DE4422258A1

DE4422258A1 - Klebstoff

Info

Publication number: DE4422258A1
Application number: DE4422258A
Authority: DE
Inventors: Ulrik Harder
Original assignee: Nobel Paint & Adhesives AB
Current assignee: Nobel Paint & Adhesives AB
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1995-01-05
Also published as: SE501427C2; NO306622B1; NO942377D0; SE9302200D0; NO942377L; DK74294A; FR2706902A1; FI109707B; FR2706902B1; DK172214B1; SE9302200L; FI942925A0; FI942925A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Klebstoff zum Leimen bzw. Kleben von, entweder mit sich selbst oder eines mit einem anderen, Erzeugnissen aus wasserunlöslichen synthetischen, organischen Polymeren, wie Hart- und Weich-PVC, ABS, Poly carbonat, Polystyrol, Polyacrylat und Polyacrylamid. Als Lösungsmittel in dem Klebstoff wird ein Gemisch von nieder molekularen Diestern von organischen Dicarbonsäuren (zweiba sische Ester), gegebenenfalls in Kombination mit einem fünfgliedrigen Lactam, verwendet. Der Klebstoff gemäß der Erfindung ist umweltsicher und hygroskopisch beständig und ergibt Klebestellen bzw. Klebeflächen von hoher Festigkeit. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erzeugung einer Klebefläche bzw. Klebestelle zwischen den Oberflächen von Kunststofferzeugnissen aus den oben erwähnten Polymeren, wobei der erfindungsgemäße Klebstoff auf mindestens eine der mitein ander zu verbindenden Flächen aufgebracht wird.

Die Patentbeschreibung EP 0 111 250 B2 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung einer Klebestelle, wobei PVC-Erzeugnisse mittels einer Klebstofflösung zusammengeklebt werden, die aus einem Polymeren besteht: wie PVC, ABS und Polyacrylat in einem Lö sungsmittel, hergestellt aus einer oder mehreren Verbindungen, ausgewählt aus fünfgliedrigen oder sechsgliedrigen wasser mischbaren Lactonen oder Lactamen. Gewünschtenfalls enthält der Klebstoff weiterhin übliche Zusätze, beispielsweise ein thixotropierendes Mittel und/oder ein viskositätsmodifizie rendes Mittel. Die Klebestellen bzw. Klebeflächen, beim Ver kleben von PVC-Rohren erhalten, werden als lecksicher und von hoher Qualität geschildert. Das bevorzugte Lösungsmittel vom Lactam-Typ ist N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), und das bevorzugte Lösungs-mittel vom Lacton-Typ ist γ-Butyrolacton.

Die Patentbeschreibung EP 0 046 957 B1 offenbart eine Methode zur Verminderung der Konzentration von Lösungsmitteldämpfen bei der Anwendung von organische Lösungsmittel enthaltenden Klebestoffen. Diese Methode zeichnet sich dadurch aus, daß 0,1 bis 20 Gew.-% des Lösungsmittels durch ein N-Alkylpyrrolidon ersetzt ist, insbesondere N-Methyl-2-pyrrolidon. Die Lösungs mittel, die ersetzt werden, sind Lösungsmittel, welche Di methylformamid, Tetrahydrofuran, Dioxan, chlorierte Kohlenwas serstoffe, Ester wie Amyl- und Butylacetat, aromatische Verbindungen wie Toluol und Xylol, und Ketone wie Aceton, Methylethylketon, und Cyclohexanon insbesondere enthalten.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Klebstoff, der die in dem angefügten Anspruch 1 angegebene Zusammensetzung hat.

Demnach ist die Erfindung auf einen Klebstoff gerichtet, der als Lösungsmittel ein oder mehrere niedermolekulare Diester von organischen Dicarbonsäuren (zweibasische Ester), gege benenfalls in Kombination mit einem fünfgliedrigen wasser mischbaren Lactam, enthält und der verwendbar ist, entweder mit sich selbst oder eines mit einem anderen der Erzeugnisse aus Hart- oder Weich-PVC, ABS, Polycarbonat, Polystyrol, Polyacry lat oder Polyacrylamid zu kleben.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung einer Klebstelle bzw. Klebefläche zwischen Flächen, wie in dem beigefügten Anspruch 10 angegeben ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Klebefläche zwischen den Oberflächen von Erzeugnissen aus wasserun löslichen synthetischen, organischen Polymeren wie Hart- und Weich-PVC, ABS, Polycarbonat, Polystyrol, Polyacrylat und Polyacrylamid erzeugt, indem der erfindungsgemäße Klebstoff auf wenigstens eine der zu vereinigenden Flächen aufgetragen wird, worauf diese Flächen zusammengebracht und getrocknet werden.

