DK149310B - Polymerklaebemiddel indeholdende geleringsmiddel - Google Patents

Description

149310

Den foreliggende opfindelse angår klæbemidler, der indeholder geleringsmidler, nemlig selvbærende klæbemidler og gelerende flydende adhæsiver, hvilke sidstnævnte har ringe eller ingen tendens til at løbe eller "danne hale".

5 Klæbemidler anvendes i vid udstrækning i industrien, i hjemmene og i kontorer. På grund af deres karakteristiske egenskaber kan de være ubehagelige og vanskelige at manipulere når de anvendes uden specielt håndelag. Fabrikanter af klæbemidler, især til anvendelse i hjemmene eller i kontorer, har derfor forsøgt at sammensætte deres mate-10 rialer således, at de bliver så bekvemme som muligt at manipulere og anvende, og at risikoen for, at der ved et uheld spildes på eller opstår kontakt med andre overflader end arbejdsoverfladen, bliver så lille som muligt.

Til anvendelse i hjem eller kontorer har langt den mest anvendte type 15 klæbemiddel været en opløsning eller dispersion af en klæbende polymer i en flygtig flydende bærer. Da disse materialer er flydende, er de uheldigvis også de vanskeligste at kontrollere ved anvendelsen. De har tilbøjelighed til at løbe, når de påføres hældende overflader; de har en tilbøjelighed til at danne strenge eller "haler", når påførings-20 enheden (sædvanligvis en sammenklemmelig tube eller en flaske med en bøjelig dispenseringsdyse) fjernes fra arbejdsoverfladen; og de har tilbøjelighed til at løbe ud af disse påføringsenheder, når de efterlades, uden at enheden er lukket, eller på anden måde uforsigtigt.

Da størstedelen af de ovennævnte vanskeligheder skyldes, at klæbe-25 midlet er en hældbar væske, er der blevet gjort forsøg på at overvinde vanskelighederne ved at fortykke eller gelere væsken til det punkt, hvor den ikke længere er spontant hældbar. En polymers klæbende egenskaber afhænger imidlertid ret kritisk af inderlig kontakt mellem de to overflader, der skal sammenføjes, og den mellemlig-30 gende polymerfilm. Ethvert fremmed materiale, der er til stede i filmen, har tilbøjelighed til at have en antiklæbeeffekt. Den foreslåede tilsætning af et geleringsmiddel til det ukomplicerede basale system af polymer plus flygtigt opløsningsmiddel anvendes derfor altid med 2 U9310 forsigtighed, og under omhyggelig bedømmelse af det foreslåede geleringsmiddels indvirkning på klæbemidlets klæbende egenskaber.

Mange af de geleringsmidler, der anvendes på teknologiske områder uden for klæbemrddelområdet, er uegnede, fx fordi de i sig selv er 5 uforenelige med den klæbende polymer, eller fordi de skal anvendes i for høj koncentration og således ødelægger adhæsionen, eller fordi de har skadelig indvirkning på tørretiden, eller fordi de ikke gelerer det pågældende opløsningsmiddelsystem.

På trods af disse fundamentale problemer med hensyn til valget af et 10 egnet geleringsmiddel er der blevet foreslået klæbemidler, der er i form af en klæbemiddelstav eller -stift, som gnides på arbejdsoverfladen og efterlader en effektiv klæbemiddelfilm.

Disse foreslåede klæbemiddel stifter er enten dispersioner af den klæbende polymer i et voksagtigt fast grundmateriale eller gelerede 15 opløsninger eller dispersioner af den klæbende polymer i en normalt flydende bærer. De hidtil foreslåede geleringsmidler, især fedtsyre-salte, har en lille, men erkendelig antiklæbemiddelvirkning.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den erkendelse, at visse derivater af terephthalsyre kan anvendes i relativt små mængder til 20 opnåelse af gelopløsninger eller -dispersioner af adhæsivpolymerer uden nogen udpræget antiadhæsiv effekt.

Opfindelsen angår således et klæbemiddel indeholdende 5-50 vægtprocent af mindst én klæbende polymer valgt blandt polyvinylacetat, po-lyvinylalkohol, polyvinylchforid, polyvinylpyrrolidon, polyurethan, po-25 lyacrylsyre eller poiymethacrylsyre eller estere deraf, polyacrylami-der, methylceilulose eller ethoxylerede stivelsesderivater, hvilket er polymerer, der konventionelt anvendes til fremstilling af klæbestifter og flydende klæbemidler, mindst ét ikke-toxisk flygtigt opløsningsmiddel eller flydende dispergeringsmiddel for polymeren og 0,1-10 vægt-30 procent af et geleringsmiddel for opløsningsmidlet eller dispergerings-midlet, hvilket adhæsivmateriale er ejendommeligt ved, at gelerings-midfet er et alkalimetai-, jordalkalimetal-, ammonium- eller substitueret ammoniumsalt af en forbindelse med den almene formel I

14931 O

3 _f~\ s'* \=/ \ nr hvor R betegner en C^_^g-alkylgruppe, og at klæbemidlet eventuelt indeholder et vandopløseligt ionisk salt.

