NL2008299C2

NL2008299C2 - Pvc-houdende lijm geschikt voor het verlijmen van leidingen van pvc, en overeenkomstig gebruik van de lijm.

Info

Publication number: NL2008299C2
Application number: NL2008299A
Authority: NL
Inventors: Johannes Petrus Maria Bierens; Johannes Patricius Maria Klerks
Original assignee: Bison Internat B V
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-19
Also published as: WO2013122458A8; WO2013122458A1; ES2718468T3; EP2814893B1; EP2814893A1

Description

FVC-houdende lijm geschikt voor het verlijmen van leidingen van PVC, en overeenkomstig gebruik van de lijm.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een PVC-5 houdende lijm die geschikt is voor het verlijmen van leidingen van PVC.

Polyvinylchloride, meestal afgekort tot PVC, is een veel gebruikte thermoplastische kunststof, die vanwege zijn relatieve hardheid en sterkte veel wordt toegepast in de 10 bouw. In het bijzonder wordt PVC veel toegepast voor leidingen, bijvoorbeeld voor druksystemen in de industrie, voor riolering of het beschermen van elektrische bedrading, alsmede voor drinkwatersystemen. Dergelijke leidingen zijn veelal gebaseerd op een specifiek type PVC: t.w. PVC-U en 15 PVC-C.

PVC-U staat voor 'unplasticized PVC', d.w.z. een PVC type waaraan geen weekmakers zijn toegevoegd, en dus een relatief harde kunststof is. Doorgaans heeft PVC-U een temperatuurbestendigheid tot circa 60°C. In het vak wordt 20 PVC-U ook weleens met de algemenere term 'PVC' aangeduid.

PVC-C staat voor PVC dat additioneel is gechloreerd, d.w.z. een PVC type dat verkregen is door chlorering van PVC-U. PVC-C heeft vanwege de chlorering een verhoogde hardheid en temperatuurbestendigheid (tot circa 95°C). PVC-C 25 wordt bijvoorbeeld toegepast bij leidingen voor koud en warm water. Het onderscheid tussen PVC-U en PVC-C kan worden uitgedrukt in het massapercentage chloor (feitelijk: chloride) dat in beide types PVC aanwezig is. Doorgaans bevat PVC-U circa 57 gew.% chloor, en bijgevolg ligt het 30 chloor-percentage van PVC-C boven deze waarde. De precieze waarde voor PVC-C is afhankelijk van de mate van chlorering die is toegepast. Verschillende types PVC-C zijn in de 2 handel verkrijgbaar zoals 'TempRite® 674x571' , 'Lucalor® RB8 0 65' en 'Kaneka CPVC H827'.

Voor het verlijmen van PVC-leidingen, wordt vaak gekozen 5 voor een lijm die PVC-houdend is, zodat de verkregen verbinding dezelfde eigenschappen vertoont als de leiding zelf. Bij voorkeur wordt voor het verlijmen van een specifiek type PVC-leiding een PVC-houdende lijm toegepast die hetzelfde type PVC bevat. In het kader van deze 10 beschrijving wordt met de term 'PVC-houdende lijm' bedoeld dat de hoofdcomponent van de lijm die als bindmiddel fungeert, PVC is. In het vak wordt ook wel kortweg gesproken van 'PVC-lijm'.

De PVC-houdende lijm is een feitelijke oplossing van 15 polymeren van PVC in een geschikt oplosmiddel. Het tot op heden meest gebruikte oplosmiddel is, vanwege zijn hoge oplossend vermogen, tetrahydrofuraan (THF). Bij het verlijmen van PVC leidingen wordt de PVC-houdende lijm op de te verlijmen oppervlakken aangebracht, waarbij het 20 oplosmiddel in enige mate in de toplaag van het oppervlak dringt, zodat een deel van de PVC-moleculen in de toplaag omgeven zijn door het oplosmiddel. Afhankelijk van tijd en temperatuur, zal de lijm drogen door verdamping van het oplosmiddel aan de lucht. Na het drogen wordt aldus een 25 lijmverbinding verkregen die vloeiend overloopt vanaf de verlijmde oppervlakken. Men spreekt in dit verband wel van een versmelting van de twee oppervlakken door middel van een 'koudlas' .