Der Klebstoff gemäß der Erfindung ist geeignet zum Verkleben von z. B. Hochdruck- und Niederdruckrohren aus PVC- und ABS- Kunststoffen für Trinkwasser und Abwasser, Dachrinnen aus PVC, Dachverkleidungen aus PVC und Schläuche aus Weich-PVC und zum Verbinden von Fußboden- und Deckenauskleidungselementen aus PVC für Bäder und dergleichen.

Als Binder in dem Klebstoff gemäß der Erfindung wird ein wasserunlösliches synthetisches, organisches Homo- oder Copolymer von PVC, ABS, Polyacrylat, Polycarbonat, Cellulose acetat, Polyacrylamid, Polyamid oder Polystyrol verwendet. Das Binderpolymere ist zweckmäßigerweise in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-%, und ganz bevorzugt 10 bis 20 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge des Kleb stoffs, vorhanden. Die zweibasische Estermischung, welche in dem Klebstoff enthalten ist, liegt zweckmäßigerweise in einer Menge von 10 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-%, und ganz bevorzugt 50 bis 90 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge des Klebstoffs, vor.

Das gegebenenfalls verwendete fünfgliedrige Lactam ist vorzugsweise N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und ist dann ge eigneterweise in einer Menge von bis zu 50 Gew.-% vorhanden, basierend auf der Gesamtmenge des Klebstoffs.

Die Viskosität des Klebstoffs kann innerhalb eines weiten Bereiches modifiziert werden, indem die Konzentration des/der Binderpolymeren erhöht oder vermindert wird. Gewünschtenfalls können Verdickungsmittel oder Thixotropiemittel ebenfalls zugesetzt werden, wie kolloidales Siliciumdioxid, vorzugsweise in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%.

Binder, die für die Verwendung in der Klebstoffzusammensetzung gemäß der Erfindung geeignet sind, sind PVC-Polymere, z. B. Vinnol der Wacker-Chemie GmbH oder Vestolit der Hüls AG, und PVC-Copolymere wie Genchlor 700 von ICI. Andere geeignete Binder sind beispielsweise Acrylharze wie Elvacite 2042 von DuPont, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polyacrylamid, Polyamid und Polystyrol.

Als Lösungsmittel in der Klebstoffzusammensetzung gemäß der Erfindung werden vorzugsweise ein oder mehrere niedermole kulare Diester organischer Dicarbonsäuren (zweibasische Ester), wie Oxalsäure und ihre Homologen, verwendet. Besonders geeignet sind Ester von Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adi pinsäure, insbesondere die Dimethylester dieser Säuren. Ein Gemisch, das zur Verwendung als Lösungsmittel in der erfin dungsgemäßen Klebstoffzusammensetzung geeignet ist, ist ein Gemisch von Dimethylsuccinat, Dimethylglutarat und Dimethyladipat wie Estiplast 150 von Estichem A/S.

Die Klebstoffzusammensetzung gemäß der Erfindung kann weiter hin übliche Zusätze enthalten, wie stabilisierende Mittel, Verdickungsmittel und thixotropierende Mittel, vorzugsweise in einer Menge bis zu 15 Gew.-%, ganz bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%.

Eine typische Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann die folgenden Bestandteile umfassen:

PVC-Copolymeres
15 Teile (z. B. Genchlor 700)
Gemisch zweibasischer Ester	40 Teile (z. B. Estiplast 150)
N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP)	40 Teile
übliche PVC-Stabilisatoren	3 Teile
Thixotropierendes Mittel	3 Teile

(z. B. pyrogenes Siliciumdioxid, Aerosil 200).

Der Klebstoff gemäß der vorliegenden Erfindung hat gegenüber den Klebstoffen des Standes der Technik verschiedene Vorteile, wie z. B. in der oben erwähnten Patentbeschreibung EP 0 111 250 B2 beschrieben. So ist der erfindungsgemäße Klebstoff vom Um weltstandpunkt aus sehr viel sicherer. Die Anwendung des er findungsgemäßen Klebstoffs ergibt eine Klebestelle bzw. Klebe fläche, welche nicht hygroskopisch ist, wie dies bei einer Klebefläche, die aus einem Klebstoff erzeugt ist, worin das Lösungsmittel N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) ist, der Fall ist. Außerdem ergibt der erfindungsgemäße Klebstoff, worin das Lösungsmittel ein oder mehr zweibasische Ester oder ein Ge misch von zweibasischen Estern und NMP ist, eine Klebefläche von höherer Festigkeit, als dies bei Verwendung eines Klebstoffs, worin das Lösungsmittel nur aus NMP besteht, der Fall ist. Im Gegensatz zu den Klebstoffen, die ausschließlich auf NMP als Lösungsmittel basieren, vermindert der erfin dungsgemäße Klebstoff nicht die Festigkeitseigenschaften der geklebten Materialien, indem er als Weichmacher wirkt.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden nicht beschrän kenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

