SE446271B - Bindemedelskomposition och anvendning derav i kombination med en aldehyd/aminkondensationsprodukt for sammanfogning av materialytor - Google Patents

Description

7909429-8 -dinxetalqylatfl I utföringsexernplen i den anerikanska patentskriften 3.890.407 anges också polymeriserbara Irononnerer, som innehåller en blandning av en övervä- gande andel lägrc alkylnetaluylater och en mindre mängd metakrylwra.

Det har ernellertid visat sig att sådana bindemedelskonlpositioner är behäftade med ett allvarligt luktproblexn, i synnerhet då den polyneriserbara no- nomeren är någon av de föredragna lägre allfiylakrylaterna eller -netakr-ylaterna.

Föreliggande uppfinning hänför sig till sådana bindenedelskatpositioner, i vilka problemet ned dålig lukt rninskats avsevärt eller eliminerats helt och hål- let, under det att konxpositionens adhesiva egenskaper bibehålls i tillfredsställan- de omfattning. Detta uppnås genom användning av akrylat- eller nxetakrylatrmnctrerer ned högre molekylvikt i kombination med :mindre mängder diakrylat eller dinetaluy- lanrononerer, i stället för de akryl- och rnetakrylsyranranonerer ned lägre mole- kylvikt som i allmänhet används i sådana bindemedel.

I synnerhet avser föreliggande Llppfixuxing förbättrade reaktiva flytan- de bindenedelskonpositioner, irmehållande klorsulfonerad polyeten, aldehyd/amin- -kondensationsprodukt-accelerator, peroxi-friradikalalstrare, metakrylsyra och en rnonomerblandning, i huvudsak bestående av en övervägande mängd av ett akrylat eller metakrylat ned hög nolekylvikt och en mindre mängd av ett diakrylat eller dimetalu-ylat, vilken förbättrade reaktiva flytande bindemedelskcxrposition väsent- ligt minskar eller helt och hållet eliminerar problemet med dålig lukt, som i all- mänhet är förknippat med tidigare kända, liknande kompositioner, under det att tillfredsställande adhesiva egenskaper bibehålls.

Närmare bestämt innehåller kcmpositionerna enligt föreliggande uppfin- ning klorsulfonerad polyeten, aldehyd/amin-kondensationsprodukt, peroxi-friradi- kalalstrare, metalcrylsyra och en moncnerblandning, i huvudsak bestående av en över- vägande mängd, dvs minst 50 vi.kt-% av nonmerblandningen, av ett alkylakrylat el- ler -metalqylat som har 10-18 kolatcxner i alkyldelen, och en mindre mängd, dvs högst 50 vikt-is, av ett diakrylat eller dimetaluylat.

I enlighet härmed kännetecknas enligt föreliggande uppfinning en kom- position, länxplig att använda som ett bindemedel då den kombineras ned en alde- hyd/amin-kondensationsprodukt, vilken komposition innehåller klorsulfonerad po- lyeten, peroxi-friradilælalstrare, metakrylsyra och en nnnanerblandrxing, väsent- ligen bestående av en övervägande proportion av nLinst en förening, vald från en grupp bestående av C10-C18-akrylater och G1 O-Cw-netaltrylater, och en mindre pro- portion av minst en förening, vald från en grupp bestående av diakrylater och dimetakrylater, i huvudsak av- att diakrylaterrxaoch dinetahylaterna utgör 5-40 vikt-ä av nnnunerblaxxdrxingerx.

Den klorsulfonerade polyetenen kan framställas på ett sätt som är väl känt av en fackman på omrâdet genom reaktion av linjär eller grenad polyeten och sulfurylklorid eller svaveldioxid och ' 3 7909429-a klor. Klorsulfonerad polyeten är också tillgänglig kommersiellt från E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, såsom ett syntetgummi med namnet Hypalonüä . I praktiken kan den klor- sulfonerade polyetenen också vara en klorsulfonerad sampolymer av eten med små mängder propen eller andra olefiner. Olika klorsulfo- nerade polyetener och metoder för deras framställning finns närmare diskuterade i t.ex. den amerikanska patentskriften 2.982.759. De relativa proportionerna av den klorsulfonerade polyetenen och mono- merblandningen skall vara från ca 25 - 2000 viktdelar, företrädes- vis 50 - 500 viktdelar, av monomerblandningen per 100 viktdelar klor- sulfonerad polyeten.