30 Het gebruik van THF als oplosmiddel voor PVC-lijm is echter bezwaarlijk, vanwege de gezondheidsrisico's die aan THF zijn gerelateerd. Er zijn bovendien aanwijzingen dat op termijn nieuwe Europese regelgeving van kracht zal worden, waardoor 3 THF als carcinogeen-verdacht moet worden aangemerkt op verpakkingen.

Gezien de bovenstaande bezwaren die aan het gebruik van THF 5 als oplosmiddel kleven, bestaat er een algemene behoefte aan een THF-vrije PVC-lijm, die aldus minder gezondheids- c.q. milieurisico's oplevert. Daarbij dient een dergelijke lijm vergelijkbare lijmeigenschappen als de bekende PVC-lijm te vertonen wat betreft verwerkbaarheid en droging, alsmede qua 10 sterkte en temperatuurbestendigheid van de gecreëerde lijmverbinding.

Het doel van de onderhavige uitvinding is om aan deze algemene behoefte tegemoet te komen.

15

Het bovengenoemd doel wordt volgens een eerste aspect van de uitvinding bereikt door het verschaffen van:

Een PVC-houdende lijm geschikt voor het verlijmen van leidingen van PVC, omvattende: 20 PVC-C met een chloor-percentage van 60 gew.% of hoger, welk PVC-C bereid is op basis van een PVC(-U) met een Bewaarde van 55 of lager, en een oplosmiddel omvattende een of meer alifatische organische ringverbindingen die elk ten minste twee 25 ethergroepen in de ringstructuur bevatten, waaronder zijn inbegrepen 1,3-dioxolaan en afgeleiden daarvan, waarbij het PVC-C in opgeloste vorm aanwezig is in het oplosmiddel.

30 Verrassenderwijs werd gevonden dat het mogelijk is om PVC-C op te lossen in 1,3-dioxolaan, mits PVC-C voldoet aan de twee gespecificeerde kenmerken. Dit oplossend effect is verrassend omdat 1,3-dioxolaan in het algemeen een veel 4 lager oplossend vermogen voor PVC heeft, in vergelijking met THF. Dit blijkt ook uit het feit dat PVC-U niet opgelost kan worden in 1,3-dioxolaan.

Het hoofdvoordeel van 1,3-dioxolaan is dat het een veel 5 lagere toxische waarde heeft dan THF en dus minder gezondheidsrisico's meebrengt. Daarnaast heeft 1,3-dioxolaan een relatief milde geur, die minder penetrant is voor de gebruiker, in vergelijking met THF.

Daarnaast is gebleken dat de PVC-houdende lijm volgens 10 de uitvinding goed verwerkbaar is, en in dat opzicht vergelijkbaar is met bekende PVC- en PVC-C-lijmen. Ook wat betreft drogingseigenschappen en houdbaarheid is de lijm vergelijkbaar met bekende PVC- en PVC-C-lijmen.

15 In algemene zin, heeft de uitvinding betrekking op een PVC-lijm waarin het oplosmiddel een of meer alifatische organische ringverbindingen omvat, die elk ten minste twee ethergroepen in de ringstructuur bevatten.

Voor de duidelijkheid wordt opgemerkt, dat de 20 uitvinding in het bijzonder betrekking heeft op een PVC-lijm waarin als oplosmiddel 1,3-dioxolaan wordt gebruikt. Tevens zijn daarbij inbegrepen de afgeleiden van 1,3-dioxolaan, in het bijzonder de afgeleiden waarin een of meer waterstofatomen van 1,3-dioxolaan zijn gesubstitueerd door 25 organische restgroepen, zoals alkylgroepen.

