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Klebestoffe Die bekannten Klebemittel, die aus Harzlösungen, z. B.
Kopal, Dammar oder ähnlichen Harzen, hergestellt sind und die aus Kunstharzen, z.
B. Phenolaldehydkonden# sationsprodukten, zubereiteten Klebemittel besitzen verschiedene
bei der Verwendung störende Nachteile. Sie erfordern alle eine erhebliche Menge
von Lösungsmitteln und müssen weitgehend verdünnt werden, wenn man rasch trocknende
Erzeugnisse gewinnen will. Die Verwendung großer Lösungsmittelmengen ist aber teuer
und führt auch zu einer starken Verminderung der eigentlichen Trokkensubstanz und
zu einem hohen Maße von Schrumpfung.
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Benutzt man Kunstharz, z. B. Phenolaldehydharz, so komrht außerdem
der Nachteil hinzu, daß diese Harze selbst kein gutes Bindevermögen haben. Es ist
selbstverständlich, daß für die praktische Brauchbarkeit eines Klebemittels ein
starkes Trockenvermögen Voraussetzung -ist. Versuch, die Verwendung beträchtlicher
Lösungsmittelmengen einzuschränken und die Viscosität der Klebemittel dadurch zu
vergrößern, hatten zu keinem ausreichenden Ergebnis geführt, da Klebemittel, die
nur wenig oder kein Lösungsmittel enthalten und von sehr viscoser Beschaffenheit
sind, oberflächlich antrocknen, im Innern aber klebrig bleiben. Ist der Gehalt an
Trockensubstanz zu gering, und das ist der Fall, wenn man viel Lösungsmittel benutzt,
so ist nicht genug Klebemittel vorhanden, um die notwendige Adhäsion zu erzielen,
besonders dann nicht, wenn die Oberflächen porös sind, wie bei Papier, Holz, Gewebe,
Gips oder unglasiertem Porzellan. Außerdem wird die Trockenzeit verzögert, weil
die große Menge des Lösungsmittels erst verdampfen oder verdunsten muß.
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Stark viscose Nitrocellulose oder niedrigviscose Nitrocellulose trocknet
von selbst vollkommen, ohne daß sich eine trockene Haut an der Oberfläche bildet
und das Innere flüssig oder klebrig bleibt. Niedrigviscose Nitrocellulose besitzt
aber keine guten Adhäsionseigenschaften und wird sehr spröde, wenn es trocken ist.
Man hat zwar Diäthylphthalat, Trikresylphosphat, Kampfer und andere Weichmachungsmittel
zugesetzt, um bei verschiedenen Klebstoffen aus niedrigviscoser Nitrocellulose das
Austrocknen zu verhindern, konnte aber dadurch die Adhäsionsfähigkeit keineswegs
wesentlich verbessern.
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Der Erfindung liegen Untersuchungen zugrunde, in welcher Weise und
unter Innehaltung welcher Mengenverhältnisse die für Lacküberzüge bekannten Mischungen
von Cellulosederivaten
und Kunstharzen der Verwendun- als Klebestoff
zugeführt werden können.
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Aüf Grund dieser Versuche werden als Klebemittel Gemische vorgeschlagen,
die einerseits aus einer bestimmten Menge von Cellulosederivaten, insbesondere Nitrocellulose,
bestehen und andererseits in bestimmtem Verhältnis dazu die Kondensationsprodukte
mehrwertiger Alkohole und mehrbasischer Säuren enthalten, die aus Glycerin und Phthalsäure
unter Zusatz von Fettsäure, insbesondere Fettsäuren trocknender Öle und den fetten
Ölen selbst hergestellt sind.
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Man hat Kondensationsprodukte mehrwertiger Alkohole und mehrbasischer
Säuren bereits in Verbindung mit Cellulosederivaten verwendet, insbesondere hat
man durch geringen Zusatz von Glycerinphthalsäureliarz. oder von mit Ölsäure plastisch
gemachten Glycerinphthalsäureharz das Haftvermögen von Celluloselacken verbessert.
Ausgesprochene Klebemittel hat man aber aus GlycerinphtÜalsäureharzen bisher nicht
hergestellt. Mitunter hat man empfohlen, Klebestoffe unter Verwendung der gleichen
Bestandteile herzustellen, die zur Bereitung von Lacken Verwendung gefunden haben.