Særlig velegnede salte af forbindelserne med den almene formel I er fx natrium-, kalium- og ammoniumsaltene; natriumsaltet foretrækkes.

5 Ved anvendelse af det ovenfor anførte geleringsmiddel opnås klæbemidler, som kun har ringe eller ingen tendens til at løbe og "danne hale" samt selvbærende klæbestifter med god adhæsivvirkning, idet geleringsmidlet ikke har nogen udpræget antiadhæsiv effekt.

Forbindelser med den almene formel I er i Industrial and Engineering 10 Chemistry, Vol. 49, No. 10, oktober 1957, 1691-1694, beskrevet som en ny klasse oliegeleringsmidler og i N.L.G.I. Spokesman, 20, No.

11, februar 1957, 10-15 er anvendelsen af terephthalamatsalve i smøremidler beskrevet. Der er intet i disse publikationer, som antyder anvendelsen af disse forbindelser i klæbemidler.

15 Klæbestifter af den i krav l's indledning angivne art var kendte fra de tyske fremlæggelsesskrifter nr. 1.811.466 og 2.143.061 og fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.054.503, men det at anvende et salt af et monoamid af terephthalsyre i en klæbestift af den pågældende art er hverken beskrevet i eller nærliggende på baggrund af disse referen-20 cer.

Selv om det er et kendt princip at regulere egenskaberne af flydende klæbemidler under anvendelse af gelerings- eller fortykkelsemidler, er dette ikke ensbetydende med, at man kan antage, at ethvert gelerings- eller fortykkelsesmiddel kan anvendes til at regulere viskosite-25 ten af et brugbart klæbemiddel.

149310 4 I Handbook of Adhesives, 1962, side 440 beskrives det ønskelige i, at klæbemidlets viskositet egner sig til anvendelse med det bestemte udstyr, der er valgt, men denne reference hverken beskriver eller antyder anvendelse af noget specifikt geleringsmiddel i et klæbemid-5 del. Referencen anfører imidlertid et betydeligt antal egenskaber, som et klæbemiddel bør opfylde for, at det kan anses for at være nyttigt.

Ved at anføre ønskelige egenskaber hos et klæbemiddel bidrager referencen til at formulere problemet, men angiver ikke, hvorledes et nyttigt klæbemiddel kan sammensættes.

10 Som nævnt ovenfor har tidligere forsøg på at sammensætte klæbemidler med fortyknings- eller geleringsmidler sædvanligvis ført til en nedsættelse af klæbemidlets klæbeevne. Et brugbart fortykkelsesmiddel for et klæbemiddel skal således opfylde en række krav: i) fortykkelsesmidlet må ikke have nogen skadelig indvirkning 15 på overfladespændingen af den intermediært dannede poly merfilm, da dette ville nedsætte kontakten mellem den overflade, på hvilken klæbningen skal foretages, og klæbemid- delfilmen, ii) fortykkelsesmidlet skal være i stand til at gelere klæbemid- 20 let ved realistiske koncentrationer af klæbende polymer, iii) fortykkelsesmidlet må ikke medføre nogen unødig forlængelse af tørretiden, iv) det resulterende klæbemiddel må være i stand til at sprede sig i tilstrækkelig grad, dvs. det må ikke brydes op i 25 klumper, og det må ikke rive materialet, fx papir, under påføringen, v) det resulterende klæbemiddel må ikke gennemtrænge og plette det materiale, på hvilket det påføres.

Nu fremgår det af tysk fremlæggelsesskrift nr. 1.811.466 (spalte 3, 30 linje 10-16) at de fleste vandige geler (hvortil hører sådanne, som 5 149310 anvendes i henhold til den foreliggende opfindelse) ikke er egnede.

Hvis man forsøger at inkorporere klæbende polymere i kendte geler baseret på naturlige eller syntetiske hydrochlorider, sker der enten det, at gelens struktur ødelægges, eller det, at der ikke afgives 5 nogen anvendelig mængde klæbende polymer ved påføringen.

Dette udsagn i det tyske fremlæggelsesskrift fører klart fagmanden bort fra at eksperimentere med at anvende sådanne kendte fortykkelsesmidler.

