorf Winkels
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1973-11-03
Filing date: 1973-11-03
Publication date: 1984-10-04
Also published as: SE7412798L; US3967999A; FR2249935B1; NL7413348A; JPS5075221A; FR2249935A1; BR7409053A; BE821584A; DE2355016A1; IT1025371B

Description

Es ist bekannt. Hartfaserplatten, Spanplatten. Tischlerplatten, Schaumstoffplatten, Faservlies oder dergleichen mit Folien aus verschiedenen Kunststoffen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen, dadurch zu verbinden, daß man zunächst zwischen die zu verbindenden Teile ein sogenanntes Schweißhilfsmittel auf eine oder beide Flächen der zu verbindenden Materialien aufbringt. Nach Abtrocknen des Lösungsmittels bzw. des Wassers folgt dann unter Einwirkung eines hochfrequenten elektrischen Feldes die Verschweißung. Diese Hochfrequenz-Schweißhilfsmittel bestehen aus Thermoplasten, die sich aufgrund ihres chemischen Aufbaus im Hochfrequenzfeld rasch erwärmen. Geeignet ist beispielsweise Polyvinylchlorid und Mischpolymerisate des Vinylchlorids mit anderen Comonomeren, wie etwa Vinylacetat oder Acrylester. Eine Möglichkeit, diese Thermoplasten aufzubringen besteht darin, es in Lösung eines leichtflüchtigen Lösungsmittels, wie Tetrahydrofuran. Methylethylketon eventuell unter Zusatz von Cyclohexanon aufzulösen und dann aufzutragen. Anschließend muß das organische Lösungsmittel weitgehend verdunsten. Ein derartiges Verfahren bringt Nachteile mit sich, die insbesondere in der Verwendung von explosionsgefährlichen oder toxischen Lösungsmitteln zu sehen sind. Daher hat man für den gleichen Zweck auch bereits wäßrige Dispersionen des Polyvinylchlorids in Wasser verwendet. Es handelte sich dabei um solche Dispersionen, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt worden waren. Ein Nachteil dieser Dispersionen besteht jedoch darin. daLS ihre Trocknungsgeschwindigkeit wesentlich geringer ist als die der Lösungsmittel enthaltenden Produkte. Außerdem läßt die Haftfestigkeit bei der Alterung der mit diesen PVC-Dispersioncn hergestellten Verbindungen in vielen Fällen zu wünschen übrig. Auch ist es meist nicht möglich, mittels der handelsüblichen Dispersionen eine genügend trroßc Menge PVC aufzubringen, um eine in allen Fällen ausreichende Haftung zu erzielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, solche Dispersionen von PVC bzw. Mischpolymerisaten des Vinylchlorids mit copolymerisierbaren Monomeren bereitzustellen, die die geschilderten Nachteile nicht aufweisen, schnell trocknen und somit rasch zu beschichteten, stapelfähigen und mittels Hochfrequenz verschweißbaren Platten, Schaumstoffen oder dergleichen führen.

Erfindungsgemäß werden solche wässerigen Dispersionen eines Vinylchlorid-Polymeren als Hochfrequenz-Schweißhilfsmittcl verwendet, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Dispersion 20 bis 40% eines redispergierbaren verp.istbaren Suspensionspolymerisatpulvers aus Polyvinylchlorid und/oder Mischpolymerisaten des Vinylchlorids mit copolymerisierbaren Monomeren, wobei der Anteil an Comonomeren nicht mehr als 20% beträgt, und 1 bis 5% eines nichtionogenen Netzmittels enthält.

Als Polyvinylchlorid eignen sich alle bekannten sogenannten verpastbaren Typen. Sie sollen einen K-Wert von etwa 50 bis 80 haben. Weiterhin sind geeignet die ebenfalls verpastbaren Mischpolymerisate des Vinyl-Chlorids mit Vinylacetat und/oder Vinylidenchlorid und/ oder Acrylsäureester, wobei der Comonomerenanteil nicht mehr als 20% beträgt. Außerdem können als Comonomere für das Vinylchlorid in geringerer Menge auch Vinylpropionat oder Vinylester höherer Fettsäuren. beispielsweise von Laurinsäure verwendet werden. Ferner können in den Mischpolymerisaten geringere Mengen ungesättigter Carbonsäuren bzw. deren Anhydride einpolymerisiert sein. Hier kommen jsispielsweise in Frage Acrylsäure. Methacrylsäure, Crotonsäure. Maleinsäure, ltaconsäure. Fumarsäure oder auch Maleinsäureanhydrid.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Dispersionen sind nichtionogene Netzmittel. Derartige Netzmittel können hergestellt werden durch Addition von Äthylenoxid an Fettsäuren einer Kettenlänge von 12 bis 18 C-Atomen. Sie sollen etwa 4 bis 40 Oxyäthylengruppen enthalten. Weiterhin kommen auch Addukte von Äthylenoxid an Sorbitanlauraten, -stearaten oder -oleaten in Betracht. In