Voor de volledigheid wordt toegelicht dat de K-waarde van een polymeer, een grootheid is waarmee de graad van polymerisatie wordt uitgedrukt. In het kader van de 30 uitvinding wordt PVC-C gedefinieerd door de K-waarde van het PVC(-U) waaruit het PVC-C gevormd wordt. Deze definitie is gebruikelijk in het vak, en wordt vaak toegepast door leveranciers van PVC-C.

5

Een K-waarde van een polymeer wordt ook wel aangemerkt als 'de inherente viscositeit van een polymeer'. De K-waarde wordt berekend op grond van viscositeitsmetingen aan de hand 5 van de formule: log (Ns/No) _ 75 K2 _ „

-—--r A

c 1+1,5 Kc waarbij: 10 Ns = viscositeit van de oplossing

No = viscositeit van het oplosmiddel c = concentratie in gram/ml

De K-waarde wordt daarbij bijvoorbeeld gemeten volgens de 15 norm ISO 1628-2.

Bij voorkeur heeft het PVC-C in de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding, een chloor-percentage van 65 gew.% of hoger. Een PVC-lijm met een dergelijk chloor-percentage van 20 PVC-C vergroot de hierboven reeds genoemde voordelen, in het bijzonder wat betreft de oplosbaarheid in 1,3-dioxolaan. Bovendien wordt door een verhoogd chloorpercentage een lijmverbinding verkregen, waarvan de mechanische sterkte en de temperatuurbestendigheid is toegenomen.

25

Bij verdere voorkeur is het PVC-C in de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding, bereid op basis van een PVC(-U) met een K-waarde van 50 of lager.

Een PVC-lijm met een dergelijke K-waarde van de PVC(-U) 30 uitgangsstof, vergroot de hierboven reeds genoemde voordelen, in het bijzonder wat betreft de oplosbaarheid in 1,3-dioxolaan.

6

Volgens een volgende voorkeursuitvoeringsvorm van de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding, omvat het oplosmiddel tevens een tweede component, die bestaat uit: een of meer types koolwaterstoffen gekozen uit de groep van 5 ketonen en acetaten, in het bijzonder aceton, methylethylketon, cyclohexanon, propylacetaat, en butylacetaat.

Een dergelijke PVC-lijm bereikt de hierboven reeds genoemde voordelen, waarbij de tweede component het 10 oplossend vermogen van 1,3-dioxolaan ondersteunt, waardoor de benodigde hoeveelheid 1,3-dioxolaan in de lijm in enige mate kan worden teruggedrongen. Het voordeel hierbij, is dat de totaalkosten van de lijm kunnen worden teruggedrongen omdat 1,3-dioxolaan relatief duur is t.o.v. de tweede 15 component. Bovendien kan met de tweede component de opentijd en uithardingssnelheid gunstig beïnvloed worden.

Volgens een speciale uitvoering van de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding, omvat deze tevens een of meer van de 20 volgende additieven: - een verdikkingsmiddel; - een stabilisator.

Dergelijke additieven zijn gebruikelijk in het vak: met het verdikkingsmiddel kan de gewenste viscositeit van de 25 lijm worden ingesteld. Door gebruik van een stabilisator wordt de temperatuurbestendigheid van de verkregen lijmverbinding verhoogd, hetgeen de stabiliteit waarborgt van de lijm in verpakking, alsmede na uitharding. Bijvoorbeeld wordt silica en/of betoniet als 30 verdikkingsmiddel gebruikt, en een tinverbinding als stabilisator.

7

Met voordeel heeft de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding een gehalte PVC-C dat 5 gew.% of hoger is, bij voorkeur 10 gew.% of hoger, bij meer voorkeur 15 gew.% of hoger.

5 Met verder voordeel heeft de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding een gehalte PVC-C dat niet hoger is dan 25 gew.%, bij voorkeur niet hoger dan 20 gew.%, en bij meer voorkeur niet hoger dan 17 gew.%.