Aldehyd/amin-kondensationsprodukten kan framställas från vil- ken som helst av en mångfald olika aldehyder och aminer. Aldehyden är företrädesvis en alifatisk aldehyd som har 1 - 12 kolatomer.

Varje primär alifatisk eller aromatisk amin som har upp till ca 18 kolatomer är lämplig. Flera användbara acceleratorer finns be- skrivna i den ovannämnda amerikanska patentskriften 3.591.438.

Typiska aldehyder inkluderar t.ex. acetaldehyd, butyralde* hyd, propionaldehyd, cyklopentanal, hexanal, cyklohexanal, hydro- cinnamaldehyder, heptanal, decanal och dodecanal. Typiska aminer inkluderar t.ex. etylamin, butylamin, pentylamin, cyklopentylamin, hexylamin, cyklohexylamin, oktylamin, decylamin, dodecylamin, hexa- decylamin, oktadecylamin, anilin, tolylaminer och xylylaminer.

Inom såväl aldehyd- som aminserien är isomerer-med olika po- sitioner möjliga. Alternativt kan aldehyd/amin-kondensationspro- dukten väljas bland sådana som finns att tillgå i handeln, t.ex. du Pont's acceleratorer “808" och “833". Aldehyd/aminkondensations- produkten kommer att vara närvarande i bindemedelskompositionen i en mängd av upp till l5 viktprocent, företrädesvis 0,01 - 1,5 vikt- procent. Det skall förstås att då alla komponenterna i föreliggan- de bindemedel är närvarande i intim blandning med varandra, binde- medelskompositionen kommer att härda mycket snabbt. Därför måste, för säkerställande av en resonabel lagringsbeständighet, en eller flera av dessa komponenter hållas åtskilda från de övriga tills bin- demedlet skall användas. Det är tillräckligt och också mest ända- målsenligt om endast a1dehydlamin-kondensationsprodukten hålls skild från de andra komponenterna och hopblandas med dessa omedel- bart före användning, eller företrädesvis appliceras på en eller flera av de ytor som skall samanfogas innan resten av bindemedels- kompositionen appliceras. J 7909429-8 4 Peroxi-friradikalalstraren kan vara en organisk peroxid, en organisk väteperoxid, en perester eller en persyra, t.ex. ku- menväteperoxid, bensoylperoxid, acetylperoxid, t-butylväteper- oxid, laurylperoxid, metyletylketonperoxid, t-butylperbensoat, di-t-butyldíperftalat och t-butylperacetat. Peroxi-friradikalalst- raren kan vara närvarande i en mängd av upp till l0 viktprocent, företrädesvis 0,05 - 3 viktprocent. ' Metakrylsyran kommer att vara närvarande i de reaktiva fly- tande bindemedelskompositionerna enligt föreliggande uppfinning i en mängd av 5-15 viktprocent, företrädesvis 7,5 - 12,5 viktprocent, i synnerhet ca 10 viktprocent, räknat på bindemedelskompositionen.

Monomerblandningen innehåller en övervägande proportion, fö- reträdesvis 60-95 viktprocent och i synnerhet 70-90 viktprocent, av ett C10-C18-alkylakrylat eller -metakrylat, och en mindre pro- portion, företrädesvis 5-40 viktprocent och i synnerhet 10-30 vikt- procent, av ett diakrylat eller dimetakrylat. Föredragna monomerer för den övervägande proportionen av monomerblandningen inkluderar mrdecylmetakrylat, isodecylmetakrylat, laurylmetakrylat och stearyl- metakrylat. Stearylmetakrylat är Étt föredraga. Det skall förstås att det är lämpligt att använda komersiellt tillgängliga metakry- later med hög molekylvikt, såsom stearylmetakrylat, laurylmetakry- lat och isodecylmetakrylat, tillgängliga från Röhm & Haas, Philidel- phia, Pennsylvania, men att sådana metakrylater icke är rena. Så t.ex. tros komersiellt tillgängligt stearylmetakrylat vara 30% C16- ester, 60% C18-ester och 10% olika föroreningar, inklusive alkoholer och metakrylsyra. Laurylmetakrylat tros vara 66% C12-ester, 25% C14- ester, % andra metakrylater och 1% okända ämnen, medan isodecylmet- akrylat tros vara 97,5% i-C10-ester och 2,5% okända material.

