DE4422258A1 - Klebstoff - Google Patents
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 (12)
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.
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