In diesem Zusammenhang sind zu erwähnen, Zusätze der Kondensationsprodukte der Phthalsäure,
die zwar nicht mit Glycerin selbst, sondern mit Glycerinäthern oder mit Alkoholen
erhalten waren, die mehr als drei Hydroxylgruppen enthalten. Ebenso sind zu erwähnen
die Glycerinkondensationsprodukte, die zwar nicht mit Phathalsäure, wohl aber mit
aliphatischen Dicarbonsäuren hergestellt wurden. Alle diese Zusätze zu Celluloselacken
würden die Herstellung von Klebemitteln verhältnismäßig kostspielig machen. Es ist
ein Vorzug der neuen Klebemittel, daß sie aus Glycerin und Phtlialsäure unter Mitverwendung
fetter Öle und der Fettsäuren hergestellt werden. Es hat sich herausgestellt, daß
bei Innehaltung bestimmter Mengenverhältnisse und bei der Verwendung der durch Zusatz
der fetten Öle und Fettsäuren modifizierten Phthalsäureharze ausgezeichnete Klebemittel
entstehen. Die neuen Klebemittel enthalten i i bis 2o Teile der Kondensationsprodukte,
welche aus Glycerin und Phthalsäure unter Zusatz von Fettsäure, insbesondere von
Fettsäuren trocknender Öle und unter Zusatz von fetten Ölen hergestellt sind. Sie
enthalten ferner 26 bis -2 Teile Celluloseester und im übrigen so viel Lösungsmittel,
daß die Gesamtmenge aller Bestandteile etwa ioo Teile beträgt.
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Auf diese Weise entstehen Klebemittel, die viscoser sind als die gewöhnlichen
und die auch einen höheren Gehalt an Trockensubstanz aufweisen. Sie erfordern keine
Wärmebehandlung, trocknen ziemlich rasch und sind auch besonders geeignet zur Anwendung
bei porösen Oberflächen. Außer der vorzugsweise verwendeten Nitrocellulose kommen
als Cellulosederivate auch Celluloseacetate und ähnliche Ester in Betracht. Nitrocellulose
wird besonders deshalb bevorzugt, weil sie billig und sehr fest ist, weil sie im
allgemeinen die Verwendung einer größeren Zahl von Lösungsmitteln gestattet.
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Bekanntlich ist der ausgesprochenste Vertreter der genannten Kondensationsprodukte
das aus Glycerinphthalsäureanhydrid bestehende Kunstharz. Die plastifizierenden
Zusätze, deren Verwendung bei der Herstellung der Harze notwendig ist, um die günstigsten
Ergebnisse zu erzielen, sind trocknende, halbtrocknende, nicht trocknende Öle, die
Fettsäuren all dieser fetten Öle, besonders die Fettsäuren der trocknenden Öle.
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Außerdem können natürlich auch noch Naturharze oder anderen Kunstharze
vorhanden sein.
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Beispielsweise werden folgende Gewichtsteile der Bestandteile zur
Herstellung der Harze benutzt: Beispiel i
| 16,35 Teile Glycerin, |
| 32,68 - Phthalsäureaühydrid, |
| i 1,8a - Leinölfettsäure, |
| 4,22 - Äthylenglykol, |
| 12,40 - rohes Chinaholzöl, |
| 22,53 - Harz. |
Dabei kann z. B. in der Weise verfahren werden; daß die Leinölfettsäure mit dem
Holzöl und dem Harz in einem Aluminiumgefäß möglichst schnell auf 28o° erhitzt wird.
Dann läßt man die Masse auf 26o bis
2650
abkühlen, gibt zunächst das Phthalsäureanhydrid
und dann Glycerin und Glykol hinzu. Man erhitzt auf Zoo bis 22o° und hält die Temperatur
so lange konstant, bis das Harz klar geworden ist. Dann steigert man die Temperatur
auf 25o° und erhitzt so lange unter schnellem Rühren, bis eine Probe auf einer 20o°
heißen Platte innerhalb von 4o Sekunden fest wird.
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Von diesem Harz werden i i Teile in einer gleichen Gewichtsmenge eines
Lösungsmittels, z. B. Aceton oder Alkoholaceton, gelöst und mit fünf Teilen eines
Weichmachungsmittels, wie Diäthylphthalat, vermischt. Es entsteht so eine Lösung,
die man den Celluloseestern zusetzt, z. B. benutzt man 73 Teile einer 35°/oigen
Lösung von Nitrocellulose (1[2 Sekunden), wobei eine Mischung aus gleichen Teilen
Essigester und Toluol als Lösungsmittel dienen mag. Vorteilhaft verwendet man Nitrocellulose
'von geringer Viscosität und eine 35°/oige Lösung von 1j2 Sekunden.
Nitrocellulose
hat sich als außerordentlich geeignet erwiesen. Natürlich ist die Verwendung von
anderen Nitrocelluloselösungen durchaus möglich, und die notwendige Menge richtet
sich nach der Konsistenz der angewandten Nitrocellulose. -- Die Mischung wird tüchtig
durchgerührt, und das Klebemittel ist gebrauchsfertig.
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Das Verhältnis zwischen Harz und Celluloseester ist an bestimmte Grenzen
gebunden, da sich herausgestellt hat, daß die bei-Abweichung von diesem Verhältnis
hergestellten Klebemittel die erforderlichen Eigenschaften nicht besitzen. Es werden
also vorteilhaft io bis 2o Gewichtsteile Kunstharz und 26 bis 22 Gewichtsteile Nitröcellulose
von niedriger Vicosität, berechnet auf Trockenbasis, z. B. etwa 73 bis 64. Gewichtsteile
einer 35°1oigen Nitrocelluloselösung (o,5 Sekunden), angewendet. Wenn der Harzgehalt
die angegebene Grenze wesentlich überschreitet, so wird das Klebemittel stark klebrig
und trocknet nicht. Andererseits verliert die Mischung ihr Adhäsionsvermögen und
wird beim Trocknen spröde, wenn der Celluloseestergehalt wesentlicht über die angegebene
Grenze hinaus gesteigert wird.