Föredragna monomerer för den mindre proportionen i monomer- blandningen inkluderar etylendimetakrylat och l,3-butylendimetakry- lat. Etylendimetakrylat är att föredraga. Det har helt oväntat vi- sat sig att införlivning av relativt små mängder dimetakrylat i bin- demedelskompositionen ger en avsevärd ökning, dvs större än 20%, i den skjuvhållfasthet (överlappsfog), som erhålls med bindemedlet, t.o.m. vid rumstemperatur. Det har också visat sig att alltför myc- ket dimetakrylat motverkar denna fördel och på samma gång har en högst betydande ofördelaktig inverkan på T-avdragningshâllfastheten hos bindemedelskompositionen. Därför är det viktigt att komponera bindemedelskompositionen vid eller i närheten av dess optimum för 'ß de speciella omständigheter som det rör sig om. Bland de faktofer I 7909429-8 som inverkar på detta optimum är det speciella metakrylat med hög molekylvikt som väljs, varvid de speciella adhesiva egenskaperna är av störst betydelse, mängderna av metakrylat och metakrylsyra och de substrat som skall sammanfogas. I allmänhet skall emeller- tid mängden dimetakrylat inte vara större än 50 viktprocent av mo- nomerblandningen, företrädesvis 3-40 viktprocent och i synnerhet l0-30 viktprocent.

Nedanstående utföringsexempel identifierar olika specifika kompositioner enligt föreliggande uppfinning och ger dessutom en jämförelse mellan de adhesiva egenskaperna hos sådana kompositioner och motsvarande egenskaper hos liknande kompositioner, som ligger utom ramen för föreliggande uppfinning. I dessa exempel är alla de- lar och procentsatser viktdelar resp. viktprocent, för såvitt icke annorlunda särskilt anges.

Exempel Kompositioner framställdes genom malning i en kvarn vid rums- temperatur av de angivna mängderna metakrylat (innehållande 100 ppm hydrokinon-inhibitor), is-metakrylsyra (innehållande 250 ppm 4-met- oxifenol), etylenglykoldfimetakrylat och klorsulfonerad polyeten (Hypalon 30), tills en homogen sirap erhölls (1-7 dagar).

En bindemedelskomposition framställdes genom hopblandning av 0,5 g kumenväteperoxid med 100 g av den enligt ovan framställda sirapen. överlappande skjuvförbindningar framställdes genom att på lätt sandade, med toluen avfettade provbitar (25 x 76 x 1,6 mm) av kallvalsat stål applicerades en accelerator, som utgjordes av en blandning av butyraldehyd och en anilinkondensationsprodukt (såld av du Pont som accelerator “808"). Acceleratorn applicerades med en pensel och överskottet torkades bort med en tygbit så att en tunn film blev kvar. Bindemedelskompositionen pressades mellan de behandlade stålbitarna i en form för att ge ett skikt 0,2 x 25 x 13 m. Föremålen förvarades > 24 timmar i luft vid rumstemperatur och provades därefter vid en separationshastighet av 13 mm/minut (ASTM D-1002-64).

