PL129334B1 - Method of manufacture of adhesive - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kleju do laczenia takich materialów, jak tkaniny, drewno, metal, skóra, tworzywa sztuczne /w tym linoleum i wykladziny podlogowe/ oraz do zaklejania papieru.Klej ten ma bardzo szeroka game zastosowan. Dotychczas do tego celu stosowano rózne rodzaje klejów jak polioctanowy, epoksydowy, poliuretanowy, fenolowy, zywice mocznikowe czy kleje na bazia kauczuku lub zwykle kalafoniowe. Emulsyjne kleje polioctanowe otrzymuje sie bezposrednio w procesie polimeryzacji octanu winylu w srodowisku wodnym. Emulsje te zawie¬ raja przecietnie 50 % suchego polimeru oraz ponizej 1 % monomeru. Charakteryzuja" sie lepko- ••2 2 2 scle w szerokim zakresie, tj. od okolo 5.10 N.S/m do ponad 15 N.S/m « Sporzadzenie kleju polega pa wymieszaniu dyspersji polioctanu winylu z odpowiednie iloscle wody, plastyfika¬ tora, np. ftalanu dwubutylowego, wypelniacza, np. bieli cynkowej 1 dodatków specjalnych, np. metanolu* Ola zwiekszenia wytrzymalosci spoiny w przypadku laczenia metali stosowano dodatek chlorku cynkowego. Sama emulsja polioctanowe charakteryzuje sie odpowiednimi wla¬ snosciami klejecymi, a jej obróbka ma na celu poprawe niektórych wlasnosci uzytkowych oraz potanienie produktu./ Kleje polioctanowe znalazly bardzo szerokie zastosowanie glównie w przemysle meblowym i introligatorekim zastepujec kleje zwierzece. Cechuje sie one takimi zaletami, jak wy¬ eliminowanie mieszania przed uzyciem, dlugi czas zycia kleju, latwoscia nakladania na male elementy przez wyciekanie z pojemników oraz szybkim osiegenlem docelowej wytrzymalosci w normalnej temperaturze otoczenia. Zasadnicze wade tych klejów stanowi ograniczona odpor¬ nosc na wode i wilgoc oraz wykazywanie tendencji do odksztalcen i pelzania spoin pod wply¬ wam naprezen. Niektóre z tych wlasnosci mozna poprawic przez stosowanie nowych kopolimerów, np. winylowo-akrylowych lub wyeliminowanie wprowadzonych nietrwalych zmiekczaczy, Se to jednak operacje kosztowne. Z tego wzgledu obecnie kleje poliwinylowe nadaje sie glównie do zastosowan wawnetrz pomieszczen.z 129 334 Do sklejania elementów drewnianych lub produkcji sklejek z twardego drewna stosuje ale tzw. zywice mocznikowe. Charakteryzuje sie one jednak ograniczona odpornoscia na dzialanie f/ody oraz podwyzszonej temperatury* Czesto prowadzi sie modyfikacje przez dodanie meki pszennej jako napelniacza celem obnizenia kosztu spoiny. Zmniejsza sie wtedy jednak odpor¬ nosc skleiny na wilgoc oraz powstaje wrazliwosc na szkodliwe dzialanie mikroorganizmów.{Sklejanie elementów zywicami mocznikowymi prowadzi sie metode prasowania.Innym rodzajem klejów se kleje fenolowe, sporzedzene w oparciu o dyspersje wodne zywic fenolowych, czesto z dodatkiem napelniaczy celulozowych. Utworzone spoiny se bardzo trwale i odporne na dzialanie czynników atmosferycznych. Wade tego typu klejów jest koniecznosc tworzenia spoin metode prasowania na goreco. Do klejenia metali oraz tworzyw sztucznych, glównie winylowych, stosuje sie kleje termoutwardzalne jak fenolowo-formaldehydowe, epo- | prowadzi sie w podwyzszonych temperaturach