3d diesem Falle soll die Anzahl der angelagerten Äthylenoxidgruppen 20 bis 80 betragen. Eine weitere Gruppe von geeigneten oberflächenaktiven Polyäthylenoxidaddukten sind die Äthylenoxidaddukie an Fettalkoholen oder Alkylphenolen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe. Die Fettalkohole selbst sollen etwa 12 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen. An die Fettalkohole bzw. Alkylphenole sollten etwa 10 bis 50 Mol Polyäthylenoxidgruppen angelagert worden sein. Schließlich stellen Blockmischpolymerisate von Äthylenoxid und Propylenoxid brauchbare Dispergatoren dar. Als zusätzliche Hilfsmittel können auch ionogene Emulgatoren verwendet werden, wie beispielsweise die löslichen Salze von Sulfonierungsprodukten von Fettsäureestern oder von Alkylphenolen. Derartige Produkte sollen jedoch nur in untergeordneter Menge eingesetzt werden. Der Gehalt an Netzmitteln in den Dispersionen soll etwa I bis 5%. insbesondere 1,5 bis 3%. bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, betragen.

Neben den vorstehend crrwähnten thermoplastischen Polymeren können auch andere Polymere in untergeordneter Menge vorhanden sein. Es handelt sich dabei beispielsweise um Mischpolymerisate des Styrols mit Acrylsäure oder des Styrols mit Butadien und/oder Maleinsäureanhydrid oder dergleichen. Auch sind als Zusätze geeignet in Emulsion vorliegende Polymerisate des Vinylacetats oder des Vinylacetats mit Äthylen. Der Gehalt bezogen auf Feststoff an derartigen Polymerisaten soll jedoch 20%. bezogen auf die gesamte Dispersion, nicht übersteigen.

M) Weitere Zusatzmittel für die erfindungsgemäß zu verwendenden Hochfrequenz-Schweißhilfsmittel sind Pigmente, wie etwa Titanoxid, Eisenoxid, Calciumcarbonat, gemahlene Tonerde oder dergleichen mehr. Der Gehalt an Pigmenten soll 12% nicht übersteigen, er liegt vorzugsweise zwischen 2 und 8%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion.

Schließlich ist es möglich, weitere sogenannte Dispersionsstabilisatoren, die als Hydrokolloide mehr oder we-

niger viskose Losungen bilden, wie Polyacrylamid, teilhydrolysiertes Polyacrylamid, teilhydrolysierter Polyacrylester, Polyvinylmethyläther, Polyvinylpyrrolidon, Methylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Methylhydroxyäthylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Po- !^vinylalkohol, Xanthan-Gum oder dergleichen den Dispersionen zuzusetzen.

In vielen Fällen ist es auch zweckmäßig, handelsübliche Antischaummittel bei der Herstellung zu verwenden, die auch beim Auftragen der Hochfrequenz-Schweißhilfsmittel sich günstig auswirken können. Die Anwesenheit der vorstehend genannten Hilfsmittel soll jedoch nicht höher als 2%, vorzugsweise etwa zwischen 0,5 und 1% liegen.

Die Herstellung der erfindungsgemäß als Hochfre- is quenz-Suhweißhilfsmittel zu verwendenden Dispersionen erfolgt durch einfaches Homogenisieren der einzelnen Bestandteile. Man legt zunächst Wasser und Dispergiermittel vor und bringt anschließend das Suspensionspolymerisat uM die übrigen Hilfsstoffe ein. Gegebenenfalls wird durci? Zugabe von Alkalien wie Ammoniak oder Aminen der pH-Wert auf den gewünschten Bereich eingestellt Dieser liegt etwa bei pH 5 bis pH 9.