T-avdragningsdetaljer framställdes genom pressning av binde- medelskompositionen mellan två med accelerator "808" överdragna, x 254 x 0,5 mm lätt sandade, med toluen avfettade remsor av kall- valsat stål, skilda åt medelst avståndsorgan i form av 0,25 mm 0- ringar. Proverna förvarades pâ sama sätt som beskrivits ovan Sch provades i 1800 avdragning vid en separationshastighet av 254 mm/ minut (ASTM D-1876-61 T). 7909429-8 s Tabell I Isodecylmetakrylatkompositioner Exempel 1 2 3 4 5 Klorsulfoåerad polyeten 26 - - - ~ Metakrylsyra - 10 - - - Isodecylmet- akrylat 74 64 63 59 54 Etylendimet- akrylat - - 1 5 10 Kumenväte~ peroxid 0,5 - ~ - - Accelerator "808“ tvâsidig aktivering Skjuvhållfasthet överlappsfog (0,25 mm) psi MPa 1183 1507 1587 1510 8,2 10,4 10,9 10,4 200 1,4 T-avdragningshâll- fasthet (0,25 mm) p1i 10 37 23 15 10 kN/m 1,7 6,5 4,0 2,6 1,7 6 7 49 39 25 1807 12,5 1730 11,9 8 1,4 0,7 24 40 920 6,3 1,7 0,3 14 50 507 3,5 I 012 x Framställd från grenad polyeten med ett smältindex av 100 och innehållande 43% klor samt 34 millimol sulfonylklorid per 100 g polymer 64 397 2,7 7 Tabell I (forts.) 7909429-8 Isodecylmetakrylatkompositioner Exempel ll 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Klorsulfonerad polyeten x 30 - - - - 35 - - - ~ Metakrylsyra 10 - -_ - - - - - - - Isodecylmet- akrylat 55 50 45 40 30 50 45 40 35 25 Etylendimet- akrylat 5 10 15 20 30 5 10 15 20 30 Kumenväte- peroxid 0,5 - - - - - - - - - Accelerator “808" tvåsidig aktivering Skjuvhâllfasthet överlappsfog (0,25 mm) psi 1477 1800 1693 1433 1040 1803 2380 2080 1487 1493 MPa 10,2 12,4 11,7 9,9 7,2 12,4 16,4 14,3 10,2 10,3 T-avdragningshå1l- fasthet (0,25 m) pli 1o,512,5 5,5 5,5 4,5 kN/m 1,8 2,2 1,0 1,0 0,8 1,4 1,2 0,9 0,9 1,0 x Framställd från grenad polyeten med ett smältindex t.ex. av 100 och innehållanäe 43% klor samt 34 millimcl sulfonylklorid per 100 g polymer 7909429-8 Tabell II n-decvlmetakrylatkompositioner Exempel 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Klorsulfonerad polyeten X 20 - ~ - - - ~ - - Metakrylsyra - 10 - - - - - - - n-decylmetakrylat 80 70 69 65 60 55 45 30 25 Eten Dtmetakrylat - - 1 5 10 15 25 40 45 Kumenväteperoxid 0,5 - - - - - - - - Accelerator "808" tvåsidig aktivering Skjuvhâllfasthet överlappsfog (0,25 mm) psi 8 807 1153 1387 1510 1430 1520 1483 1260 MPa 0 5,6 7,9 9,6 10,4 9,9 10,5 10,2 8,7 T-avdragningshå11- fasthet (0,25 mm) pli 11 19 18,6 14 14 6,5 3,5 1,5 kN/m 1,9 3,3 3,2 2,4 2,4 1,1 0,6 0,3 0,5 x Framställd från grenad polyeten med ett smältindex av 100 och innehållande 43% klor samt 34 millimol sulfonylklorid per 100 g polymer Exempel Klorsulfonerad polyeten x Metakrylsyra Laurylmet- akrylat Etylendimet- akrylat Kumenväteper- oxid Accelerator "808" Skjuvhâllfast- het, över- lappsfog (0,25 mm) psi MPa T-avdragnings- hållfasthet (0,25 m) pli kN/m Tabell III Laurylmetakrylatkompositioner 31 32 33 34 35 36 zo - - - - - - _. _ _ _ ._ _. 80 70 60 55 45 15 25 o,s------ tvâsidig aktivering 1117 1240 1428 7,7 8,5 9,8 1530 ,5 0 512 O 3,5 860 ,9 4,5 14 0,8 2,4 2,6 ll 5 3,5 2,5 l,9 0,9 0,6 0,4 7909429-8 37 38 39 25 - 40 45 70 530 3,6 1420 9,8 l473 ,2 ~ U) U1 G O ä 5 lfl' ~J F* 3 Framställd från grenad polyeten med ett smältindex av 100 och innehållande 43% klør och 34 millimol sulfonylklorid per 100 g polymer 7909429-8 10 Tabell III (forts.