Een dergelijke PVC-lijm bevat voldoende bindmiddel per 10 volume, om effectief te kunnen zijn als lijm in de context van de uitvinding, met name wat betreft de verwerkbaarheid van de lijm, en de verkregen lijmverbinding.

Bij voorkeur heeft de PVC-houdende lijm volgens de 15 uitvinding een thixotroop of viskeus karakter. De lijm moet voldoende dik zijn om bij aanbrenging een tussenruimte 0,6 mm op te kunnen vullen. Daarbij dient de verkregen lijmverbinding aan de gangbare eisen voor sterkte en druk te voldoen.

20 Gemeten met een rotatieviscositeitsmeter voorzien van een Haake E30 meetlichaam en bij een rotatiesnelheid van 181 min-1 en 5, 6 min-1, heeft een geschikte PVC-houdende lijm volgens de uivinding de volgende waarden: - bij 181 min-1: tussen 2500 en 3000 mPa*s 25 - bij 5,6 min-1: tussen 25000 en 40000 mPa*s

Deze materialen zijn hoogviskeus en vertonen weinig vloeiing tot zeer weinig vloeiing.

Afhankelijk van het toepassingsgebied, kan eventueel ook een laagviskeuze PVC-houdende lijm geschikt zijn, 30 bijvoorbeeld met een viscositeit van 500 mPa*s bij 181 min-1.

Met verder voordeel heeft de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding een totaalgehalte 1,3-dioxolaan en/of afgeleiden daarvan, dat 35 gew.% of hoger is, bij voorkeur 40 gew.% of hoger, en bij verdere voorkeur 45 gew.% of hoger.

8

Een dergelijke PVC-lijm bevat voldoende 1,3-dioxolaan per volume, om effectief te kunnen zijn in de context van de 5 uitvinding, met name wat betreft het oplossend vermogen voor PVC-C.

Het totaalgehalte van 1,3-dioxolaan en/of afgeleiden daarvan, kan bovendien effectief zijn tussen 20 gew.% en 25 gew.%, wanneer een geschikte tweede component van het 10 oplosmiddel in combinatie wordt gebruikt, zoals bijvoorbeeld cyclohexanon. Eventueel ligt de ondergrens voor dit totaalgehalte nog lager, bijvoorbeeld bij 15 gew.% of zelfs 10 gew.%, terwijl het oplosmiddel nog altijd effectief is.

15 Daarnaast heeft bij voorkeur de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding, een gehalte tweede component van het oplosmiddel dat tussen 25 gew.% en 45 gew.% ligt, bij voorkeur circa 35 gew.%. Eventueel ligt de bovengrens van dit gehalte boven 45 gew.%, bijvoorbeeld bij 55 gew.% of 65 gew.%. Daarnaast kan 20 de ondergrens van dit gehalte lager liggen, bijvoorbeeld bij 15 gew.% of 10 gew.%.

Een dergelijke PVC-lijm is gebleken effectief te kunnen zijn in de context van de uitvinding, met name wat betreft het oplossend vermogen voor PVC-C.

25

Met voordeel kan bovendien een derde en eventueel vierde component in het oplosmiddel zijn opgenomen.

Met bijzondere voorkeur omvat de PVC-houdende lijm volgens 30 de uitvinding tevens een copolymeer van vinylchloride en vinylacetaat (PVC/Ac), welk copolymeer in opgeloste vorm aanwezig is in het oplosmiddel.

9

Met een dergelijke PVC-lijm op basis van een combinatie van PVC-C en PVC/Ac is een lijmverbinding verkrijgbaar die voldoende temperatuurbestendig is, d.w.z. bestand tegen een temperatuur van 60°C en hoger (hetgeen niet haalbaar is voor 5 PVC/Ac op zichzelf). Tegelijkertijd is gebleken dat deze combinatie van PVC types voldoende oplosbaar is in 1,3-dioxolaan om aldus een geschikte PVC-lijm te formuleren.