Erkendelsen af, at netop den specielle klasse af forbindelser I, hvis 10 eneste kendte anvendelse som geleringsmidler var i olier og smøremidler, opfylder de kritiske og til dels indbyrdes modstridende krav til fortykkelses- eller geleringsmidler i klæbemidler og fører til glimrende resultater med hensyn til de ovenfor anførte egenskaber, var derfor ny og overraskende.

15 Den flydende grundbestanddel, som er til stede i materialerne ifølge opfindelsen, vil i nogen grad afhænge af identiteten af den klæbende polymer, der skal anvendes, og i nogen grad af, og materialet skal være i form af en fast geleret stift eller en geleret, men hældbar væske. I de fleste tilfælde vil det flydende grundmateriale være en 20 blanding af opløsningsmidler, der er valgt således, at der opnås den ønskede tørringshastighed og de ønskede opløseligheds- eller disper-geringsegenskaber. Vand vil normalt være en overvejende bestanddel i et stiftmateriale, og blandinger af vand og lavere alkoholer såsom methanol, ethanol og glycerol er undertiden nyttige flydende grund-25 materialer til stifter. Til et mere hældbart materiale vil det flydende grundmateriale normalt være en blanding af opløsningsmidler med middelstor polaritet. Opløsningsmidler, som hidtil er blevet anvendt i stifter og flydende klæbemidler, er fx vand, lavere alkoholer, lavmolekylære estere og ketoner. Der er blevet anvendt to eller flere af 30 følgende: vand, glycerol, methanol, ethanol, isopropanol, ethylen-glycol, methylacetat, ethylacetat, butylacetat, dibutylphthalat, cyc-lohexanon, acetone, methylethyl keton og methylisobutyl keton .

149310 6

Valget af opløsningsmidlet vil også afhænge af det anvendte geleringsmiddel. Langkædede forbindelser med den almene formel I (R > 10 carbonatomer) har tilbøjelighed til at være relativt uopløselige i vand, og ikke-vandige opløsningsmiddelsystemer kan være nødven-5 dige, hvis der ønskes meget stive stifter.

Små mængder emulgeringsmidler kan i visse tilfælde være nødvendige til opnåelse af en homogen blanding.

Klæbemidlet ifølge opfindelsen vil sædvanligvis indeholde 10-40 vægtprocent af den klæbende polymer og meget ofte 15-30 vægtprocent.

10 Koncentrationen af geleringsmidlet vil blive valgt efter den ønskede geleringsgrad. Mindre mængder, fx fra 0,1% til 2,0%, vil normalt være tilstrækkelige til gelering af et flydende adhæsiv til det punkt, hvor dets tilbøjelighed til at løbe og "danne hale" er praktisk taget elimineret. Større mængder, fx fra 2,5% til 10%, kan anvendes ved frem- 15. stillingen af klæbestifter.

Det har vist sig, at medtagelsen af et vandopløseligt ionisk salt i klæbemidlerne ifølge opfindelsen, der indeholder store mængder vand, er gunstig derved, at den forøger klæbemidlets stabilitet. Selv om mekanismen endnu ikke er helt klarlagt, antages det, at den ioniske 20 forbindelse giver en vis "udsaltnings"-effekt, som forøger geleringstemperaturen.

Egnede ioniske forbindelser til inkorporering i disse materialer er fx NaCJ, KCI, NH^CI, fv^SO^ og andre stabile, vandopløselige ioniske salte.

25 Det foretrækkes at inkorporere natriumchlorid i de selvbærende klæbemidler ifølge opfindelsen.

Normalt er sådanne ioniske forbindelser til stede i en mængde på 2-15 vægtprocent, beregnet på det færdige materiale, mere sædvanligt 5-10 vægtprocent og fortrinsvis ca. 7-8 vægtprocent.

7 1Λ 9 310

De selvbærende klæbemidler ifølge opfindelsen kan fremstilles ved at blande ingredienserne og opvarme (sædvanligvis til 60-90°C), enten under eller efter sammenblandingen. Hvis det ønskes, eller hvis det er mere bekvemt, kan den frie syre med den ovenfor angivne almene 5 formel I omdannes in situ til det ønskede, som geleringsmiddel virkende salt, ved tilsætning af en base, fx natrium-, kalium- eller ammoniumhydroxid, under sammenblandingen. Når der er fremstillet en homogen smelte, kan den lades afkøle. Under afkølingen er det bedst at undgå nogen væsentlig omrøring af blandingen. Stifter kan 10 fremstilles ved at køle blandingen i forme.

Hvis der, som det er ønskeligt, skal inkorporeres et vandopløseligt ionisk salt i materialet, kan dette alternativt indrøres i en blanding, som allerede er dannet ved sammenblanding og opvarmning af materialets andre komponenter. Tilsætningen af dette ioniske salt vil ofte 15 ændre klæbemidlets geleringspunkt og bidrager således til opnåelse af størkning.