i przy zwiekszonych cisnieniach. Wade klejów epoksydowych jest ograniczony czas eksploatacji i wysoka cena jednostkowa. Kleje kauczukowe ulegaje w pewnym stopniu pelzaniu pod wplywem obciezen statycznych, natomiast poliuretano¬ we se bardzo wrazliwe w stanie surowym na wilgoc.Znana jest metoda otrzymywania klejów kalafoniowych, które znalazly zastosowanie w po¬ staci dyspersji wodnych do naklejenia papieru na metal, tkanin na drewno i metale, lino¬ leum oraz do wewnetrznego zaklejania papieru. Proces technologiczny polega na zmydleniu stopionej kalafonii roztworami alkaliów, w wyniku czego otrzymuje sie emulsje wodne zawie¬ rajece okolo 50 % suchej masy.Wade tego typu klejów jest slaba stabilnosc czasowa i termiczna, sklonnosc do zbrylani** w czasie magazynowania oraz szybki spadek wytrzymalosci spoiny w czasie eksploatacji.Istnieje wiec potrzeba opracowania ulepszonego kleju, który charakteryzowalby sie zaletami znanych 1 stosowanych klejów, w szczególnosci szeroke game zastosowan, a nie wykazywal ich wad. Szczególnie waznym zagadnieniem jest wymóg jego wodoodpornosci, odpornosci na dziala¬ nie czynników atmosferycznych, duzej efektywnosci zaklejania oraz pozedana wysoka wytrzy¬ malosc mechaniczna spoiny.Istote wynalazku jest sposób wytwarzanie kleju zawierajecego w swoim skladzie produkt kondensacji kalafonii z bezwodnikiem maleinowym, otrzymany na drodze kondensacji 2-25 % wagowych bezwodnika maleinowego z 50-90 % wagowymi kalafonii, zmydlania produktu konden¬ sacji alkaliami 1 przez zmieszanie produktu zmydlonego z polioctanem winylu. Proces kon¬ densacji bezwodnika maleinowego z kalafonie prowadzi sie w temperaturze 230-150°C w obec¬ nosci 0,1-2 % wagowych octanu sodu jako katalizatora a produkt kondensacji zmydla sie alkalicznymi roztworami wodnymi lub alkoholowymi. Stwierdzono bowiem, ze mozna uzyskac kleje o wymaganych wlasnosciach przez obróbke produktu reakcji kalafonii z bezwodnikiem maleinowym alkoholami alifatycznymi, wodnymi lub wodno-alkoholowymi roztworami alkaliów i skomponowanie tego produktu z emulsjami polioctanu winylowego.Sposobem wedlug wynalazku maleinowanie kalafonii prowadzi sie w obecnosci 0,1-2,0 % octanu sodowego w odniesieniu do ilosci wsadu podstawowego. Uzycie tego dodatku sprawia, ze proces maleinowanla mozna prowadzic w nizszych temperaturach, tzn. powyzej 150°C i przez skrócony okres czasu, tj• nawet ponizej 1 godziny. W tych warunkach zachodzi izo¬ meryzacja kwasu abietynowego 1 palustrowego do kwasu lewopimarowego, który ze wzgledu na obecnosc ukladu sprzezonych podwójnych wiezan zdolny jest do wejscia z bezwodnikiem male¬ inowym w reakcje Aldera-Dielsa. Uzycie dodatku octanu sodowego Jest szczególnie korzystne w przypadku maleinowanla kalafonii talowej, która charakteryzuje sie najmniejsze zawarto- scie kwasu lewopimarowego.Otrzymany adduki kalafonii ulega latwo zmydleniu, w wyniku czego uzyskuje sie produkt jednorodny, nie zawierajecy inkrustów. Charakteryzuje sie on zwiekszone efektywnosci? klejenia oraz zwiekszone odpornoscie na dzialanie czynników atmosferycznych, a w szczegól¬ nosci na dzialanie promieni ultrafioletowych. Ze