In einem geschlossenen Gefäß wurden 15 g PVC- Copolymeres (Genchlor 700 von ICI, UK) in einem Gemisch von 42,5 g N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und 42,5 g eines Gemisches zweibasischer Ester aus Dimethylsuccinat, Dimethylglutarat und Dimethyladipat, erhältlich auf dem Markt unter dem Handels namen Estiplast 150 (von Estimchem A/S), gelöst. Das entstan dene Gemisch wurde kräftig gerührt, bis eine homogene Lösung erhalten worden war.

Beispiel 2

In einem geschlossenen Gefäß wurden 20 g Acryl- Copolymeres (Elvacite 2042 von DuPont) in einem Gemisch von 80 g der in Beispiel 1 verwendeten zweibasischen Ester gelöst. Das entstandene Gemisch wurde kräftig gerührt, bis eine homo gene Lösung erhalten worden war.

Beispiel 3

In einem geschlossenen Gefäß wurden 20 g Acryl- Copolymeres (Elvacite 2042) in einem Gemisch von 40 g NMP und 40 g eines Gemisches der in Beispiel 1 verwendeten zweiba sischen Ester gelöst. Das entstandene Gemisch wurde kräftig gerührt, bis eine homogene Lösung erhalten worden war.

Beispiel 4

In einem geschlossenen Gefäß wurden 15 g PVC (Vinnol-E-Typ mit einem K-Wert von etwa 60 der Wacker-Chemie) in einem Gemisch von 35 g NMP und 50 g zweibasischen Estern desselben Typs, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, gelöst. Das entstandene Gemisch wurde kräftig gerührt, bis eine homo gene und transparente Lösung erhalten worden war.

Vergleichsbeispiel 1

In einem geschlossenen Gefäß wurden 15 g PVC-Copolymeres (Genchlor 700) in einem Gemisch von 85 g NMP gelöst. Das entstandene Gemisch wurde kräftig gerührt, bis eine homogene Lösung erhalten worden war.

Beispiel 5

In einem geschlossenen Gefäß wurden 15 g PVC- Copolymeres (Genchlor 700) in einem Gemisch von 41,5 g NMP und 41,5 g des in Beispiel 1 verwendeten Gemisches zweibasischer Ester gelöst. Das entstandene Gemisch wurde kräftig gerührt, bis eine homogene Lösung erhalten worden war. Dann wurden 2 g pyrogenes Siliciumdioxid (Aerosil 200 von Degussa) zugesetzt.

Beispiel 6

In einem geschlossenen Gefäß wurden 15 g Poly styrol (Amoco 18-290 von Amoco Chemical) in einem Gemisch von 42,5 g NMP und 42,5 g des in Beispiel 1 verwendeten Gemisches zweibasischer Ester gelöst. Das entstandene Gemisch wurde kräftig gerührt, bis eine homogene Lösung erhalten worden war.

Beispiel 7

Die Festigkeit von Klebeflächen, die mittels der in den Beispielen 1 bis 3 und 5 sowie Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Klebstoffe erzeugt wurden, wurde durch Zusammen kleben von zwei Stücken von hartem "starrem" PVC gemessen. Die Überlappung betrug 2,25 cm².

Die Festigkeit wird als Scherfestigkeit nach 1 Stunde bzw. 24 Stunden Trocknen gemessen.

Beispiel 8

Alle Klebstofftypen in den Beispielen 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 wurden auf Hygroskopizität getestet. Tropfen der Klebstoffe wurden auf eine schwarze Platte aufge bracht, und das Aussehen der Tropfen wurde auf jede Neigung zum Weißwerden nach 24 Stunden bei 23°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50% geprüft. Nur die Probe des Vergleichs beispiels 1 zeigte eine starke Neigung, Feuchtigkeit zu absorbieren und so weiß zu werden. Alle Klebstoffmischungen aus den anderen Beispielen waren im Gegensatz dazu klar und transparent.

Beispiel 9

Dieses Beispiel erläutert, daß der erfindungs gemäße Klebstoff, der auf einem Gemisch von NMP und einem Gemisch zweibasischer Ester basiert, umweltfreundlicher ist als der Klebstoff, der nur auf NMP basiert.