Overigens kunnen ook acrylaten bij de PVC-C fractie gemengd 10 worden, met vergelijkbare resultaten als wanneer PVC/Ac wordt bij gemengd.

Een tweede aspect van de uitvinding heeft betrekking op het gebruik van een PVC-houdende lijm volgens het eerste aspect 15 van de uitvinding, voor het verlijmen van leidingen van PVC volgens de Nederlandse norm NEN-EN 14814:2007, waarbij de verkregen lijmverbinding qua afschuifsterkte en drukbestendigheid voldoet aan de in deze norm geformuleerde eisen.

20 Bovengenoemde norm is gepubliceerd door het Nederlands

Normalisatie instituut in 2007. Voor de gedetailleerde inhoud van de norm wordt naar deze publicatie verwezen.

10

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van een aantal voorkeursuitvoeringsvormen van de PVC-houdende lijm volgens de uitvinding.

5 Voorbeeld I

Een PVC-houdende lijm volgens de uitvinding werd bereid door het mengen van de volgende componenten:

Component Gehalte Gehalte Gehalte Gehalte (gew. %) (gew. %) (gew. %) (gew.%) 1,3-dioxolaan 59 45 30 10

Methylethylketon 5 36,5 36,5 45,5

Propylacetaat - - - 5

Cyclohexanon 16,5 - 15 20

Verdikkingsmiddel 2323

Tin-stabilisator < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,5 PVC-C__17__15__8__10_ PVC/Ac Copolymeer - 8 6

Overige additieven <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 10

Het gebruikte PVC-C heeft een chloor-percentage in het gebied van 65% tot 70%. Het gebruikte PVC-C is bereid op basis van een PVC-U met een K-waarde in het gebied van 45 15 tot 55. De K-waarde werd gemeten volgens de norm ISO 1628-2.

Het mengsel werd bereid als volgt: - de oplosmiddelen 1,3-dioxolaan, propylacetaat, 20 cyclohexanon en methylethylketon werden in een mengvat gebracht; - verdikkingsmiddel en stabilisator werden toevoegd; - het mengsel werd geroerd; - PVC-C korrels werden geleidelijk toegevoegd; 25 - overige additieven werden toegevoegd; 11 - eventueel werden oplosmiddelen 1,3-dioxolaan en MEK toegevoegd, voorzover de initieel gebruikte hoeveelheid niet toereikend was voor de beoogde mengverhouding; - men liet PVC-C volledig oplossen totdat een stabiele en 5 homogene PVC-houdende lijm was verkregen.

Sterkte- en drukproeven

Met een formulering van de PVC-houdende lijm uit voorbeeld 10 I, werden een PVC-buis (pipe) en een PVC-fitting (socket) verlijmd. De fitting en buis waren beide van PVC-C, danwel beide van PVC-U. De relatieve ruimte (diametric clearance) tussen binnendiameter van de fitting en buitendiameter van de buis was ongeveer 0,6 mm.

15

De volgende afschuifsterkten werden conform NEN-EN 14814:2007 gemeten voor een fitting en een buis die verlijmd zijn met bovenstaande PVC-lijm:

Materiaal Drogingstijd Afschuifsterkte Afschuifsterkte fitting+buis (uur) (MPa) (MPa)

Norm cf. 14814 Gemeten PVC-C I Ö71 ï 24 1,5 4 480+96* 10,0 12

pvc-u ï oil ITS

24 1,5 6 480+96** 7,0 12 20

* 48Ou bij 230C; 96u bij 80°C

** 48Ou bij 230C; 96u bij 60°C

12

De drukbestendigheid werd conform NEN-EN 14814:2007 gemeten voor een verlijmde fitting en buis na een drogingstijd van 480 uur + 96 uur en een conditioneringsperiode langer dan 1 uur. De resultaten waren als volgt: 5

Materiaal Nominale druk* Temperatuur Drukbestendigheid fitting+buis (MPa) (°C) (uren zonder lekkage) PVC-C 25 80 > 1000 PVC-U 16 20 > 1000 PVC-U 16 40 > 1000 PVC-U 16 60 > 1000 * Conform de tabellen in de NEN norm is de toegepaste testdruk achtereenvolgens: 12,5 bar; 51,2 bar; 20,8 bar; en 16 bar.