wzrostem zewartosci bezwodnika maleino¬ wego w addukcle wzrasta wodoodpornosc otrzymanego kleju. Otrzymany addukt charakteryzuje?29 314 -i Cie bardzo dobra, rozpuszczalnosci4 w alkoholach alifatycznych* Z tego powodu judte byc sto* cowany do klejenia w postaci roztworów alkoholowych* Klej otrzymany sposobem wedlug wyna¬ lazku moze bazowac na niezmydlonym, czesciowo lub calkowicie zmydlonym addukcie maleinowym kalafonii. Stopien zmydlania adduktu waha sie w szerokim zakresie w zaleznosci od przewi¬ dywanego zastosowania kleju i wynosi 0-100 % w stosunku do liczby zmydlenia zywicy wyjscio waj.Najczesciej stosowanymi srodkami zmydlajecymi sa roztwory wodne lub wodno-etanolowe NaOH, NH.OH i Na-CO . Takze zmienna jest ilosc uzytego bezwodnika maleinowego do wzmocnie¬ nia kalafonii i wynosi od 2 % do 30 % jej masy wyjsciowej. Uzyskane w ten sposób kleje ka-« lafoniowe moge byc stosowane samodzielnie, z dodatkiem napelnlaczy obojetnych lub aktyw¬ ach, a takze w mieszaninie z innymi rodzajami klejów.Szczególnie korzystnymi wlasnosciami charakteryzuje sie mieszanina kleju kalafonlowego z emulsyjnym klejem polioctanowym. Mieszaniny te moge byc komponowane w dowolnym stosunku Ilosciowym, Tego typu kompozycje odznaczaja sie dobre wodoodpornoscie, polepszone przycze-' pnoscie do podloza oraz lepsze odpornosci? starzeniowe w porównaniu do standardowych klejów polioctanowych. Uzyskana spoina wykazuje zwiekszone wytrzymalosc mechaniczne, a wiec i zmniejszone podatnosc do plyniecia pod wplywem naprezen zewnetrznych.Przyklad X. Do reaktora wyposazonego w mieszadlo 1 termometr wsypano 2,5 kg kalafonii talowej o liczbie kwasowej 170 1 liczbie zmydlania 174, 0,15 kg bezwodnika kwasu maleinowego oraz 0,0125 kg octanu sodowego, po czym zawartosc ogrzewano w atmosferze gazu Ochronnego. Po stopieniu surowców utrzymywano temperature 150°C przez 0,5 gpdz. przy cie- glym mieszaniu.Otrzymany addukt kalafonii charakteryzowal sie nastepujecymi parametrami: zawartosc nieprzereagowanego bezwodnika maleinowego - ponizej 0,1 %t liczba kwasowa 176,2 mcf KOH/g, liczba zmydlania 205,3 mg KOH/g. 1 kg otrzymanego adduktu rozdrobniono, wsypano do reakto¬ ra wyposazonego w mieszadlo i termometr, stopiono 1 dodano 0,812 kg 22 % wodnego roztworu (MaOH. Calosc ogrzano do temperatury 95 C i proces zmydlenia prowadzono przez 1.godzine.Otrzymany klej schlodzono do temperatury pokojowej. Nie wykazywal on sklonnosci do krysta¬ lizacji. Zawartosc suchej masy w otrzymanym kleju wzmocnionym wynosila 60 % wagowych. Klej ten moze znalezc duze zastosowanie do zaklejania mas papierniczych.Przyklad II. Reakcje maleinowania kalafonii prowadzono identycznie jak w przykladach I z tym, ze do 2,5 kg kalafonii dodano 0,05 kg bezwodnika kwasu maleinowego i 0,05 kg octanu sodowego; Proces prowadzono w temperaturze 150°C przez 0,5 godziny. Wyko¬ nane analizy wykazaly zawartosc nieprzereagowanego bezwodnika maleinowego ponizej 0,1 %, liczbe kwasowe 176,2 mg KOH/g, liczbe zmydlania - 205,3 mg KOH/g. 1 kg otrzyoanego adduktu rozdrobniono, wsypano do reaktora wyposazonego w mieszadlo i termometr, stopiono i wdozo- wano 0,612 kg 22 % metanolowo-wodnego