Schließlich ist es möglich, zur Verbesserung der Fließeigenschaft der Verbesserung der Festigkeit und Elastizität der später hergestellten Schweißnaht noch handelsübliche Weichmacher wie Dioctylprtithalat, Didodecylphthalat, Diisodecylphthalat, Dimethylcyclohexylphthaiat oder den Kresol/Phenolester von Alkyl-15-sulfonsäure oder weichgestellte Emulsionen von beispielsweise Vinylacetatäthylencopolymeren einzurühren. Jedoch sollen diese Zusätze nur in untergeordneter Menge, die keinesfalls 20% dt/ Suspt.ision übersteigt, verwendet werden.

Die erfindungsgemäß zu verwendende 1 Dispersionen weisen Viskositäten von 100 bis 1500cp nach Epprecht auf und sind über Monate unverändert lagerstabil. Je nach Zusammensetzung und Reihenfolge des Zusammengebens kann sich die Viskosität ändern. Es ist leicht möglich, gießfähige Dispersionen bzw. Suspensionen von 100 bis 250 cp bei 20°C nach Epprecht zu erhalten. Die erfindungsgemäßen Schweißhilfsmittel trocknen in kurzer Zeit auf vielen Unterlagen auf und geben insbesondere beim Hochfrequenzschweißen mit weichgestelltem PVC reißfeste Verbindungen, die sich durch eine hervorragende Alterungsbeständigkeit auszeichnen.

Der pH-Wert betrug 7,1.

Die fertige Dispersion hatte eine Viskosität von 180 cp nach Epprecht bei 20⁰C.

Diese Dispersion war auch nach 2 Monaten hinsichtlich ihres Fließverhaltens, d. h. Viskosität, völlig unverändert Auf Hartfaserplatten wurde die wie oben beschrieben hergestellte Dispersion aufgetragen, wobei die Dicke des Auftrags bei 03 mm lag. Nach 19 Minuten Lagerung bei 20⁰C war eine blockfeste Beschichtung entstanden. Dann wurde eine Weich-PVC-Folie (Dicke 280 μ) unter Zwischenlage eines handelsüblichen Acrylvlieses einer Dicke von etwa 5 mm mittels eines Hochfrequenzschweißgerätes auf die beschichtete Hartfaserplatte nahtförmig geschweißt In einer Zerreißmaschine wurde quer zur Naht (5 cm Breite) die Schälfestigkeit bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 mm/Min, bestimmt Sie betrug 14kp/5cm. Dann wurden hergestellte Probekörper 4 Stunden bei 105⁰C getempert und rieh Abkühlen auf Raumtemperatur die Schälfestigkeit bestimmt Sie betrug 15 kp/5 cm.

Vergleichsversuch

Eine handelsübliche Dispersion eines Polyvinylchlorids mit etwa 20% Butylacrylat wurde in gleicher Weise auf Hartfaserplatten aufgebracht Die Prüfung ergab, daß die Trocknung bis zur Stapelfähigkeit 28 Minuten benötigte. Bei der Prüfung der Schälfestigkeit wurden bei sofortiger Schweißung 12 kp/5 cm und nach 4stündiger Lagerung bei 105° C nur noch 9,4 kp/5 cm gemessen.

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Beispiel

Ein Hochfrequenz-Schweißhilfsmittel wurde hergestellt durch Dispergieren der nachfolgenden Bestandteile in der angeführten Reihenfolge:

254 ml Wasser

18,2 g Netzmittel (Additionsprodukt von 6 Mol Äthylenoxid an ein techn. Gemisch aus CirCie-Fettsäuren)

236 g verpastbares PVC-Pulver (K-Wert 70)
9 g handelsübliches Antischaummittel auf Silikonbasis

27 g Titanoxid,
2 g Ammoniak, konzentriert
91 g Emulsionspolymerisat aus Styrol mit geringen Mengen Acrylsäure,

362 g einer 50%igen wäßrigen Dispersion von Vinylacetat mit Äthylen (Äthylengehalt 15%)

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer wässeriger. Dispersion eines Vinylchlorid-Polymeren als Hochfrequenz-Schweißhilfsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion 20 bis 40·% eines redispergierbaren verpastbaren Suspensionspolymerisatpulvers aus Polyvinylchlorid und/oder Mischpolymerisaten des Vinylchlorids mit copolymerisierbaren Monomeren, wobei der Anteil an Comonomeren nicht mehr als 20% beträgt, und 1 bis 5% eines nichtionogenen Netzmittels enthält.