ï'“ -W Laurylmetakrylatkompositioner Exempel 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Klorsulfonerad polyeten X 26 - - - - 30 - - - - Metakrylsyra 10 - - - - - - ~ - - Laurylmet- akrylat 59 49 44 39 34 55 45 40 35 30 Etylendimet- akrylat 5 15 20 25 30 5 15 20 25' 30 Kumenväteper- oxid 0,5 - - - - - - - - - Accelerator "808" tvâsidig aktivering Skjuthållfast- het, över- lappsfog (0,25 mm) psi 1290 1620 1639 1207 1320 1120 1327 1317 1123 1083 MPa 8,9 11,2 11,3 8,3 9,1 7,7 9,1 9,1 7,7 7,5 I-avdragnings- hâllfasthet (0,25 mm) pli 11 7 4,4 5 3 17,5 6,5 5 4,5 kN/m 1,9 1,2 0,8 0,9 0,5 3,1 1,1 0,9 0,9 0,8 x Framställd från grenad polyeten med ett smältindex av 100 och innehållande 43% klor och 34 millimol sulfonylklorid per 100 g polymer 11 79o9429-s Tabell III (forts.3 Laurylmetakrylatkompositioner Exempel 50 51 52 53 54 Klorsulfonerad polyeten x 35 - - - - Metakrylsyra 10 - - - ~ Laurylmetakrylat 50 40 35 30 25 Etylendimetakrylat 5 15 20 25 30 Kumenväteperoxid 0,5 - - - - Accelerator “808“ tvâsidig aktivering Skjuthâllfasthet överlappsføg (0,25 mm) psi 1350 1807 1810 1547 1210 MPa 9,3 12,5 12,5 10,7 8,3 T-avdragningshâll- fasthet (0,25 m) pli 14 7,5 6,5 kN/m 2,4 1,3 1,0 1,2 1,1 x Framställd från grenad polyeten med ett smältindex av 100 och innehållande 43% klor och 34 millimol sulfonylklorid per 100 g polymer 7909429- 8 12 Tabell IV Stearylmetakrylatkompositioner Exempel 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 Klorsulfonerad polyeten X 20 - - ~ - 26 - - ~ - Metakrylsyra 10 - - - - - - - - _ Stearylmet- akrylat 60 55 45 30 25 54 49 44 39 34 Etylendimet- akrylat 10 15 25 40 45 10 15 20 25 30 Kumenväteper- oxid 0,5 - - - - - - - - - Accelerator "808" tvâsidig aktivering Skjuvhållfast- het, över- lappsfog (0,25 mm) psi 1127 975 1175 1177 1105 1207 1167 1363 1517 1653 MPa 7,8 6,7 8,1 8,1 7,6 8,3 8,0 9,4 10,5 11,4 T-avdragnings- hållfasthet (0,25 mm) pli 4,5 3,5 2 1,7 6 6,5 7,5 kN/m 0,8 0,6 0,3 0,3 0,3 1,4 1,0 1,1 0,9 1,3 x Framställd från grenad polyeten med ett smältindex av 100 och innehållande 43% klor samt 34 millimol sulfonylklorid 13 7909429-8 Tabell IV (forts.Y Stearylmetakrylatkompositioner Exempel 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 Klorsulfonerad polyeten x 30 - - - - 35 - - - - Metakrylsyra 10 - - - - - - - ~ ~ Stearylmet- akrylat 50 45 40 35 30 45 40 35 30 25 Etylendimet- akrylat 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 Kumenväteper- oxid 0,5 - - - ~ - ~ - - - Accelerator "808" ïvåsidig aktivering Skjuvhållfast- het, över- lappsfog (0,25 mm) psi 1440 1307 1327 1367 1313 1567 1423 1307 1210 850 MPa 9,9 9,0 9,1 9,4 9,0 10,8 9,8 9,0 8,3 5,9 T-avdra9nings- hâllfasthet (0,25 mm) pli 8 6,5 6 6 4,5 11 7,5 6 4,5 kN/m 1,4 1,1 1,0 1,0 0,8 1,9 1,3 1,0 1,0 , x Framställd från grenad polyeten med ett smältindex av 100 øch innehållande 43% klor samt 34 millimol sulfønylklørid 7909429-8 14 De reaktiva flytande bindemedelskompositionerna enligt fö- religgande uppfinning är särskilt väl lämpade som högvärdiga eller strukturella bindemedel, i synnerhet i sådana sammanhang där dålig lukt kan vara ett allvarligt problem och en allt annat än önskvärd egenskap.Exempel på substrat som kan bindas med bindemedlen enligt föreliggande uppfinning inkluderar metaller, såsom kallvalsat stål, varmvalsat stål, rostfritt stål, aluminium, koppar, mässing och brons, vinylfilm till spânskivor, vinylfilm till stål och plaströr. Även om den bästa utföringsformen av föreliggande uppfinning, dvs den enda, mest föredragna reaktiva flytande bindemedelskomposi- tionen enligt föreliggande uppfinning, komer att bero på den speci- ella önskade slutanvändningen och den specifika erfordrade kombina- tionen av egenskaper för den speciella användningen, kommer de indi- viduella, mest föredragna kompositionerna enligt föreliggande upp- finning för det bredaste variationsomrâdet av olika möjliga,slutan- vändningar i allmänhet att innehålla ca 35% klorsulfonerad polyeten, 45% metakrylat, 10% metakrylsyra och 10% etylendimetakrylat. Vidare förefaller, av de olika metakrylaterna, laurylmetakrylat att erbju- da den bästa kombinationen av egenskaper. Exempel 51 kommer närmast en approximering av den bästa utföringsformen av föreliggande upp- finning.