10

Aldus geldt voor de bovenstaande combinaties van fitting en buis die verlijmd zijn met de PVC-lijm volgens dit voorbeeld, dat de afschuifsterkte en drukbestendigheid ervan voldoen aan de eisen die in de norm NEN-EN 14814:2007 zijn 15 gesteld.

Voor de PVC-houdende lijm volgens dit voorbeeld gelden bovendien de volgende kwalitatieve eigenschappen: - de lijm is goed verwerkbaar, en is in dat opzicht 20 vergelijkbaar met de bekende PVC-lijmen; - het droogproces van de lijm is goed en vergelijkbaar met de bekende PVC-lijmen; 13 - de lijm heeft geen oplosmiddelen die zich afscheiden tijdens het droogproces; - de lijm heeft een relatief milde geur, die minder penetrant is dan een PVC-lijm met THF als oplosmiddel; 5 - de lijm heeft een houdbaarheid die vergelijkbaar is met de bekende PVC-lijmen.

Claims

1. PVC-houdende lijm geschikt voor het verlijmen van leidingen van PVC, omvattende:

2. PVC-houdende lijm volgens conclusie 1, waarbij het PVC- C een chloor-percentage heeft van 65 wt.% of hoger.

3. PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het PVC-C bereid is op basis van een

20 PVC(-U) met een K-waarde van 50 of lager.

4. PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het oplosmiddel tevens een tweede component omvat, die bestaat uit: 25 een of meer types koolwaterstoffen gekozen uit de groep van ketonen en acetaten, in het bijzonder aceton methylethylketon, cyclohexanon, propylacetaat, en butylacetaat.

5. PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande conclusies, tevens omvattende een of meer van de volgende additieven: - een verdikkingsmiddel; - een stabilisator.

5 PVC-C met een chloor-percentage van 60 gew.% of hoger, welk PVC-C bereid is op basis van een PVC(-U) met een Bewaarde van 55 of lager, en een oplosmiddel omvattende een of meer alifatische organische ringverbindingen die elk ten minste twee 10 ethergroepen in de ringstructuur bevatten, waaronder zijn inbegrepen 1,3-dioxolaan en afgeleiden daarvan, waarbij het PVC-C in opgeloste vorm aanwezig is in het oplosmiddel.

6. PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande conclusies, met een gehalte PVC-C dat 5 gew.% of hoger is, 5 bij voorkeur 10 gew.% of hoger, en bij meer voorkeur 15 gew.% of hoger.

7. PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande conclusies, met een totaalgehalte 1,3-dioxolaan en/of 10 afgeleiden daarvan, dat 35 gew.% of hoger is, bij voorkeur 40 gew.% of hoger, en bij verdere voorkeur 45 gew.% of hoger.

8. PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande 15 conclusies, met een gehalte tweede component van het oplosmiddel dat tussen 15 gew.% en 55 gew.% ligt, bij voorkeur tussen 25 gew.% en 45 gew.%, en bij speciale voorkeur circa 35 gew.%.

9. PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande conclusies, tevens omvattende een copolymeer van vinylchloride en vinylacetaat (PVC/Ac), welk copolymeer in opgeloste vorm aanwezig is in het oplosmiddel.

10. Gebruik van een PVC-houdende lijm volgens een van de voorgaande conclusies, voor het verlijmen van leidingen van PVC volgens de NEN-EN 14814:2007 norm, waarbij de verkregen lijmverbinding qua afschuifsterkte en drukbestendigheid voldoet aan de in deze norm geformuleerde eisen. 30