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Die Abänderungsmöglichkeiten der Kunstharze aus mehrwertigen Alkoholen
und mehrbasischen Säuren ergeben sich weiter aus den folgenden Beispielen: Beispiel
2 35 % Phthalsäureanhydrid, i 9 °(o Glycerin, 31 °/o Leinölfettsäure,
10 °%o Harz, 5 °J, Ricinusöl.
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Die Bestandteile werden rasch unter Rühren -auf etwa 25o° erhitzt
und das Harz 2 Stunden bei rund 2d.o bis 25o° behandelt. Es kann dann mit einem
Lösungsmittel, Weichmachungsmittel und Celluloseesterlösung zur Bereitung eines
Klebemittels verwendet werden.
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_ Beispiel 3 23 °1o Glycerin, ,47 °%o Phthalsäureanhydrid, 300/0 Leinölfettsäure
werden in der Weise vereinigt, daß das Glycerin mit der Fettsäure im Aluminiumgefäß
auf iio° erwärmt, das Phthalsäureanhydrid langsam unter Rühren zugegeben und die
Masse auf 2io° erhitzt wird. Diese Temperatur wird beibehalten, bis eine Probe des
Harzes auf einer 200° heißen Platte in etwa i1/2 Minuten fest wird. Das Harz wird
in gleicher Weise verarbeitet wie oben beschrieben. 20,0 °/o Glycerin, 46,6
14 Phthalsäureanhydrid, 6,7 °)o Äthylenglykol, 26,7 °/o Ricinusöl werden
in einem Aluminiumgefäß allmählich auf 265° erhitzt und bei dieser Temperatur so
lange erwärmt, bis die Härtung auf einer 200° heißen Platte in 45 Sekunden sich
vollzieht. Die Herstellung des Klebemittels geschieht in der oben beschriebenen
Weise.
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Bei der Benutzung des Klebemittels ist es vorteilhaft, wenn die miteinander
zu verklebenden Oberflächen möglichst sauber und, wenn es notwendig ist, etwas aufgerauht
sind. Glatte Flächen werden am zweckmäßigsten zunächst -mit einem trockenen Tuch
abgewischt und dann mit einem Fettlösungsmittel abgerieben. Das Lösungsmittel darf
keinen fettigen Rückstand hinterlassen. Aceton ist besonders geeignet. Nach Reinigung
und Trocknung der Oberflächen wird ein dünner Überzug des Klebemittels auf beide
Ober: flächenaufgebracht und die Flächen gegeneinandergedrückt, bevor sie ihre Klebrigkeit
verlieren. Bei der Vereinigung von Fasermaterial, wie Papier und Stoff, wird das
Klebemittel gewöhnlich in etwa 5 Minuten fest, jedoch läßt sich der Gegenstand schon
nach kaum 2 Minuten handhaben. Bei Holz und Leder dauert der Vorgang des Erhärtens
etwas länger. Dichte Oberflächen, wie Glas und Metall werden zweckmäßig während
des Erhärtens unter leichtem Druck gehalten. Man kann bei dichten Oberflächen das
Trocknen des Klebstoffes durch Erhitzen erheblich beschleunigen, soll aber dabei
möglichst nicht über ioo° hinausgehen. Zur Abstufung der Trockendauer kann man auch
Verdünnungsmittel benutzen, und zwar kann man zum rascheren Trocknen ein Lösungsmittelgemisch
benutzen, welches hauptsächlich aus Aceton mit geringen Zusätzen von Äther und Essigester
besteht. Für die meisten Anwendungszwecke ist der Klebstoff auch ohne ein Verdünnungsmittel
geeignet.
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. Das Klebemittel gemäß der Erfindung besitzt ein gutes Bindevermögen
für verschiedene Stoffe. Außer den obengenaniten Stoffen kann es Aluminium mit Leder,
Filz mit unglasiertem Porzellan, Schilder mit Blechkannen, Aluminium mit Papier
oder Aluminium mit Aluminium fest verbinden: Seine elektrischen Isoliereigenschaften
sind sehr gut. Es widersteht der Einwirkung von Benzin und Mineralöl. Auch gegen
Feuchtigkeit ist es sehr beständig im Gegensatz zu den Klebstoffen, die aus wässerigen
Kolloiden bestehen. Es wird ferner nicht von Mikroorganismen zerstört wie die üblichen
Klebemittel,
z. B. Leim und Casein. Es schmilzt nicht wie Schellack
beim Erwärmen und verliert sein Klebevermögen nicht bei 7o bis zoo° wie beispielsweise
Kautschukklebestoffe.