Når klæbestifter er fremstillet, kan de indføres i en konventionel klæbemiddelpåføringsenhed, fx et skruehylster af læbestifttypen. Alternative kan den homogene smelte hældes ned i en sådan påfø-20 ringsenhed, som således også kan tjene som den form, hvori smelten størkner. Til andre klæbemidler kan den opvarmede blanding fyldes i sammenpresselige tuber og lades afkøle in situ.

Opfindelsen belyses nærmere ved følgende eksempler: EKSEMPEL 1 25 Et klæbemiddel af følgende sammensætning:

Polyvinylpyrrolidon (molvægt 100.000) 20 % glycerol 10 % natrium-N-hexylterephthalsyreamid 5 %

NaCI 7,5 % 30 vand 57,5 % 149310 8 fremstilles ved at sammenblande de opvarmede komponenter. Blandingen hældes i forme, og ved afkøling fås selvbærende stifter med god adhæsivvirkning, som er lette at håndtere.

EKSEMPEL 2 5 Et klæbemiddel af følgende sammensætning:

Polyvinylacetat 30 % ethanol 24 % vand 0,6 % methanol 9,9 % 10 methylacetat 35,25% natrium-N-(n-octyl)terephtha!amid 0,25% 100,00% fremstilles ved at sammenblande de opvarmede komponenter. Blandin-15 gen fyldes i sammenpresselige aluminiumstuber og lades afkøle. Der fås et ekstruderbart gelélignende materiale, som er et effektivt klæbemiddel med ringe tendens til at løbe og "danne hale".

EKSEMPEL 3

Et adhæsiv fremstilles efter følgende opskrift: 20 n-Octyl-terephthalsyreamid 7% vand 52% glycerol 10% natriumhydroxid (30%'s) 6% polyvinylpyrrofidon 25% 1

De ovennævnte bestanddele opvarmes til en temperatur på ca. 80°C, idet blandingen gennemblandes under opvarmningen. Den frie syre er ikke ret opløselig i vand, men ved gradvis omsætning med natrium- 149310 9 hydroxidet omdannes syren til det opløselige natriumsalt, og der fås en homogen blanding. Blandingen hældes i forme, og ved afkøling fås selvbærende klæbestifter med god adhæsivvirkning, som er lette at håndtere.

5 EKSEMPEL 4 n-Octyl-terephthalsyreamid 3,5% n-hexyl-terephthalsyreamid 3,5% glycerol 15 % polyvinylpyrrolidon 25 % 10 natriumhydroxid (30%'s) 4,5% vand 48,5%

Der anvendes samme fremgangsmåde som beskrevet i eksempel 3, hvorved fås selvbærende klæbestifter med god adhæsivvirkning, som er lette at håndtere.

15 EKSEMPEL 5 n-Octyl-terephthalsyreamid 5% natriumhydroxid (30%'s) 5% 1,2-propylenglycol 7% glycerol 10% 20 poly vinylal kohol - delvis forsæbet 25% vand 48%

Der anvendes samme fremgangsmåde som beskrevet i eksempel 3, hvorved fås selvbærende klæbestifter med god adhæsivvirkning, som er lette at håndtere.

Claims (3)

149310 EKSEMPEL 6 n-Decyl-terephthalsyreamid 3% 1,2-propylenglycol 17% polyvinylpyrrolidon 25% 5 natriumhydroxid (30%'s) 5% vand 50% Der anvendes samme fremgangsmåde som beskrevet i eksempel 3, hvorved fås selvbærende klæbestifter med god adhæsivvirkning, som er lette at håndtere.

10 PATENTKRAV

1. Klæbemiddel indeholdende 5-50 vægtprocent af mindst én klæbende polymer valgt blandt polyvinylacetat, polyvinylalkohol, polyvinylchlo-rid, polyvinylpyrrolidon, polyurethan, polyacrylsyre eller polymeth-acrylsyre eller estere deraf, polyacrylamider, methylcellulose eller 15 ethoxylerede stivelsesderivater, mindst ét ikke-toxisk flygtigt opløsningsmiddel eller flydende dispergeringsmiddel for polymeren, 0,1-10 vægtprocent af et geleringsmiddel for opløsnings- eller dispergerings-midlet, kendetegnet ved, at geleringsmidlet er et alkalimetal-, 20 jordalkafimetal-, ammonium- eller substitueret ammoniumsalt af en forbindelse med den almene formel I HOOC-P J---- CO-N j ^ \ hvor R betegner en C^ø-alkylgruppe, og at klæbemidlet eventuelt indeholder et vandopløseligt jonisk salt.