Claims (8)

7909429-8 Patentkrgv

1. Komposition. lämplig att använda som ett bindemedel då den kombineras med en aldehyd/amin-kondensatíonsprodukt, vilken komposition innehåller klorsulfonerad polyeten. peroxi-frira- díkalalstrare, metakrylsyra och en monomerblandning. väsent- ligen bestående av en övervägande proportion av minst en före- ning. vald från en grupp bestående av C10-C18-akrylater och C10-C18-metakrylater. och en mindre proportion av minst en förening, vald från en grupp bestående av díakrylater och dímetakrylater. k ä n n e t e c k a d av att diakrylater- na och dímetakrylaterna utgör 5-40 viktprocent av monomer- blandningen.

2. Komposition enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att diakrvlaterna och dimetakrylaterna utgör 10-30 viktprocent av monomerblandníngen.

3. Komposition enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att C10-C18-akrylaterna och C10-C18-metakrylaterna valts från en grupp bestående av iso-decylmetakrylat. n-decylmet- akrylat. laurylmetakrylat och stearylmetkrylat.

4. Komposítion enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att då föreningen vald från gruppen bestående av Cl0-ClB- -akrylater och C10-C18-metakrylater utgöres av lauryl- metakrylat. summan av mängden av klorsulfonerad polyeten och mängden av diakrylater och dímetakrylater är 40-50 viktprocent av bíndemedelskompositionen.

5. Kompositíon enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att de relativa proportionerna av den klorsulfonerade polyetenen och monomerblandníngen är från 25 - 2000 víktdelar av monomer- blandningen per 100 víktdelar av den klorsulfonerade polyete- Den. 46 7909429-8

6. Komposition enligt krav 5, k_ä n n e t e c k n a d av att de relativa proportionerna av den klorsulfonerade polyetenen och monomerblandningen är från 50 - 500 viktdelar av monomer~ blandningen per 100 viktdelar av den klorsulfonerade polyete- Den .

7. Komposition enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att minst en förening vald från gruppen bestående av diakrylater och dímetakrylater. är etylendímetakrylat.

8. Användning av en komposition enligt krav 1 som bindemedel i kombination med en aldehyd/amin-kondensationsprodukt för sam- manfogning av minst två materialytor med varandra. varvid aldehyd/amín-kondensationsprodukten appliceras på åtminstone den ena ytan och kompositionen appliceras på åtminstone en av ytorna samt att ytorna pressas i intim kontakt med varandra.