roztworu NaOH. Proces zmydlania prowadzono w tempera¬ turze 80°C przez 1 godzine. Po zmydleniu otrzymany klej schlodzono do temperatury pokojo¬ wej. Zawartosc suchej masy wynosila 60 %. Klej mial jednorodny wygled i niske lepkosc 1 nadaje sie do sklejania elementów drewnianych oraz przyklejania wyrobów z tworzyw sztu¬ cznych. ' Przyklad I II, Reakcje maleinowania kalafonii prowadzono tak, jak to opi¬ sano w powyzszych przykladach, z tym, ze do 2,5 kg kalafonii dodano 0,625 kg bezwodnika kwasu maleinowego i 0,0025 kg octanu sodowego. Procesy prowadzono w temperaturze 230°C przez 0,5 godziny. Po zakonczeniu maleinowania addukt schlodzono do temperatury pokojowej.Charakteryzowal sie nastepujecymi parametrami. Zawartosc nieprzereagowanego bezwodnika Maleinowego ponizej 0,1 %, liczba kwasowa - 252,1 mg KOH/g, liczba zmydlania - 348,5 mg KOH/g. 1 kg otrzymanego adduktu rozdrobniono i wsypano do mieszalnika, dodano 2,5 kg eta¬ nolu i mieszano do uzyskania jednolitego wygledu. Otrzymany klej charakteryzowal sie duze rtabilnoscie czasowe i bardzo dobrymi wlasnosciami adhezyjnymi. Nadawal sie w szczególno^- scl do przyklejania wykladzin podlogowych.\ 129 334 Przyklad IV, 4 kg ©trzymanego w przykladzie XXI roztworu zmieszano w reak<- torze z mieszadlem z 9 kg dyspersji polioctanu winylu ó zawartosci 45 % suchej masy, w wy¬ niku czego otrzymano jednolity klej o dobrych wlasnosciach klejecych. Ma on dlugi czas zy- :ia i moze byc stosowany do sklejania elementów znajdujacych sie pod zwiekszonymi napreze¬ niami oraz w warunkach zwiekszonej wilgotnosci.Przyklad V. 1 kg otrzymanego w przykladzie I kleju wzmocnionego zmieszano w reaktorze z 1 kg dyspersji polioctanu winylu o zawartosci suchej masy 45 %• Otrzymano klej o dobrych wlasnosciach klejecych* Nadawal sie doskonale do laczenia elementów papie¬ rowych, np. w introligatorstwie. %l Zastrzezenie .patentowe Sposób wytwarzania kleju zawierajecego w swoim skladzie produkt kondensacji kalafonii z bezwodnikiem malelnowym na drodze kondensacji 2-25 % wagowych bezwodnika maleinowego z 50-90 % wagowymi kalafonii, zmydlenla produktu kondensacji alkaliami 1 przez zmieszanie produktu zmydlonego z polioctanem winylu, znamienny tym, ze proces konden¬ sacji bezwodnika maleinowego z kalafonie prowadzi sie w temperaturze 230-150°C w obecno¬ sci 0,1-2 % wagowych octanu sodu jako katalizatora, a produkt kondensacji zmydla sie alka* licznymi roztworami wodnymi lub alkoholowymi.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie .patentowe Sposób wytwarzania kleju zawierajecego w swoim skladzie produkt kondensacji kalafonii z bezwodnikiem malelnowym na drodze kondensacji 2-25 % wagowych bezwodnika maleinowego z 50-90 % wagowymi kalafonii, zmydlenla produktu kondensacji alkaliami 1 przez zmieszanie produktu zmydlonego z polioctanem winylu, znamienny tym, ze proces konden¬ sacji bezwodnika maleinowego z kalafonie prowadzi sie w temperaturze 230-150°C w obecno¬ sci 0,1-2 % wagowych octanu sodu jako katalizatora, a produkt kondensacji zmydla sie alka* licznymi roztworami wodnymi lub alkoholowymi. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL