DE598726C

DE598726C - Klebestoffe

Info

Publication number: DE598726C
Application number: DEA63696D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-11-05
Filing date: 1931-10-09
Publication date: 1934-06-16

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Außerdem können natürlich auch noch Naturharze oder anderen Kunstharze vorhanden sein.
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.
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.
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.
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.
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.
_ 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.
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.
. 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.

Claims

PATI'sNTANSl'1tUC11 Lösungen von Cellulosederivaten und Kondensationsprodukten aus mehrwertigen Alkoholen und mehrbasischen Säuren enthaltende Klebestoffe, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben i i bis 2o Teile von Kondensationsprodukten, hergestellt aus Glycerin und Phthalsäure unter Zusatz von Fettsäuren -fetter, insbesondere trocknender Öle und der fetten Öle selbst, und 26 bis 22 Teile niedrig viscoser Nitrocellulose und außerdem zweckmäßig so viel Lösungsmittel enthalten, daß die Gesamtmenge aller Bestandteile zoo Teile beträgt.