Unter der Skandinavischen Umweltgesetzgebung wird die Wirkung eines Lösungsmittels auf die Umgebung durch seinen YL-Wert angezeigt. Der YL-Wert ist die Menge an Luft, die benötigt wird, um die Dämpfe aus 1 l des Lösungsmittels auf ein Niveau unter die maximal zulässige Konzentration auf Arbeitsplätzen zu verdünnen.

YL-Faktor = K×10 000 (mg)/MAK (mg/m³)
K hängt von dem Dampfdruck des Lösungsmittels ab und ist 0,3 für NMP und 0 für zweibasische Ester.

Die MAK-Werte sind 400 mg/m³ für NMP und 0 für zweibasische Ester.

Als Ergebnis ist der YL-Faktor 8 für NMP und 0 für Mischungen von zweibasischen Estern.

Die Menge der benötigten Luft ist m³ Luft/l Produkt = YL-Faktor×% Lösungsmittel×Produkt dichte.

Die Klebstoffe in den obigen Beispielen haben eine Dichte nahe 1 kg/l.

Die Werte der verwendeten Lösungsmittel werden zu einer Gesamtheit addiert. Je niedriger die Gesamtzahl ist, umso umweltfreundlicher ist das Lösungsmittel.

Dies ergibt, daß der Klebstoff in Vergleichsbeispiel 1 den Wert 85×8 = 680 erhält, und der Klebstoff in Beispiel 1 erhält den Wert 43×8 + 4×0 = 344.

Demnach ist es offensichtlich, daß der Klebstoff gemäß der Erfindung einen geringeren Effekt auf die Umgebung hat.

Claims

1. Klebstoff zum Kleben von Kunststofferzeugnissen, dadurch gekennzeichnet, daß er als Bindemittel ein wasserun lösliches synthetisches, organisches Polymeres, ausgewählt aus den Homo- und Copolymeren von PVC, ABS, Polyacrylat, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polyacryl amid, Polyamid und Polystyrol oder Mischungen davon, enthält und als Lösungsmittel ein oder mehrere niedermolekulare Ester von organischen Dicarbonsäuren enthält.

2. Klebstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Bindemittel 5 bis 60 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge des Klebstoffs, eines oder mehrerer wasserun löslicher synthetischer, organischer Polymeren enthält und als Lösungsmittel 10 bis 95 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge des Klebstoffes, eines oder mehrerer nieder molekularer Ester von organischen Dicarbonsäuren enthält.

3. Klebstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß er weiterhin als Lösungsmittel bis zu 50 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge des Klebstoffs, eines fünfgliedrigen Lactams enthält.

4. Klebstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Lösungsmittel ein Gemisch von niedermolekularen Estern von organischen Dicarbonsäuren, ausgewählt aus den Estern von Oxalsäure und deren Homologen, enthält.

5. Klebstoff gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch niedermolekularer Ester organischer Dicarbon säuren ausgewählt ist aus den Estern von Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure.

6. Klebstoff gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch niedermolekularer Ester ein Gemisch von Dimethylsuccinat, Dimethylglutarat und Dimethyladipat ist.

7. Klebstoff gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel N-Methyl-2- pyrrolidon (NMP) als fünfgliedriges Lactam enthält.

8. Verfahren zur Erzeugung einer Klebefläche zwischen den Oberflächen von Kunststoffartikeln aus wasserunlöslichen synthetischen, organischen Polymeren, ausgewählt aus Hart- und Weich-PVC, ABS, Polycarbonat, Polystyrol, Polyacrylat und Polyacrylamid, wobei ein Klebstoff, der wenigstens ein wasserunlösliches synthetisches, orga nisches Homo- oder Copolymer von PVC, ABS, Polyacrylat, Polycarbonat, Celluloseacetat, Polyacrylamid, Polyamid oder Polystyrol in einem Lösungsmittel, enthaltend ein oder mehrere niedermolekulare zweibasische Ester organischer Dicarbonsäuren, auf wenigstens eine der zusammen zu verbindenden Oberflächen aufgebracht wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff als Lösungsmittel ein Gemisch nieder molekularer Ester organischer Dicarbonsäuren, ausgewählt aus den Estern der Oxalsäure und ihrer Homologen, ent hält.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Klebstoff weiterhin als Lösungsmittel ein fünfgliedriges Lactam enthält.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß N-Methyl-2-pyrrolidon als fünfgliedriges Lactam in einer Menge von bis zu 50 Gew.-% des Klebstoffs verwendet wird.

12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoff verwendet wird, der als Lösungsmittel 5 bis 60 Gew.-% eines Polymerbinde mittels und 10 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer nieder molekularer Ester organischer Dicarbonsäuren enthält.